第2章 单级蒸汽压缩式制冷循环PPT课件
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制冷和低温技术原理第2章制冷方法ppt课件
一方面在吸收器中，吸 另一方面，发生后 收剂吸收来自蒸发器的 的溶液重新恢复到 低压制冷剂蒸气，形成 原来成分，经冷 富含制冷剂的溶液，再 却，节流后成为具 将该溶液用泵送到发生 有吸收能力的吸收 器，经加热使溶液中的 液，进入吸收器， 制冷剂重新以高压气态 吸收来自蒸发器的 发生出来，送入冷凝器。 低压制冷剂蒸气。
3 膨 胀 阀
4
冷却介质
冷凝器 蒸发器
2 压缩机
1 被冷却介质
蒸气压缩式制冷的基本系统图
冷凝器
膨胀阀
低温低压的 制冷剂液体 与被冷却对
象发生热交 换，吸收被 冷却对象的 热量并汽化
形成冷剂蒸 气。
低压蒸气被 压缩机吸入 ，经压缩后 形成高温高 压蒸气排 出。
压缩机排出 的高压制冷 剂气体进入 冷凝器，被 冷却水或空 气冷却、冷 凝，成高压 液体。
令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，另一端产生热效应。
高压气体经绝热膨胀即可达到较低 温度，令低压气体复热即可制取冷量。
高压气体经涡流管膨胀后即可分离冷, 热两股气流，用冷气流的复热过程即 可制冷。
3
2.1 物质相变制冷
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷
固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
吸热（冷接点） 铜片
P
N
放热（热接点）
-
+
半导体制冷原理图
2. 单级热电堆式半导体制冷 的基本原理
单级热电堆：
单级热电堆式半导体制冷
将数十至数百个热电偶电堆串联，将冷端排在一起，
热端排在一起，组成热电堆，称为单级热电堆。
计算机软件及应用单级蒸汽压缩式制冷循环PPT课件
1三、 、回热回器热的换循热环量：
h4 h4 h1 h1
c(tk t4 ) cp0 (t1 t0 )
式中：c —液体的比热
容；c
—低压蒸汽的比
p0
定压热容。
t 4
tk
c p0 c
(t1
t0)
c ＞ c p0 t 4 ＞ t 0
即液体通过回热器不
可能冷却到蒸发温度。
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制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
第10页/共82页
五. 单级蒸气压缩式制冷理论循环在蒸汽图上的表
示
1-2：压缩过程 2－2’：冷却过程
2’－3：冷凝过程
3-4：膨胀过程
4-1：蒸发过程
第11页/共82页
五、 单级蒸气压缩式制冷理论循环在蒸汽图上的表 示
4－1：蒸发过程 1－2：压缩过程 2－2’：冷却过程 2’－3：冷凝过程 3－4：节流过程
0
Q0 P0
q0 w0
h1 h4 h2 h3
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六、单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
5、热力完善度：
理论循环的制冷系数与同温度的逆卡诺循环的制冷系数之比。
0 c
c
tk
t0 t0
左图：工作于相同温度间的制冷理论 循环1—2—3—4—1和逆卡诺循环 1—2′—3—4′—1的温熵图。
三、回热循环
2、回热循环制冷量的增加量： q0 h4 h4 h1 h1 cp0tR
3、回热循环单位功的增加量： w0 w w0 (h2 h1) (h2 h1)
4、回热循环单位制冷量： q0 q0 cp0tR
5、回热循环的单位功： 如果近似地取： w0 w0 T0 tR
w0 (h2 h1) (h2 h1)
第2章单级蒸气压缩制冷循环09
4）理论比功 w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg
5）压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg
8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
八线：
– 等压线p（水平线） – 等焓线h（垂直线） – 饱和液体线x=0， – 饱和蒸气线x=1， – 无数条等干度线x – 等熵线s – 等容线v – 等温线t
2．1．2压焓图
六种等参数线： 等压线—水平 等焓线—垂直 等温线—过冷液体区：垂直线； 两相区：水平； 过热蒸汽区：右下弯曲。 等熵线—右上倾斜。 等容线—右上倾斜虚线，较等熵线平坦。 等干度线—位于两相区，与饱和液体线和饱和蒸 汽线相近。 (t、p、v、h、s、x)中两个独立变量，两相区仅 一个独立变量。
降压并调节入蒸发器的流量
制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
思考
1、蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件 组成，各有何作用？
2、蒸发器内制冷剂的汽化过程是h—p）
液相区
气相区 两相区
一点：
– 临界点C
三区： – 过冷液体区、 – 两相区、 – 过热蒸气区。
五态： – 过冷液体状态、 – 饱和液体状态、 – 湿蒸气状态、 – 饱和蒸气状态、 – 过热蒸气状态。
2．系统组成及部件的作用
1）组成 制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器 单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在 一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可 达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于 制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气 调节等各种低温要求不太高的制冷工程。
