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蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图_图文

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单级蒸汽压缩式制冷循环

单级蒸汽压缩式制冷循环

h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w 0
q0 h1 h5 h1 h4 （1-5）
为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环 的性能， 采用下列一些性能指标。
(1)单位制冷量 q0
单位制冷量可按式（1-5）计算。单位制
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
q0 r0 (1 x5 )
(4)单位冷凝热
qk
单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中 放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝 热包括显热和潜热两部分
qk h2 h3 h3 h4 h2 h4 (1-9)
比较式（1-5）、（1-8）和（1-9） 可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理 论循环，存在着下列关系
无效过热循环
无效过热循环：过热过程中产生的冷量没有
被冷却介质所吸收。
（1）单位制冷量 q0
不变
q0 (h1 h5 )
(1-13)
(2)单位容积制冷量 qv 减小
qv

h1 h5 v1'
(3)理论比功 w0
增加
w0 h2' h1'
(4)单位冷凝热 qk 增加
qk h2' h4
w
h
h h
q
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行 的状态变化存在如下关系：
q h w
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0 w h2 h1
(2)冷凝过程： w 0
（1-2）
qk h2 h4
（1-3）
(3) 节流过程： w 0, q 0
(h1 h5 ) (h5 h5)

制冷原理与压焓图图文详解

制冷原理与压焓图图文详解

1 / 19 制冷原理与压焓图图文详解 发布时间：2018-04-16 11:33 制冷一些概念和术语 ℉与℃的换算 F=9/5C+32，C=5/9(F-32) 式中 F-华氏温度，C-摄氏温度。 显热：显热即指引起物质温度变化的热量；如果加热某种物质，使其温度升高，则加入的热量称为显热；同样地，如果冷却某种物质，使其温度降低，则释放的热量也称为显热；显热可以通过温度的变化测量出来。 潜热：使物质状态发生改变，而不改变温度的热量称为潜热。这种物质“状态的改变”可以是固态和液态之间的转变，也可以是液态和气态之间的转变。 制冷是释放热量的过程。 制冷机组的重要组成部分有哪些： 1) 压缩机 2) 冷凝器 3) 膨胀阀 4) 蒸发器 5) 制冷剂 压缩机有两大重要作用： 1) 使制冷剂在系统中循环； 2) 将低压的制冷剂蒸气压缩至较高的冷凝压力，以便于凝结成液体。 冷凝器提供了换热表面和贮存空间用于： 1)将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水； 2) 贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形成液封阻隔蒸气。 膨胀阀的作用？ 膨胀阀是截流元件的一种。来自冷凝器的高压液体流经膨胀阀后转变成低压的气/液体混合物。 蒸发器中提供换热表面，使低压制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。在液态向气态的转变过程中吸收潜热。这些潜热来自被冷却的载冷剂（冷冻水）。 制冷剂是一种物质，它可以在一定的温度下蒸发，从液态转变成气态，同时吸收热量达到制冷目的。通常要得到70 ~150 ℉冷冻水的话，蒸发温度通常在40 ~80 ℉。该蒸发过程的压力一定要合理。制冷剂必须根据实际的温度需要来选择。 饱和蒸气：蒸气和液体之间存在着相互的联系。 饱和点: 指某种物质在指定压力下的沸腾温度。 饱和: 某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混合状态。 2 / 19

过热: 指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和温度的值即是过热度。 过冷:指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值即是过冷度。 制冷循环示意图

工程热力学与传热学11)蒸汽压缩制冷循环

工程热力学与传热学11)蒸汽压缩制冷循环

(11-13)
qv
h1' h5 v1'
qv
？
(3)理论比功
w0 h2' h1' (4)单位冷凝热 qk qk h2' h4
(5)制冷系数
1'
w0
增加
(11-14)
增加
(h2' h2 ) (h2 h4 )
(11-14)
h h h h
（7）压缩机
在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。 而实际上，整个过程是一个压缩指数 在不断 变化的多方过程。另外，由于压缩机气缸中有 余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道 出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压 缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率 增大。
p
4
pk
3 0
2 2 s
5
p0
(11-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条 件下：
制冷系数愈大 (6)压缩终温 经济性愈好
t2
影响到制冷剂的分解和润滑油结炭。
(7)热力完善度

