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
28
2.2.2 磁制冷
1. 工作原理： 是利用磁热效应的一种制冷方式。
既是固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场 作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小）， 对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵 增大），又要从外界吸收热量。
2.2.3 声制冷
1. 工作原理： 是利用热声效应的一种制冷方式。
说
冰的物理性质。
明 可满足0ºC以上的制冷要求。
5
（2）冰盐冷却
吸热 冰0℃融化
冰融化
吸热
冰盐
盐水膜 和冰
盐水 溶液
课后问题2； 冰盐的性质。
盐溶解
吸热
说 明
1. 冰盐冷却能达到的低温程度与盐的种类
和混合物中盐与冰的质量有关。
2. 常用的冰盐是块冰与工业食盐的混合物。
6
（3）干冰冷却
吸热
融化
CO2的三相点参数： • 温度-56.6℃，
17
热源： 煤（早期）；蒸汽，水；燃油，燃天然气加热；
化学反应热，太阳能热。
5. 应用： ➢ 生产冷水。 可供集中式空气调节或提供生产 冷水。 ➢ 溴化锂制冷机只能制取0℃以上的冷量。 ➢ 氨水吸收式制冷机能够制取的温度可达 -20℃ 或更低。
18
2.1.4 蒸气喷射式制冷
1. 系统组成： 1- 喷射器（a- 喷嘴，b- 扩压室，c- 吸入室）， 2- 冷凝器，3- 蒸发器，4- 节流阀，5,6 - 泵。
2.2.2 磁制冷
1. 工作原理： 是利用磁热效应的一种制冷方式。
既是固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场 作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小）， 对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵 增大），又要从外界吸收热量。
2.2.3 声制冷
1. 工作原理： 是利用热声效应的一种制冷方式。
说
冰的物理性质。
明 可满足0ºC以上的制冷要求。
5
（2）冰盐冷却
吸热 冰0℃融化
冰融化
吸热
冰盐
盐水膜 和冰
盐水 溶液
课后问题2； 冰盐的性质。
盐溶解
吸热
说 明
1. 冰盐冷却能达到的低温程度与盐的种类
和混合物中盐与冰的质量有关。
2. 常用的冰盐是块冰与工业食盐的混合物。
6
（3）干冰冷却
吸热
融化
CO2的三相点参数： • 温度-56.6℃，
17
热源： 煤（早期）；蒸汽，水；燃油，燃天然气加热；
化学反应热，太阳能热。
5. 应用： ➢ 生产冷水。 可供集中式空气调节或提供生产 冷水。 ➢ 溴化锂制冷机只能制取0℃以上的冷量。 ➢ 氨水吸收式制冷机能够制取的温度可达 -20℃ 或更低。
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2.1.4 蒸气喷射式制冷
1. 系统组成： 1- 喷射器（a- 喷嘴，b- 扩压室，c- 吸入室）， 2- 冷凝器，3- 蒸发器，4- 节流阀，5,6 - 泵。
制冷设备维修工初级第二章单级压缩制冷系统课件
第二章 单极压缩制冷系统
第一节 蒸气压缩式制冷系统
一、单级蒸气压缩式制冷系统的组成
图2-1 单级蒸气压缩式制冷系统 第二章 单极压缩制冷系统
第一节 蒸气压缩式制冷系统
二、单级蒸气压缩式制冷系统主要部件的作用
1.压缩机 2.冷凝器 3.节流阀 4.蒸发器
第二章 单极压缩制冷系统
第一节 蒸气压缩式制冷系统
(3)单位压缩功 压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功，用W表 示，单位为kJ／kg。 (4)单位冷凝器热负荷 每1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，用qk表 示，单位为kJ／kg。
