化工热力学制冷
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W S H 2 H 1K K J 1 g
第16页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷机所消耗的理论功率 N T G W S KW
制冷系数
q0 H1 H4 WS H2 H1
Ø 制冷剂的选择：
蒸发潜热要大；蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大 于大气压力，常温下冷凝压力要低；较高的临界温度和 较低的凝固温度；较强的化学稳定性。
蒸气压缩制冷
吸收制冷 消耗内能型
蒸汽喷射制冷
第7页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷，即根据热力学第二定律的原理，消耗功 把热量自低温物体移向高温物体并保持低温的过 程。工程上习惯把TL>173K称为普通冷冻简称普 冷，把TL<173K称为深度冷冻简称深冷。
第8页，本讲稿共56页
第34页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 深冷与普冷是有区别的。主要表现在： 普冷：两个封闭式循环，制冷循环与被冷物 系是两种物质，是封闭循环。 深冷：制冷循环与分离、液化物质是同一 种物
质，且是不封闭循环
第35页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） Ø ⑵热力学计算（以处理1Kg气体为基准） 林德循环的基本计算主要是液化量、耗功量和制冷量 。 ①气体液化量（液化率）x 定义：液化率就是1Kg被处理的气体所能产生的液体 Kg数
第11页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
TH
3
2
TL
4
1
0
S4
S1
第12页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
QQ H0Q0THS1TL S4S1TS L4S 1S4
TL THTL
Ø 讨论： 仅是工质温度的函数 且， 最大； TL一定时，TH ， ，功耗增加； TH一定时，TL ， ，功耗越大； 液体在膨胀机内膨胀 能不 实现。
分为制冷剂，而挥发性小的组分为吸收剂。
Ø 工质：二元溶液，如氨-水(-660C- -460C)、水-溴 化锂(0-60C)溶液等。
第23页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
收制冷循环
6.4.2 吸
冷凝器 2
3
冷却水QH
Q
节
流
阀
换热器
4
蒸发器
1
Q0
冷却水
吸收器
解吸器Biblioteka QH3冷凝器 2节流阀
压缩机
4 泵
蒸发器 1
化工热力学制冷
1 第1页，本讲稿共56页
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩
6.3 膨胀过程 6.4制冷循环
6.5 深度冷冻循环
第2页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
第3页，本讲稿共56页
制冷
< Tlow
保持
普
To
通 制
冷
－100℃ 深 冷
第4页，本讲稿共56页
低温反应
气体液化
气 温 调节
制冷
润滑油净化
食品储存
结晶分离
第5页，本讲稿共56页
自发
Q
T low
To
OK !!
代价 (W)
制冷的实质：利用外功将热持续的从低温物
体传给高温环境介质
第6页，本讲稿共56页
制冷
空气压缩制冷 消耗外功型
第36页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
取换热器、节 流阀、气液分
离器为研究体 系
第37页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
由热力学第一定律
H Q WS
Q 0 WS 0
H 0
H i入 H j出
H 2 xH 0 1 x H 1
6.5 深度冷冻循环
克劳德循环（Claude Cycle ）
在简单的林德循环中，由于高压气体 的相对量大和热容大，用未冷凝的低压气 体无法将其冷却到足够的低温，克劳德循 环通过增设一台膨胀机来解决这一矛盾
第43页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
克劳德循环（Claude Cycle ）
压缩机
1）工作原理
高压气缸
水冷器 低压气缸
4
3 2’
高中
压间
冷 却
冷 却
6
器器
7 5
节流阀
2
1
T
中
低
压
压
蒸
蒸
发
发
器
器
8 节流阀
5
7
6
8
0
P2 P2’
4
2 2’ P1 3
1
S
第20页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
4. 复迭式压缩制冷循环 若蒸发压力过低或制冷剂凝固温度的限制，不可
能获得更低的低温，可采用复迭时制冷循环。为多个单 级压缩制冷循环的串联操作。如石油裂解分离中广泛采 用的氨-乙烯复迭式制冷，乙烯在蒸发器中可提供-1000C 的低温。
Ø 优点：直接利用热能，且品位较低。
第27页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
第28页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.3 热泵及其应用
热泵：消耗机械功，完成热能从低温区传向高温区并维 持高于环境温度的装置。
Ø 工作原理：同蒸汽压缩制冷循环过程。 Ø 不同点：工作目的与操作的温度范围。 Ø 应用：工业上用于废热回收，家用空调等。 Ø 性能指标：供热系数εHP
第17页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