5）压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg
8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
八线：
– 等压线p（水平线） – 等焓线h（垂直线） – 饱和液体线x=0， – 饱和蒸气线x=1， – 无数条等干度线x – 等熵线s – 等容线v – 等温线t
2．1．2压焓图
六种等参数线： 等压线—水平 等焓线—垂直 等温线—过冷液体区：垂直线； 两相区：水平； 过热蒸汽区：右下弯曲。 等熵线—右上倾斜。 等容线—右上倾斜虚线，较等熵线平坦。 等干度线—位于两相区，与饱和液体线和饱和蒸 汽线相近。 (t、p、v、h、s、x)中两个独立变量，两相区仅 一个独立变量。
降压并调节入蒸发器的流量
制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
思考
1、蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件 组成，各有何作用？
2、蒸发器内制冷剂的汽化过程是h—p）
液相区
气相区 两相区
一点：
– 临界点C
三区： – 过冷液体区、 – 两相区、 – 过热蒸气区。
五态： – 过冷液体状态、 – 饱和液体状态、 – 湿蒸气状态、 – 饱和蒸气状态、 – 过热蒸气状态。
2．系统组成及部件的作用
1）组成 制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器 单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在 一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可 达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于 制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气 调节等各种低温要求不太高的制冷工程。
单级蒸汽压缩式制冷循环PPT课件
若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液 体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平 衡关系为
h4 h4 h1 h1
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(1-20)
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p
4’4 pk 3 2 2’ 5’ 5 p0 1 1’
q0 q0
h 回热循环在p-h图上的表示
回热循环中各性能指标的变化完全同于有效过热循环。
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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'
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(3)理论比功 w0
增加
w0 h2' h1'
q h w
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
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（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
h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w 0
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吸气管道中的热交换可视情况当作有效过热 或无效过热来分析。
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（2）排出管道
在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂 蒸气传给周围空气，它不会引起性能的改变，仅 仅是减少了冷凝器中的热负荷。
排气管道中的压降会引起压缩机排气压力 升高。
第2章单级蒸气压缩制冷循环09
压缩指数变化，余隙容积存在，吸排气阀及通道处压 降和热交换间隙泄露等因素，非等熵，qv减少，冷量减 少，功率增大。
1）输气系数: λ=qv / qvh qvh=π/4D2SnZ 2）制冷量：Q0= qvh﹒λ﹒q0 /v1 3）指示效率：ηi=ω0/ωs 实际压缩 4）机械效率：ηm=ωi/ωs 含机械磨擦 5）轴效率：ηk=ηi﹒ηi 6）实际制冷系数（性能系数、单位轴功率制冷量）：
w0=h2-h1=w0+w0
2．2．4热交换及压力损失对循环性能的影响
（1）吸入管道
1）无效热交换 2）压力损失 在p-h图上表示1-1
对循环性能的影响： v1增加，q0 /v1减小， 循环比功ω0增加，ε0减小。 压比增加。 改善办法：增大管径
（2）排出管道
1）热交换减少q k 2）压力损失 在p-h图上表示
3）对循环性能的影响 q0 =( h1-h4/) 增加 a)对固定的压缩机
Q0=qv( h1-h4/)/v1 因压缩机容积qv不变， Q0增加.循环比功ω0不变，P0不变. ε0增加.
(ε0= Q0 / P0= q0 /ω0) b)对确定的Q0
可选较小容积qv压缩机，循环比功ω0不变，P0 减小，ε0增加.