单级压缩蒸气制冷机理论循环的热 力完善度按定义可表示为
0 h1 h4 1 h1 h4 Tk T0 c h2 h1 Tk 1 h2 h1 T0
q0
单位制冷量可按式（11-5）计算。单位制 冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
q0 r0 (1 x5 )
(11-6)
由式（11-6）可知，制冷剂的汽化潜热越 大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单 位制冷量就越大。
(2)单位容积制冷量
qv
(11-7)
q0 h1 h4 qv v1 v1

第三章-单级蒸汽压缩式制冷循环

第三章-单级蒸汽压缩式制冷循环

3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
一、制冷系统与循环过程 1.制冷系统的组成 2. 制冷系统的循环过程 压缩过程 冷凝过程 节流过程 蒸发过程
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
二、压焓图和温熵图
1.压焓图
一点：临界点C 三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、
压缩机的压缩过程为等熵压缩；
制冷剂通过膨胀阀的节流过程为等焓过程； 制冷剂在蒸发和冷凝过程中为定压过程，且没有传热温差，即制冷剂的冷 凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。

制冷剂在各设备的连接管道中流动没有流动损失，与外界不发生热量交换。
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
4. 单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上的表示 1-2：压缩过程 2-3：冷凝过程 3-4：膨胀过程
剂分配的均匀性，影响制冷效果。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
6. 蒸发器 假定不改变蒸发器出口制冷剂的状态，为了克服制冷剂在蒸发器中的 流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，从而提高了蒸发过程中 的平均蒸发温度，使传热温差减小，要求的传热面积增大，但对循环的 性能没有什么影响。如果假定不改变蒸发过程中的平均温度，那么蒸发 器出口制冷剂的压力应稍有降低，压缩机吸气比容增大，压缩比增大， 压缩机比功增加，制冷系数下降。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2. “有效过热”性能分析
(1) 单位比功w0增大，单位质量制冷量q0增大， 单位容积制冷量增大，制冷系数的大小与制冷剂 性质有关； (2) 如果给定制冷量Q0，则质量流量qm减小，容
1 1'
lg p 3 pk 2 2'
p0 4

压焓图说明

压焓图说明

1、临界点K和饱和曲线临界点K为两根粗实线的交点。

在该点，制冷剂的液态和气态差别消失。

K点左边的粗实线Ka为饱和液体线，在Ka线上任意一点的状态,均是相应压力的饱和液体;K点的右边粗实线Kb为饱和蒸气线，在Kb线上任意一点的状态均为饱和蒸气状态，或称干蒸气。

2、三个状态区Ka左侧-—过冷液体区，该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温度；Kb右侧—-过热蒸气区，该区域内的蒸气温度高于同压力下的饱和温度；Ka和Kb之间——湿蒸气区,即气液共存区.该区内制冷剂处于饱和状态,压力和温度为一一对应关系。

在制冷机中，蒸发与冷凝过程主要在湿蒸气区进行，压缩过程则是在过热蒸气区内进行。

3、六组等参数线（1)等压线:图上与横座标轴相平行的水平细实线均是等压线，同一水平线的压力均相等.（2)等焓线：图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线，凡处在同一条等焓线上的工质，不论其状态如何焓值均相同。

（3)等温线：图上用点划线表示的为等温线。

等温线在不同的区域变化形状不同，在过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直；在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线；在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。

(4）等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。

制冷剂的压缩过程沿等熵线进行,因此过热蒸气区的等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作为起点。

（5）等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。

与等熵线比较,等比容线要平坦些.制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。

（6）等干度线:从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度线.它只存在与湿蒸气区.上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力状态.在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其余四个状态参数在制冷工程中,最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。