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
(5)制冷系数
(6)制冷剂质量流量 制冷系统中每秒钟制冷剂的循环量，用qm表示， 单位为kg／s。 (7)压缩机功率 (8)冷凝器总热负荷Qk(kW)其计算公式为：
图2-3 制冷循环在1gp—h图上的表示 第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
二、制冷循环在压焓图上的表示
第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
三、制冷剂液体过冷循环在压焓图上的表示
图2-4 制冷剂液体过冷循环在1gp—h图上的表示 第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
一、制冷循环的工况
第一节 蒸气压缩式制冷系统
一、单级蒸气压缩式制冷系统的组成
图2-1 单级蒸气压缩式制冷系统 第二章 单极压缩制冷系统
第一节 蒸气压缩式制冷系统
二、单级蒸气压缩式制冷系统主要部件的作用
1.压缩机 2.冷凝器 3.节流阀 4.蒸发器
第二章 单极压缩制冷系统
第一节 蒸气压缩式制冷系统
(3)单位压缩功 压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功，用W表 示，单位为kJ／kg。 (4)单位冷凝器热负荷 每1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，用qk表 示，单位为kJ／kg。
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
(5)制冷系数
(6)制冷剂质量流量 制冷系统中每秒钟制冷剂的循环量，用qm表示， 单位为kg／s。 (7)压缩机功率 (8)冷凝器总热负荷Qk(kW)其计算公式为：
图2-3 制冷循环在1gp—h图上的表示 第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
二、制冷循环在压焓图上的表示
第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
三、制冷剂液体过冷循环在压焓图上的表示
图2-4 制冷剂液体过冷循环在1gp—h图上的表示 第二章 单极压缩制冷系统
第二节 制冷剂的压焓图
第二章 单极压缩制冷系统
第三节 压焓图的应用
一、制冷循环的工况
制冷系统课件
确保压缩机壳体底部温度高于冷凝器中部温度5 ℃以 上。若不能保证，压缩机油会被冷媒稀释，润滑油会 失去机能，这样压缩机滑动部分开始磨损，最终造成 不能运转。
5、匹配制冷系统
6）匹配性能时
调节毛细管和冷媒量的组合，可得出对应的出风温度 选择出风温度最低的毛细管和冷媒量的组合测试能力 一般来说，空调器的很多参数都有下图所示的特点，
选择其它型式的冷凝器
高效的冷凝器有全铝冷凝器、全铜冷凝器等等
器
长U管管径，内螺纹管还是光管
一般来说蒸发器的长U管径可以选择小管径的。
选择亲水铝箔
一般选择裂隙片，最小片距可达1.3mm。
4、估算制冷剂充注量
参考机型的制冷剂充注量 一台空调正常状态下约有60%的制冷剂会在室外侧
的冷凝器里，约40%的制冷剂在室内侧的蒸发器里。 以参考机型为基础，算出冷凝器和蒸发器内容积增
制冷系统讲座
一、制冷基本原理
定义 制冷的基本原理及基本方法 单级压缩蒸气制冷循环
1、定义
n 制冷：从低于环境的物体中吸取热量， 并将其转移给环境介质的过程。
n 制冷机：完成制冷循环所必需的机器 和设备的总称。
n 制冷装置：将制冷机同使用冷量的设 施结合在一起的装置。如冰箱，空调 机等。
n 制冷剂：除半导体制冷以外，制冷机 都是依靠内部循环流动的工作介质来 实现制冷过程，完成这种功能的工作 介质，称为制冷剂，也称制冷工质。
5、匹配制冷系统
6）匹配性能时
调节毛细管和冷媒量的组合，可得出对应的出风温度 选择出风温度最低的毛细管和冷媒量的组合测试能力 一般来说，空调器的很多参数都有下图所示的特点，