八线：
– 等压线p（水平线） – 等焓线h（垂直线） – 饱和液体线x=0， – 饱和蒸气线x=1， – 无数条等干度线x – 等熵线s – 等容线v – 等温线t
2．1．2压焓图
六种等参数线： 等压线—水平 等焓线—垂直 等温线—过冷液体区：垂直线； 两相区：水平； 过热蒸汽区：右下弯曲。 等熵线—右上倾斜。 等容线—右上倾斜虚线，较等熵线平坦。 等干度线—位于两相区，与饱和液体线和饱和蒸 汽线相近。 (t、p、v、h、s、x)中两个独立变量，两相区仅 一个独立变量。
1）输气系数: λ=qv / qvh qvh=π/4D2SnZ 2）制冷量：Q0= qvh﹒λ﹒q0 /v1 3）指示效率：ηi=ω0/ωs 实际压缩 4）机械效率：ηm=ωi/ωs 含机械磨擦 5）轴效率：ηk=ηi﹒ηi 6）实际制冷系数（性能系数、单位轴功率制冷量）：
w0=h2-h1=w0+w0
2．2．4热交换及压力损失对循环性能的影响
（1）吸入管道
1）无效热交换 2）压力损失 在p-h图上表示1-1
对循环性能的影响： v1增加，q0 /v1减小， 循环比功ω0增加，ε0减小。 压比增加。 改善办法：增大管径
（2）排出管道
1）热交换减少q k 2）压力损失 在p-h图上表示
3）对循环性能的影响 q0 =( h1-h4/) 增加 a)对固定的压缩机
Q0=qv( h1-h4/)/v1 因压缩机容积qv不变， Q0增加.循环比功ω0不变，P0不变. ε0增加.
(ε0= Q0 / P0= q0 /ω0) b)对确定的Q0
可选较小容积qv压缩机，循环比功ω0不变，P0 减小，ε0增加.
八线：
– 等压线p（水平线） – 等焓线h（垂直线） – 饱和液体线x=0， – 饱和蒸气线x=1， – 无数条等干度线x – 等熵线s – 等容线v – 等温线t
2．1．2压焓图
六种等参数线： 等压线—水平 等焓线—垂直 等温线—过冷液体区：垂直线； 两相区：水平； 过热蒸汽区：右下弯曲。 等熵线—右上倾斜。 等容线—右上倾斜虚线，较等熵线平坦。 等干度线—位于两相区，与饱和液体线和饱和蒸 汽线相近。 (t、p、v、h、s、x)中两个独立变量，两相区仅 一个独立变量。
空调制冷制冷原理PPT课件
12
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
单位制冷量可按式（2-5）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 )
(1-6)
由式（1-6）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。
17
(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
11
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数 都是有利的
24
p
4’ 4
pk 3 2
5’ 5 p0 1
q0 q0
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
25
（1）单位制冷量 q0 增加
q0 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
单位制冷量可按式（2-5）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 )
(1-6)
由式（1-6）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。
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(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
11
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数 都是有利的
24
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4’ 4
pk 3 2
5’ 5 p0 1
q0 q0
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
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（1）单位制冷量 q0 增加
q0 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.单级蒸气压缩式制冷循环
2.6 单级蒸气压缩混合工质制冷循环
2. 6.1 劳仑兹循环
由两个变温热源与两个绝热 压缩、绝热膨胀过程组成的逆卡 诺循环，就称为劳伦兹循环。 这样，对于外部为变温热源 时，降低制冷工质在吸热或放热 过程中的传热温差，使制冷工质 的温度变化趋势与冷、热源温度 的变化趋势完全一样，从而提高 循环的制冷系数。所以，劳伦兹 循环是外部具有变温热源的理想 制冷循环。
非共沸混合制冷剂单级蒸气压缩制冷循环的
T-S图及p-h图
采用非共沸混合工质与纯制冷剂循环的区别仅在于制冷剂在冷凝和 蒸发时温度在不断地变化。这样不仅可以达到节能，而且可以扩大温度 使用范围。
第二章 习题
问答题：
1.什么叫热力完善度？它与制冷系数有何区别？ 2.为什么蒸气压缩式制冷机不能完全按照逆卡若循环来工作？蒸气压缩 式制冷的理论循环与理想循环有哪些主要区别？实际循环与理论循环又 有哪些只要区别？ 3.在蒸气压缩式制冷循环的热力计算中，为什么多采用压—焓（lgp-h） 图?试说明压—焓图的组成。
55
3.120 5.569
由上面的表可以看出，对于CO2跨临界制冷循环，
即使采用双级压缩，其循环的COP也低于常规工质的
蒸气压缩式循环，然而采用膨胀机循环，COP则比较 高，与常规工质的蒸气压缩式循环相当。所以利用膨 胀机回收膨胀功，是提高CO2制冷循环效率的根本途 径，也是CO2制冷技术推广和应用的关键。
具有蒸汽过热的制冷循环
(1) 过热没有产生有用的制冷效果 由于蒸气比容增加，单位容积 制冷量减少，导致循环制冷量降低； 且由于循环比功增加，使得循环的 制冷系数下降，称为“无效”过热。 (2)过热本身产生有用的制冷效果 如果蒸气过热发生在蒸发器的后部，或者发生在空调室内，因而 产生了有用的制冷效果，则称为“有效”过热。 有效过热使循环的单位制冷量有所增加，但由于吸入蒸气的比容 也随之增加，故单位容积制冷量可能增加，也可能减少，这与制冷剂 本身的特性有关。
单级蒸汽压缩式制冷循环42页PPT
单级蒸汽压缩式制冷循 环
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
蒸气压缩制冷循环PPT课件
• 与冷凝压力pk相对应的冷凝温度tk ,一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的 液体通过膨胀阀或节流元件进入蒸发器
• 当制冷剂通过膨胀阀时，压力从 pk 降到 po ，少部分液体气化，极大部分 剩余液体的温度降至 to，这部分液体在蒸发器中蒸发，并从被冷却的物体 中吸取它所需要的蒸发热。而气化的这部分蒸汽称为闪发蒸汽，在它被压缩 机吸入之前几乎不再起吸热作用
P0
Qk m hout hin
Qk m h4 h2 m h2 h4 m qk
（3－3）
式中：Qk —— 冷凝热（Condenser heat） ，kW，表示单位时间内循 环的制冷剂在冷凝器中放出的热量（负号仅表示放出热 量，可省略）
qk —— 单位冷凝热负荷，kJ/kg，表示1kg制冷剂蒸气冷凝为同 等压力下的饱和液体在冷凝器中放出的热量
wo —— 理论比功（单位压缩功，Compress work per mass） ，
kJ/kg，表示制冷压缩机每输送 1kg 制冷剂蒸气所消耗的功。
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• 热力学中，非自发过程的发生需要伴随能量的补偿 • 理论制冷循环中，热量从被冷却对象通过制冷剂传递给环境介质空气或水，