该图纵坐标是绝对压力的对数值lgp(图中所表示的数值是压力的绝对值)，横坐标是比焓值h。

压焓图

压焓图
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
注意：
环境压力一般为 barometer h
大气压，但不一定。
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
制冷循环种类
√ Refrigeration Cycle 空气压缩制冷 压缩制冷 Gas compression √ 蒸气压缩制冷 Vapor-compression √ 吸收式制冷 Absorption 制冷循环 吸附式制冷 Adsorption
蒸汽喷射制冷
半导体制冷
热声制冷，磁制冷
蒸气压缩制冷循环
• 等温过程：制冷剂在蒸发器和冷凝器中没压
基本状态参数
Basic state properties
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
1、温度 T ( Temperature )
温度T 的一般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 2) 0.5mw 2总0, T 0, 1951年核磁共振法对
Q 0 = 可逆循环
Tr
< 不可逆循环
可逆过程， Q ，q 代表某一状态函数。
TT
定义：熵 dS Qre
T
比熵 ds qre
T
小知识
于19世纪中叶首先克劳修斯(R.Clausius)引入，式中S从 1865年起称为entropy，由清华刘仙洲教授译成为“熵”。

2021优选蒸气压缩式制冷系统优秀课件ppt

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蒸气压缩式制冷系统
❖ 液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。汽化潜 热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷。为了使这一过 程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，并使其 凝结成液体后再回到容器中去。从容器中抽出的蒸汽如 直接冷凝成蒸汽，则所需冷却介质的温度比液体的蒸发 温度还要低，我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行，因 此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。
v点1表示制冷剂出蒸发器、进入压缩机时的状态。对
应于蒸发温度t0的饱和蒸汽。根据压力和饱和温度的关
系，该点应处于与蒸发压力p0相对应的等压线与饱和
蒸汽线（x=0
❖ 点2表示表示制冷剂出压缩机、进
入冷凝器时的状态。过程线1-2表
示制冷剂蒸汽在压缩机中的等熵压
缩过程（s1=s2），压力由蒸发压
力p0压缩到冷凝压力pk。等熵线与
❖ 图中共有六种等参数线簇：
❖ 等压线p—
❖ 等焓线h—
❖ 等温线t—液态区几乎为铅垂线。 两相区内由于制冷剂的状态变化是
Lnp h t
k S
=0 =1
在等压等温下进行，与等压线重合，
P
为水平线。过热蒸汽区为向右下方
h
❖ 等熵线s—向右上方倾斜的实线； ❖ 等容线v—向右上方倾斜的虚线，
❖ 等干度线x—只存在于湿蒸汽区域 内，其方向大致与饱和液体线或饱 和蒸汽线相近，视干度大小而定。
Lnp h t
k S
Lnp
3
2' 2
=0 =1
P
4
1
h
h
❖ 过程4-1表示制冷剂在蒸发器中的 汽化过程。这一过程是在等温、 等压（温度为t0、压力为p0）下 进行的，液体制冷剂吸收被冷却 对象的热量而不断汽化，其状态 沿等压线p0向干度增大的方向变 化，直到全部变为饱和蒸汽为止。 制冷剂的状态又变回到进入压缩 机前的状态点1，完成了一个完整

压焓图

压焓图
制冷剂压焓图
Lgp-h Diagram
动力循环与制冷（热泵)循环
• 动力Power循环 —正循环
输入热,通过循环输出功
• 制冷Refrigeration循环—逆循环
输入功量（或其他代价），从低温 热源取热
• 热泵Heat Pump循环 —逆循环
输入功量（或其他代价），向高温 热用户供热
制冷空调原理与装置
[ kJ/kg ] [ kJ ]
1、焓是状态量 state property 2、H为广延参数 H=U+pV= m(u+pv)= mh
h为比参数
3、对流动工质，焓代表能量(内能+推进功) 对静止工质，焓不代表能量
4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决 于热力状态的能量。
熵的导出
克劳修斯不等式
h xh" (1 x)h'
v xv" (1 x)v'
y xy" (1 x) y'
s xs" (1 x)s'
x

y y' y" y'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x
h ,v ,s
压焓图(计算制冷循环的热力特性)
压焓图为一热力状态图。图中纵坐标表示 绝对压力的对数lgp，横坐标表示焓值h。
未饱和液，过冷液 Subcooled liquid 压缩液 Compressed liquid
饱和液 Saturated liquid
饱和湿蒸气
Saturated liquid-vapor mixture 饱和蒸气 Saturated vapor 过热蒸气 Superheated vapor 汽化潜热 Latent heat of Vaporization