汽压缩制冷循环
6.4.1 蒸
常用的制冷剂有：氨、氟氯烃、二氧化碳、乙 烷、乙烯等。
注意：1987年蒙特利尔会议上，起草制订保护 臭氧层的协议，提出限定五种氟氯烃的生产。即
R11, R12, R11,3 R11,4 R115
氟氯烃的书写：
C m H n F x C y B Zl 2 m r 2 n x y z 氟氯烃的商品名称符号书写： R B m1n1x Z
Ø 优点：直接利用热能，且品位较低。
第25页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
解吸器
冷凝器 2
3
冷却水QH
Q
节
流
阀
换热器
吸收器
4
蒸发器
1
Q0
冷却水
泵
第26页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数ξ
表示
Q0 Q
Ø 如：氨-水吸收制冷循环中压力：再生器压力由冷 凝器中氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液氨蒸 发压力决定；温度：再生和吸收温度分别由热源和冷 却水温度决定。即分别由其他给定条件决定，因此浓 、稀氨水的浓度不能随意变动。
第18页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3. 多级蒸汽压缩制冷循环 为了获得较低的低温，压缩比较大时。如氨蒸发
温度248-208K时，采用两级压缩制冷循环，低于
208K时采用三级。 以两级蒸汽压缩制冷循环为例
第19页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
x H1 H2 H1 H0
第38页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
这是理论液化量，实际中由于考虑到换热器的不完 全换热，造成的损失称为温度损失Q2；以及系统保温 不良造成的冷量损失Q3，所以较理论量少。实际液化 量为
x实H1 H H21H Q02 Q3 Q2 1xCPT
第21页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
6.4.3 热泵及其应用
第22页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
收制冷循环
6.4.2 吸
Ø 消耗热能，利用二元溶液中各组分蒸汽压不同来实 现制冷的。即使用在一定压力下各组分的挥发性（或蒸 汽压）不同的溶液为工质，以挥发性大（蒸汽压大）的组
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
1. 逆卡诺循环-理想的可逆制冷循环
QH 3
冷凝器 2
膨胀机
压缩机
4
1
蒸发器
Q0
TH
3
TL
4
0
S4
2
1 S1
第9页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程： 1-2：绝热可逆压缩，P1-P2，TL-TH，消耗外功，
等熵过程； 2-3：等温可逆放热过程； 3-4：绝热可逆膨胀， P2-P1，TH-TL ，对外作功，等
Q0
第24页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数ξ
表示
Q0 Q
Ø 氨-水吸收制冷循环压力：再生器压力由冷凝器中 氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液氨蒸发压力 决定；温度：再生和吸收温度分别由热源和冷却水温 度决定。即分别由其他给定条件决定，因此浓、稀氨 水的浓度不能随意变动。
压力都不能使其液化，因此，气体的临界温度越低，所需 的液化温度也越低。为了使这些难液化的气体液化，必须 设法将其温度降低到临界温度以下，这就需要深度冷冻。 利用一次节流膨胀液化气体是最简单的气体液化循环。
1896年德国工程师Linde首先应用此法液化空气，故称 为简单的林德循环
第31页，本讲稿共56页
QH
3
冷凝器
2
节流阀
压缩机
1 蒸发器 4
Q0
T 3
4 0
P2 2
P1
1
S
第15页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3-4：饱和液体的节流膨胀过程，为等焓过程。 其余同逆卡诺循环。
Ø 制冷系数ε
装置的制冷能力：
q0 H1H4 Q0 Gq0KJh1 功耗：G制冷剂的循 Kg环 h1 量
第39页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
②制冷量
在稳定操作下，液化xKg气体所取走的热量 理论制冷量
Q 0 x H 1 H 0 H 1 H 2
实际制冷量
Q 0 x 实 H 1 H 0 H 1 H 2 Q 2 Q 3
第40页，本讲稿共56页
第33页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 1-2 常温T1、常压P1的气体经过压缩至高压P2（由于压 缩比很大，实际上是多级压缩组成的，可视为等温压缩） ，高压气体经冷却器冷至常温T1（2）。 2-3 经换热器冷却到适当的温度（点3）。 3-4 经节流阀膨胀变为压力为P1的气液混合物(4) 4-5 送入气液分离器，饱和液体(0)沉降于分离器底部， 未液化的气体（点5）送入热交换器与点2的高压气体换热 ，自身温度回升返回到压缩机。
2
和T-S图
1
T
换
热 器
3 1-M
ⅠⅡⅢ
。
。5
4 膨胀机
6
2
1
3
4
6 节流阀
7
8
汽液分离器
6.5 深度冷冻循环
林德循环（Linde Cycle）
③功耗 液化循环装置的功量消耗是用于对气体的压
缩。如果按理想气体的可逆等温压缩考虑，对体系所
作轴功为
WS
RT1 lnP2
T
P1
ηT—压缩机的等温压缩效率，一般按经验可取
0.59.