选择其它型式的冷凝器
高效的冷凝器有全铝冷凝器、全铜冷凝器等等
器
长U管管径，内螺纹管还是光管
一般来说蒸发器的长U管径可以选择小管径的。
选择亲水铝箔
一般选择裂隙片，最小片距可达1.3mm。
4、估算制冷剂充注量
参考机型的制冷剂充注量 一台空调正常状态下约有60%的制冷剂会在室外侧
的冷凝器里，约40%的制冷剂在室内侧的蒸发器里。 以参考机型为基础，算出冷凝器和蒸发器内容积增
制冷系统讲座
一、制冷基本原理
定义 制冷的基本原理及基本方法 单级压缩蒸气制冷循环
1、定义
n 制冷：从低于环境的物体中吸取热量， 并将其转移给环境介质的过程。
n 制冷机：完成制冷循环所必需的机器 和设备的总称。
n 制冷装置：将制冷机同使用冷量的设 施结合在一起的装置。如冰箱，空调 机等。
n 制冷剂：除半导体制冷以外，制冷机 都是依靠内部循环流动的工作介质来 实现制冷过程，完成这种功能的工作 介质，称为制冷剂，也称制冷工质。
02单级蒸气压缩式制冷循环
具有过冷循环单位制冷量为：
可见，采用过冷循环理论上总是有利的，而且过冷度越大，对循 环越有利 。
2. 2. 2蒸气过热对循环性能的影响
制冷剂蒸气的温度高于同一压力饱和蒸气的温度 称为过热，两者温度之差称为过热度。
实际循环中，为了不将液滴带入压缩机，通常制 冷剂液体在蒸发器中完全蒸发后仍然要继续吸收一部 分热量，以便在它到达压缩机之前已处于过热状态。
吸入过热蒸气对制冷量和制冷系数的影响取决于 吸收的热量是否产生有用的制冷效果以及过热度的大 小。
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
CO2
S
30
CO2跨临界循环与蒸气压缩式循环性能比较
制冷剂循环方式 冷凝温度/℃
冷却器出口温度/℃ 当量冷凝温度/℃ 节流阀循环COP 膨胀机循环COP
R22 53.81
55 4.285 5.558
R 54.90
55 4.068 5.562
CO2单机压缩 CO2双机压缩
43.1 55 2.608 5.559
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
可见，采用过冷循环理论上总是有利的，而且过冷度越大，对循 环越有利 。
2. 2. 2蒸气过热对循环性能的影响
制冷剂蒸气的温度高于同一压力饱和蒸气的温度 称为过热，两者温度之差称为过热度。
实际循环中，为了不将液滴带入压缩机，通常制 冷剂液体在蒸发器中完全蒸发后仍然要继续吸收一部 分热量，以便在它到达压缩机之前已处于过热状态。
吸入过热蒸气对制冷量和制冷系数的影响取决于 吸收的热量是否产生有用的制冷效果以及过热度的大 小。
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
CO2
S
30
CO2跨临界循环与蒸气压缩式循环性能比较
制冷剂循环方式 冷凝温度/℃
冷却器出口温度/℃ 当量冷凝温度/℃ 节流阀循环COP 膨胀机循环COP
R22 53.81
55 4.285 5.558
R 54.90
55 4.068 5.562
CO2单机压缩 CO2双机压缩
43.1 55 2.608 5.559
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
单级蒸汽压缩式制冷理论循环
“冷源”指需冷却的空间 冷源” 热源” “热源”则指制冷机放热的对象
1-2-3-4-1,逆时针方向进行
1. 逆卡诺循环
1-2 等熵压缩 TL→TH 耗功wc 2-3 等温放热Qk=TH（S2-S3） 3-4 等熵膨胀 TH→TL 做功we 4-1 等温膨胀吸热Q0=TL（S1-S4）
特点 两个恒温热源 两个等温过程 两个等熵过程
循环放热量Qk 为
循环净功Wnet为
Qk = TH ⋅ ( Sb − S a ) = 面积（2 − 3 − a - b - 2）
Wnet = (TH − TL ) ⋅ ( S b − S a ) = 面积（1 − 2 − 3 − 4 − 1 ）
所以，逆卡诺循环制冷系数为