压焓图其实很简单，看过你就懂了

压焓图其实很简单，看过你就懂了

压焓图其实很简单，看过你就懂了
■在制冷机中,蒸发与冷凝过程主要在湿蒸⽓区进⾏,压缩过程则是在过热蒸⽓区内进⾏。

3、六组等参数线
■制冷剂的压-焓(LgPE)图中共有⼋种线条:等压线P(LgP等焓线( Enthalpy)饱和液体线( Saturated Liquid)等熵线( Entropy)等容线( Volume)⼲饱和蒸汽线( SaturatedVapor)等⼲度线( Quality)等温线(Temperature)
■(1)等压线:图上与横坐标轴相平⾏的⽔平细实线均是等压线,同⼀⽔平线的压⼒均相等。

■(2)等焓线:图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线,凡处在同⼀条等焓线上的⼯质,不论其状态如何焓值均相同
■(3)等温线:图上⽤点划线表⽰的为等温线。

等温线在不同的区域变化形状不同,在过冷区等温线⼏乎与橫坐标轴垂直;在湿蒸⽓区却是与横坐标轴平⾏的⽔平线;在过热蒸⽓区为向右下⽅急剧弯曲的倾斜线。

■(4)等熵线:图上⾃左向右上⽅弯曲的细实线为等熵线。

制冷剂的压缩过程沿等熵线进⾏图上等熵线以饱和蒸⽓线作为起·在lgph因此过热蒸⽓区的等熵线⽤得较多.
4)除节流元件产⽣节流降压外,制冷剂在设备、管道内的流动没有阻⼒损失(压⼒降),与外界环境没有热交换
5)节流过程为绝热过程,即与外界不发⽣热交换。

2制冷剂的压焓图为了对蒸⽓压缩式制冷循环有⼀个全⾯的认识,不仅要知道循环中每个过程,⽽且要了解各个过程之间的关系以及某⼀过程发⽣变化时对其它过程的影响。

在制冷循环的分析和计算中,通常借助于压焓图,可使整个循环问题简化,并可以看到循环中各状态的变化以及这些变化对循环的影响.。

第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环

第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环

第一章蒸汽压缩式制冷的热力学原理第二节蒸汽压缩式制冷的理论循环湿蒸汽区域可能实现理想制冷循环，但：一、逆卡诺循环难以实现1. 无温差的传热过程难以实现，Q＝K A △t m2. 膨胀机等熵膨胀不经济；3. 湿压缩不利于压缩机正常工作（湿压缩、减少制冷量、“液击”）二、蒸汽压缩制冷理论循环1. 循环（是简化了的实际制冷循环）逆卡诺循环：1’－3－4－5’－1’蒸汽压缩制冷循环：1－2－3－4－5－1 1. 冷凝器中，制冷剂凝结时的温度高于高温热源的温度；蒸发器中，制冷剂汽化时的温度低于低温热源的温度。

2. 液体制冷剂的比容远比蒸汽小，可获得的膨胀功小，有时尚不足以克服机器本身的摩擦阻力。

液体膨胀机尺寸很小，设计、制造很困难。

3. 吸入湿蒸汽，在压缩机中有一部分液体要被压缩，称为湿压缩。

湿蒸汽被吸入气缸后，气缸壁与制冷剂之间进行强烈的热交换，湿蒸汽中的液滴迅速汽化，占据气缸容积，使压缩机吸入的制冷剂量减少，制冷量降低。

且液滴进入气缸后很难全部汽化，容易发生压缩液体的液击现象，损坏压缩机。

工作流程：压缩机吸入蒸发器内产生的低压（低温）制冷剂蒸汽，保持蒸发器内的低压状态，创造了蒸发器内制冷剂液体在低温下沸腾的条件；吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件；高温高压的制冷剂蒸汽排入冷凝器后，压力不变，被冷却介质（水或空气）冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从冷凝器排出；高压制冷剂液体经节流阀节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的稳定液相应降低，成为低压低温的湿蒸汽，进入蒸发器；蒸发器中，制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成低温低压蒸汽再被压缩机吸走，如此不断循环。

压缩机作用：1.将制冷剂蒸汽从蒸发器中抽出来，使蒸发器维持在低压状态，便于蒸发吸热过程能够连续不断地进行下去；2.通过压缩作用提高制冷剂蒸汽的压力和温度，创造将制冷剂蒸汽的热量向外界环境介质（空气或水）转移的条件。