即从低温物体传向高温物体，是非自发过程，因而需要制冷压缩机消耗功率 Po 才能够实现。 • 压缩过程中，制冷剂状态变化如下：
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第3页/共208页
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• 在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的 制冷方式，它属于液体蒸发制冷
• 液体蒸发制冷的特征是：利用制冷剂液体在气化时（蒸发 时）产生的吸热效应，达到制冷目的
• 液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
• 当制冷剂通过膨胀阀时，压力从 pk 降到 po ，少部分液体气化，极大部分 剩余液体的温度降至 to，这部分液体在蒸发器中蒸发，并从被冷却的物体 中吸取它所需要的蒸发热。而气化的这部分蒸汽称为闪发蒸汽，在它被压缩 机吸入之前几乎不再起吸热作用
P0
Qk m hout hin
Qk m h4 h2 m h2 h4 m qk
（3－3）
式中：Qk —— 冷凝热（Condenser heat） ，kW，表示单位时间内循 环的制冷剂在冷凝器中放出的热量（负号仅表示放出热 量，可省略）
qk —— 单位冷凝热负荷，kJ/kg，表示1kg制冷剂蒸气冷凝为同 等压力下的饱和液体在冷凝器中放出的热量
wo —— 理论比功（单位压缩功，Compress work per mass） ，
kJ/kg，表示制冷压缩机每输送 1kg 制冷剂蒸气所消耗的功。
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• 热力学中，非自发过程的发生需要伴随能量的补偿 • 理论制冷循环中，热量从被冷却对象通过制冷剂传递给环境介质空气或水，
即从低温物体传向高温物体，是非自发过程，因而需要制冷压缩机消耗功率 Po 才能够实现。 • 压缩过程中，制冷剂状态变化如下：
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• 在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的 制冷方式，它属于液体蒸发制冷
• 液体蒸发制冷的特征是：利用制冷剂液体在气化时（蒸发 时）产生的吸热效应，达到制冷目的
• 液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
第二章单级蒸汽压缩制冷
• 制冷系统中设置回热器，采用回热循环。
二次冷却回路
1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环
1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环 下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-23'-4'-1表示过冷循环。 两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷 系数增加。
1.3 单级蒸气压缩式制冷实际 循环
• 1.3.1 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循 环的区别 • 1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环 • 1.3.3 热交换及压力损失对制冷循环的影响 • 1.3.4 不凝性气体对制冷循环的影响 • 1.3.5 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的 影响 • 1.3.6 实际制冷循环在压焓图上的表示及性能 指标
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg 8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论 循环
• 作业
– 3. 制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态 是如何变化的？ – 4. 制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度 也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热 过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁？ – 5 单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设 条件？
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
• 单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：
– – – – 制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器
• 单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次 循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、 冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等 各种低温要求不太高的制冷工程。
二次冷却回路
1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环
1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环 下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-23'-4'-1表示过冷循环。 两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷 系数增加。
1.3 单级蒸气压缩式制冷实际 循环
• 1.3.1 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循 环的区别 • 1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环 • 1.3.3 热交换及压力损失对制冷循环的影响 • 1.3.4 不凝性气体对制冷循环的影响 • 1.3.5 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的 影响 • 1.3.6 实际制冷循环在压焓图上的表示及性能 指标
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg 8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论 循环
• 作业
– 3. 制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态 是如何变化的？ – 4. 制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度 也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热 过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁？ – 5 单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设 条件？