εc = Q0 Q TL ⋅(Sb − S a ) TL = 0 = = QK −Q0 Wnet (TH −TL )⋅(Sb − S a ) TH −TL
QK TH = Q0 TL QK Q0 = TH TL
εc ↗
同时， 同时，对于逆卡诺循环有 或
由卡诺定理可知：所有工作于同温热源和同温冷源 由卡诺定理可知： 之间的一切制冷循环，可逆制冷循环的制冷系数最大； 之间的一切制冷循环，可逆制冷循环的制冷系数最大； 同温热源和同温冷源之间的一切可逆制冷循环， 同温热源和同温冷源之间的一切可逆制冷循环，不论采 用何种工质，他们的制冷系数都相等。 用何种工质，他们的制冷系数都相等。在获得一定量的 制冷量时，可逆制冷循环的耗功是最少的， 制冷量时，可逆制冷循环的耗功是最少的，即
制冷技术 单级蒸气压缩式制冷循环
理论制冷循环在压焓图上的表示
五点假设： 1.压缩过程－等熵过程 2.节流过程－等焓过程 3.冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差
为零。 4.蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差
为零。 5.工质在管路上状态不变（⊿p＝0，⊿t＝0）
1－2等熵压缩
2－3定压冷凝
3－4节流过程（h3＝h4）
仅供教材参考，请勿他用
理论制冷循环与理想循环(逆卡诺循环）相比有两个特点
1.用膨胀阀(节流机构）代替膨胀机
2.干压缩代替湿压缩 汽液分离 蒸气过热
利：防止液滴进入压缩机气缸，产生液击、冲缸事故，损坏压缩机。 油裂解结碳
弊：造成压缩机排气温度升高，导致 轴承烧坏
1.蒸汽压缩式制冷循环的实现－四大部件的作用
4－1定压定温气化
虚线
理论制冷循环的压焓图
压焓图的作用：p
❖ 确定状态参数 pk
3
2
❖ 表示热力过程 p0
4
1
❖ 分析能量变化
0
h3=h4
h1 h2 h
蒸气压缩制冷理论循环p h图
状态点的确定
选用制冷剂的压焓图 制冷工作条件：Po和Pk ❖ 1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 ❖ 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点 ❖ 2点: Pk等压线与s1等熵线交点 ❖ 4点： Po等压线与h3等焓线交点
单级蒸汽压缩式制冷循环实际循环.
单 级二、过冷、过热及回热对实际循环过程的影响 蒸 汽 1. 液体过冷的影响。 压 缩 将节流前的制冷剂液体冷却到 实 低于冷凝温度的状态，即液体的温 际 循 度低于同一压力下饱和液体的温度， 环 称为过冷。 热 力 “过冷度” ∆tgl 计 算
单 级 蒸 汽 压 缩 实 际 循 环 热 力 计 算
1
h
单 级 蒸 汽 压 缩 实 际 循 环 热 力 计 算
P C Pk P0 3' 3 2
4'
1
h
单 级 蒸 汽 压 缩 实 际 循 环 热 力 计 算
P C Pk P0 3' 3 2
4'
1
h
单 级 蒸 汽 压 缩 实 际 循 环 热 力 计 算
P C Pk P0 3' 3 2
4' 4 q0
q0
Pi q m i
单 级 蒸 汽 压 缩 实 际 循 环 热 力 计 算
压缩机的实际比功、机械效率、实际功率
实际比功
机械效率 0.8~0.9
s ：1kg制冷剂实际消耗的功。 m
：摩擦等对过程的影响程度。
实际功率 P s ：单位时间内实耗功率
i m s s i / m 0 / im
产生液体过冷的原因：
实际冷凝面积大于所需冷凝面积；
设计条件是最不利条件；
单级蒸汽压缩式制冷循环
2.4 制冷剂相平衡
2.5 反映制冷剂特性的图表
Mollier diagram ( lg p-h图 )上表示了制冷剂的所有热力性 能参数：
– 压力，pressure ( p ) – 温度，temperature ( t ) – 焓，enthalpy ( h or i )
比焓，specific energy content 汽化潜热，heat of evaporation – other values 熵，entropy；比容， spec. volume ...