压焓图

压焓图

两相比例由干度x确定
定义
干饱和蒸汽质量 x?
＝
mv
湿饱和蒸汽质量
mv ? mf
Quality
干饱和蒸汽
对干度x的说明：
饱和水
x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽
0≤x ≤1
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
? 对于理论循环，离开蒸发器、进入压缩机的 制冷剂蒸汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽； 离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是冷凝压力 下的饱和液体；
? 等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过 程；
? 等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压 过程
? 等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流 前后焓值相等：
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
注意：
环境压力一般为 barometer
h
大气压，但不一定。
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
Condenser Expansion valve
Evaporator
Compressor
制冷循环和制冷系数
Coefficient of Performance
COP ? ? ? q2
w
1
?
T0环T境0 ? 1
T
T2
卡诺逆循环 Reversed Carnot cycleq1 w
?C
?

蒸汽压缩式制冷循环原理图及计算（带例题）

蒸汽压缩式制冷循环原理图及计算（带例题）

蒸汽压缩式制冷循环原理图及计算（带例题）1、单级蒸汽压缩式制冷系统的组成压缩机：制冷系统的“心脏”，压缩和输送制冷剂蒸气。

冷凝器：输出热量，冷却制冷剂。

节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。

蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷。

2、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算图上各线段代表循环的不同过程1－2：压缩机中的等熵（绝热）压缩过程。

2－3：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程。

3－4：节流阀内的等焓节流过程。

4－1：蒸发器内的吸热等压气化过程。

1.制冷压缩机2.冷凝器3.蒸发器4.节流阀状态点的确定1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点2点：Pk等压线与s1等熵线交点3点：Pk等压线与x=0液态饱和线交点4点：Po等压线与h3等焓线交点3、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算(1)单位质量制冷量q0 kJ/kg q0=h1- h4(2)单位容积制冷量qv kJ/m3 qv= q0/v1=(h1-h4)/v1(3)单位质量耗功率w kJ/kg w=h2-h1(4)单位冷器热负荷qk kJ/kg qk= h2-h3(5)理论制冷系数ε ε=q0/w=(h1-h4)/ (h2-h1)(6)制冷剂质量流量qm kg/s qm =Q0/q0(7)压缩机的理论耗功率N= qm w= qm(h2-h1) kW(8)冷凝器总负荷Qk kW Qk = qm qk= qm(h2-h3)例题：某单级蒸汽压缩式制冷循环系统，设定总制冷量Q0=100Kw,在空调工况下工作。

采用R22作制冷剂时，试做理论循环的热力计算。

解：在空调工况下工作，蒸发温度t0=5℃,冷凝温度tk=40 ℃R22的压焓图得：计算结果4、工况变化对运行特性的影响压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等。

工况参数对制冷工作的影响：制冷压缩机的制冷量，制冷压缩机的轴功率。

其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响有害过热：发生在蒸发器后的吸气管中的过热过程，装置的q0未增加，Q0和 下降。

压焓图

压焓图

Q 0 = 可逆循环
Tr
< 不可逆循环
可逆过程， Q ，q 代表某一状态函数。
TT
定义：熵 dS Qre
T
比熵 ds qre
T
小知识
于19世纪中叶首先克劳修斯(R.Clausius)引入，式中S从 1865年起称为entropy，由清华刘仙洲教授译成为“熵”。
State of Liquid and vapor
常用温标之间的关系
绝对K 摄氏℃
华氏F
373.15 100 水沸点
212
朗肯R
671.67
273.16 273.15
37.8
发烧 100
00.01水冰三熔相点点
32
-17.8 盐水熔点 0
559.67 491.67 459.67
0 -273.15
-459.67
0
温标的换算
T[K] t[OC] 273.15 t[OC] 5 (t[F] 32)
[ kJ/kg ] [ kJ ]
1、焓是状态量 state property 2、H为广延参数 H=U+pV= m(u+pv)= mh
h为比参数
3、对流动工质，焓代表能量(内能+推进功) 对静止工质，焓不代表能量
4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决 于热力状态的能量。
熵的导出
克劳修斯不等式
T2 s
制冷能力和冷吨
Cooling Capacity and Ton of Refrigeration
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。
1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷冻 到0°C的冰所需冷量。