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
• 单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：
– – – – 制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器
• 单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次 循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、 冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等 各种低温要求不太高的制冷工程。
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5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
3 4
B C
5D
T
2
1A
2
4 Tk
3
5 T0
1
单级蒸气压缩式 制冷系统图 A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器
q0
s 理论循环在T-s图上的表示
2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热 力计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
(2-10)
(5)制冷系数 0
对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，
制冷系数为
ห้องสมุดไป่ตู้
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
(2-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条
件下：
制冷系数愈大
经济性愈好
(6)压缩终温 t 2
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
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 器中低压、冷凝器中高压，是整个
系统的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
0 c
h1h4 1 h1h4TkT0 h2h1Tk 1 h2h1 T0
T0
(2-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷系数。热力完善度愈大，说明该循
环接近可逆循环的程度愈大。
2.2单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2.2.1 液体过冷对循环性能的影响 2.2.2 蒸气过热对循环性能的影响 2.2.3 气-液热交换器对循环性能的影响 2.2.4 不凝性气体的存在对循环性能的影响 2.2.5 单级压缩实际制冷循环的热力计算
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
qv
q0 v1
h1 h4 v1
(3)理论比功 w 0
(2-7)
对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来 说，理论比功可表示为
w0 h2 h1
(2-8)
单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随
制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变 的。
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
v T
s
p
h
x T
s
温熵图
等温线----水平线； 等熵线----垂直线；
等压线----两相区内是水平线；过热蒸气区 为向右上方弯曲的倾斜线；过冷区可用饱和 线代替。
等焓线----过热区和两相区内为向右下方倾 斜的实线；过冷液体区可近似用同温度下的 饱和液体的焓值代替；
h4 h5
（2-4）
（4）蒸发过程： w0
q0h1h5h1h4 （2-5）
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 q 0
单位制冷量可按式（2-5）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：
q0r0(1x5)
(2-6)
由式（2-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
熵图上的表示 2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循
环的热力计算
2.1.1系统与循环
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
①制冷剂液体在低压（低温）下蒸发， 成为低压蒸气
②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器都可以单 独作为一个控制体进行分析。
w
h
hh
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：
qhw
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0
wh2 h1
(2)冷凝过程： w0
（2-2）
qk h2h4
（2-3）
(3) 节流过程： w0,q0
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
第2章单级蒸气压缩制冷循环
2.1 单级压缩制冷的理论循环 2.2 单级压缩制冷的实际循环 2.3 工况与性能
制冷原理全套课件下载地址： /file-768515.html
2.1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
2.1.1 系统与循环 2.1.2 压焓图及温熵图 2.1.3 制冷循环过程在压焓图和温
(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
q k h 2 h 3 h 3 h 4 h 2 h 4 (2-9)
比较式（2-5）、（2-8）和（2-9） 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
qk q0w0
等容线----向右上方倾斜的虚线；
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向 大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度 大小而定。
2.1.3 制冷循环过程在压焓图 和温熵图上的表示
3 4
B C
5D
p
2 1A
单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
4
pk 3 2
2.1.2 压焓图和温熵图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
等熵线----向右上方倾斜的实线；
等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
p
T
4
pk 3 2
5
p0 1
q0 w
h
2 4 Tk 3
5 T0
1
q0
b
as
理论循环在p-h图和T-s图上的表示
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体