经济指标 = 得到的收益/所花费的代价
1. 制冷系数： Q0
W
Q0 1
W T1 / T2 1
机械能或电能驱动的制冷机 （蒸汽压缩式，热电式）
2. 热力系数：
Q0
Qg
c
T
1
1
T2
(1 T1 1 Tg
)
热能驱动的制冷机
（吸收式，蒸汽喷射式，吸附式）
高温热源 T1（环境）
Qa wnet=Qa-Q0
目录
一、理想循环—逆卡诺循环 二、蒸汽压缩式制冷的理论循环 三、实际循环可能实现方式 四、单级蒸汽压缩式制冷理论循环的热力计算 五、蒸汽压缩式制冷的实际循环 六、单级蒸气压缩式实际制冷循环的热力计算
举例 七、劳伦斯循环 (Lorenz Cycle)
二、蒸汽压缩式制冷的理论循环
单级蒸气压缩式制冷的理论循环
理论循环
理论循环的假定：
（五条）
Baidu Nhomakorabea
理论循环过程在压焓图 上的表示
1）压缩过程：1—2 2）冷凝过程：2—3 3）节流过程：3—4 4）蒸发过程：4—1
5
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
The Vapor-Compression Refrigeration Cycle
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 ➢循环特点及工作过程
制冷循环系统的基本组成
1
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
制冷循环过程
2
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
制冷剂的状态图
压力－比焓图 （p-h 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、 ➢ 饱和蒸气状态、 ➢ 过热蒸气状态。
➢ 八线： ➢ 等压线p（水平线） ➢ 等焓线h（垂直线） ➢ 饱和液线x=0， ➢ 饱和蒸气线x=1， ➢ 无数条等干度线x ➢ 等熵线s ➢ 等比体积线v ➢ 等温线t
理论循环的假定：
（五条）
Baidu Nhomakorabea
理论循环过程在压焓图 上的表示
1）压缩过程：1—2 2）冷凝过程：2—3 3）节流过程：3—4 4）蒸发过程：4—1
5
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
The Vapor-Compression Refrigeration Cycle
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 ➢循环特点及工作过程
制冷循环系统的基本组成
1
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
制冷循环过程
2
Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering
3.2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
制冷剂的状态图
压力－比焓图 （p-h 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、 ➢ 饱和蒸气状态、 ➢ 过热蒸气状态。
➢ 八线： ➢ 等压线p（水平线） ➢ 等焓线h（垂直线） ➢ 饱和液线x=0， ➢ 饱和蒸气线x=1， ➢ 无数条等干度线x ➢ 等熵线s ➢ 等比体积线v ➢ 等温线t
第二章制冷原理与技术1蒸气压缩式原理
q h w
（2-2）
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制 冷机循环的各个过程有如下一些关系：
注意： q0称为单位制冷量，习惯上取为 正值，在T-s图上用面积1-5-b-a-1代表， 而在lg p-h图上则用线段5-1表示。
(1)压缩过程: dq=0，因而
dw=dh w=h2-h1
(2)冷凝过程：dw=0 ,因而
带回热的单级压缩循环
制冷剂
高温 R22或R507
低温 R23或R1150
最低蒸发温度可达-110℃
高温部分为两级压缩循环、低温部分为单级压缩循环组成的复叠
式制冷循环系统原理图
a1—低温部分压缩机；a2—高温部分低压级压缩机；a3—高温部分高 压级压缩机；b—冷凝器； c1、c2、c3—节流阀；d—蒸发器；d12冷 凝-蒸发器；e1—低温部分气-液热交换器；e2—高温部分气-液热交换 器；f—高温部分中间冷却器
所以，为了获得比较低的温度（－40～－ 70℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一 个合适的范围内，就要采用多级压缩循环。
（二）多级蒸气压缩式制冷循环
采用哪一种型式有利，与制冷剂种类、制冷 剂容量及其它条件有关。
常用的组成型式有：
1.一级节流、中间完全冷却的两级 压缩制冷循环 （如后面的图所示） 2.一级节流、中间不完全冷却的两级 压缩制冷循环 3.两级节流、中间完全冷却的两级压 缩制冷循环 4.两级节流、中间不完全冷却的两级 压缩制冷循环
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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
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： http://www.yimuhe.com/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
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。
(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
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
（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
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；
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Hale Waihona Puke Baidu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
（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
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。
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
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
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；
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。
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：
(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
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
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
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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
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。
(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
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
（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
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；
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Hale Waihona Puke Baidu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
（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
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。
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
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
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；
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。
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：
(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