第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理-.ppt

第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理-.ppt
– 由于循环的单位制冷量q0减少，即 q’0 <q0 – λ减少 (压力比pk／p0增加) – 而吸气比容v1却并未改变
11-2-2-1 冷凝温度tk变化的影响 (2)
• 另一方面，由于单位压缩功增大
– 即w0’>w0，而v1没有变化 – 所以Wv和轴功率P都将增大，装置制冷系数也会
降低 – 反之，当tk降低时，则情况相反
2021/1/3
11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(1)
• 热力计算：
– (1)单位制冷量
q。＝ hl—h5 kJ／kg
如吸气管中吸热可忽略不计，则5-1 过程全在蒸发器中进行
– (2)单位容积制冷量
qv = q0/vl kJ／kg
– (3)等熵压缩单位理论功
wi = h2 - h1 kJ／kg
• 循环过冷度增加
– 过冷温度由t4降到t4’, – Q0则会因q0增加而增加 – 压缩机轴功率不变，ε提高 – 装置过冷度为3～5℃
• 液管压降不宜超过40～ 70kPa
• 过程线4---1
– 等压气化过程 – 制冷剂吸取热量不断气化 – 向干度增大方向，直到过热蒸气
• 由热力状态图和表
– 可确定循环中的各点参数
2021/1/3
11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的实 际循环及热力计算
• 实际循环
– 压缩过程是熵值增加的 多变过程
– 节流过程有吸热，焓值 也略有增加
– 制冷剂在管道、热交换 器和压缩机中流动时存 在阻力损失和热交换
– 对应于蒸发压力的饱和温度
蒸发压力
– 由蒸发器产气量和压缩机吸气量间的质量平衡决定
• 如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少，p0就降低
冷凝温度
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扰动因素
– 蒸发器 – 节流装置
调节变量
采用图形法进行性能 分析，简单、直观
*
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44
2.定速压缩机制冷系统的性能图
*
45
压缩机工作特性（1）
*
– 如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
3
2
6 4
1
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
*
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预备知识
• 制冷量Qe
3
• 输入功率Pin
4
• COP (当Mrev=Mrcom时)
*
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2 1
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回热循环
• 特点
– 可提高压缩机回气过热度，防止液 击、以利于提高带油速度
– 高压液体得到再冷，可防止制冷剂 沿程闪发
– 对于某些制冷剂而言，回热是减小 节流损失的重要措施
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
• 消耗能量
• 消耗能量
*
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4
制冷机与热泵的相互关系
• 相同点
– 热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） – 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
• 不同点
– 使用目的（功能）不同
• 制冷机：吸收蒸发潜热，降温、除湿 • 热泵：释放冷凝潜热，升温
浮球阀 蒸发器
2 油分离器 1
冷凝器 高压贮液器
压缩机
气液分离器 7
5
3 4
膨胀阀
H
6
回热器
去压缩机 高压液体 水、载冷 剂传热管
液态制冷剂
pk
3
6
p0 54 x4
tk
2
7
t0
1
x7
*
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液泵供液制冷循环
• 具有可实现远程输送制冷剂、蒸发器安装位置不受限制、强化管内换热 、有利于顺利带油等优点
• 二者可以构成独立的机器；也可集成为一台机器 ，通过自动控制部件转换制冷剂流向，改变机器 的功能
*
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6
制冷机与热泵的相互关系
*
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7
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
*
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25
经济性作用域
3 4
2 2’
1 1’
*
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调节性作用域
• 调节性作用域是指为防止因管内摩 擦阻力和液体重力作用的影响导致 室内、外机调节能力下降所确定的 并联蒸发器或并联冷凝器之间连接 管的最大长度与高差
– 换热器＋电子膨胀阀 – 电子膨胀阀容量调节范围有限
蒸气压缩式制冷的应用领域
• 蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
– 制冷机类：电冰箱、冷藏柜、陈列柜、冷库、工艺冷水设备等 – 热泵类：房间空调器、商用中央空调、水源热泵、多联机等
*
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9
小结
• 制冷机与热泵可以独立成为设备，也可成为 集成设备
– 中国称之为“热泵”的设备主要是指集成设备
简单制冷系统
制冷系统主要 设备（四大基
本部件）
节流装置 四通阀
连接管
压缩机
室内机
室外机
气液分离器
*
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42
制冷系统的性能？
• 制冷系统设计
– 根据系统的使用目的和给定的使用环境参数（实际使用地域或相关 标准），确定设计工况，并根据设计工况选择和设计最佳的部件和 自动控制设备
• 制冷系统运行调节
– 在实际使用中，外部因素与设计工况并不相同，需要对制冷系统进 行调节、其性能将如何变化？
• 什么是制冷系统性能？
– 定义：制冷量、耗功率与外界参数、调控参数之间的关系
制冷系统 的性能
*
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43
制冷系统性能分析的理论基础
– 压缩机 – 冷凝器
性能分析方法： %仿真模拟 %图形法分析
• 如果将热气旁通阀的出口接至蒸发器入 口，即可解决旁通导致的吸气过热问题
高压贮液器
Mr
2 油分离器
冷凝器
1 压缩机
αMr Mr
热气旁通阀
5 6 蒸发器
3 4
膨胀阀
Mr(1-α)
pk
3
tk
2
p0
Mr(1-α) t0
Mr αMr
46
1
5
*
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采用满液式蒸发器的制冷循环
• 冷库用重力供液盘管式蒸发器 • 空调用冷水机组的满液式蒸发器
2 油分离器 1
冷凝器 高压贮液器
单向阀
5 压缩机 8
7
蒸发压力 调节阀
蒸发器1 蒸发器2
4
3
膨胀阀1 6
膨胀阀2
pk
3
tk
2
p02
6
t02, Mr2
7
p01
4
t01, Mr1 5 1 8
*
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热气旁通制冷循环
• 是小型制冷装置的容量控制方法之一， 但性能较差
• 可以将压缩机排气经热气旁通阀直接旁 通到压缩机吸气管
• 目前，制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术
• 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
*
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10
第二节 lgp-h图及其应用
*
11
1.制冷剂的 lgp-h图
*
12
压焓图（lgp-h图）的功能
• 压焓图（lgp-h图）是分析蒸气压缩式制冷（ 热泵）循环的重要工具
*
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18
lgp-h图的应用举例 2
• 当从贮液器至膨胀阀之间的高
lg p
压液体管存在较大压力损失时
pk
3
2
，制冷剂容易出现沿程闪发
4 4'
– ①高压液体上升立管高度过高（重 力损失）
– ②管道过细及局部阻力部件过多 – ③沿程吸热量过大
• 重力损失的计算方法
p0 5 5'
6线：等压线 等温线 等比焓线 等比熵线 等比容线 等干度线
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14
单质/共沸/近共沸制冷剂压焓图（R134a）
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15
2.制冷循环的lgp-h图
*
16
制冷循环在压焓图上表示
Receiver p
Condenser
qk
Compressor
B Evaporator
蒸汽被压缩机抽吸压缩，变成高温高压气体，完成一个制冷系统的循环。
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
*
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20
请看广告——
• ①L=120m,Z=50m,H=15m • ②L=100m,Z=50m • ③L=150m,Z=50m,H=15m
③
②
①
*
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21
多联机具有作用域 ( or 作用半径 )?
多联机的作用域
Z
作用域是指保证室内舒适性、
31 3
3n 4
2 1
*
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经济性作用域
• 经济性作用域是指为防止由于吸 、排气管摩擦阻力损失引起系统 性能出现严重衰减而确定的室内 、外机之间连接管的最大长度
– 必须选定参考机组 – 考察多联机EER、COP与参考机组
的TEER、TCOP（包含水泵、风机 盘管的耗功），确定经济性作用域 – 与参考机组的能效水平和连接管的 保温效果有关
2
油分离器
1
冷凝器 高压贮液器
压缩机
3 4
6 蒸发器 回热器
5
Δh
43
tk
72
膨胀阀
回热器
t0
58
61
Δh
*
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带蒸发压力调节阀的制冷循环
• 应用场合
– 利用一套制冷装置对不同库温要求的冷间 进行降温