比功: 每液化1Kg的气体所消耗的功称为比功(耗)
Wx W xS RTxTlnP P12
第41页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
④制冷系数
Q 0 H 1 H 2 x H 1 H 0 H 1 H 0
W S W S W S W x
一次节流液化循环比较简单，但效率很低。目前 只有小型气体分离，液化装置如小型空分装置还有使 用.
第42页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
P
PC
固 相
3
熔
AV<Vc C 流体
化 液相
曲
汽
线
化
曲
线 B V>Vc
2
汽相 气相
三相点
1 升华曲线
0
T TC
图2-2 纯流体的P-T图
第32页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（Linde Cycle）
Ø ⑴工作原理和T-S
图
此系统由压缩机Ⅰ 、冷却器Ⅱ、换热器 Ⅲ、节流阀Ⅳ与气液 分离器Ⅴ组成
第13页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
冷凝、冷却器
T
等压线 过热蒸气
3
2
2
4 压缩机
(饱和l) (饱和g)
4
3
节流阀 1
等焓线
5
5
(饱和g)
(湿蒸汽) 1
蒸发器
S
第14页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
2. 单级蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环的构成
熵过程； 4-6：等温可逆吸热过程。
第10页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程的制冷系数ε
从低循温环物过体程吸消 （ 收耗 制 的的 冷 热 净 量 W Q量 N 0 功 ）
根据热力学第 H一 Q定 WS 律
循环过 dH 程 Qi Wi 0
WNWi Qi QHQ0 QHTHS4S1 Q0 TLS1S4
Q HP W S
第29页，本讲稿共56页
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩
6.3 膨胀过程
6.4制冷循环 6.5 深度冷冻循环
第30页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
深度冷冻循环的目的就是获得低温度液体，由纯物质的
P-T相图知：当气体温度高于其临界温度时，无论加多大的
第16页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷机所消耗的理论功率 N T G W S KW
制冷系数
q0 H1 H4 WS H2 H1
Ø 制冷剂的选择：
蒸发潜热要大；蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大 于大气压力，常温下冷凝压力要低；较高的临界温度和 较低的凝固温度；较强的化学稳定性。
蒸气压缩制冷
吸收制冷 消耗内能型
蒸汽喷射制冷
第7页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷，即根据热力学第二定律的原理，消耗功 把热量自低温物体移向高温物体并保持低温的过 程。工程上习惯把TL>173K称为普通冷冻简称普 冷，把TL<173K称为深度冷冻简称深冷。
第8页，本讲稿共56页
第34页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 深冷与普冷是有区别的。主要表现在： 普冷：两个封闭式循环，制冷循环与被冷物 系是两种物质，是封闭循环。 深冷：制冷循环与分离、液化物质是同一 种物
质，且是不封闭循环
第35页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） Ø ⑵热力学计算（以处理1Kg气体为基准） 林德循环的基本计算主要是液化量、耗功量和制冷量 。 ①气体液化量（液化率）x 定义：液化率就是1Kg被处理的气体所能产生的液体 Kg数
第11页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
TH
3
2
TL
4
1
0
S4
S1
第12页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
QQ H0Q0THS1TL S4S1TS L4S 1S4
TL THTL
Ø 讨论： 仅是工质温度的函数 且， 最大； TL一定时，TH ， ，功耗增加； TH一定时，TL ， ，功耗越大； 液体在膨胀机内膨胀 能不 实现。
分为制冷剂，而挥发性小的组分为吸收剂。
Ø 工质：二元溶液，如氨-水(-660C- -460C)、水-溴 化锂(0-60C)溶液等。
第23页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
收制冷循环
6.4.2 吸
冷凝器 2
3
冷却水QH
Q
节
流
阀
换热器
4
蒸发器
1
Q0
冷却水
吸收器
解吸器Biblioteka QH3冷凝器 2节流阀
压缩机
4 泵
蒸发器 1
化工热力学制冷
1 第1页，本讲稿共56页
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩
6.3 膨胀过程 6.4制冷循环
6.5 深度冷冻循环
第2页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
第3页，本讲稿共56页
制冷
< Tlow
保持
普
To
通 制
冷
－100℃ 深 冷
第4页，本讲稿共56页
低温反应
气体液化
气 温 调节
制冷
润滑油净化
食品储存
结晶分离
第5页，本讲稿共56页
自发
Q
T low
To
OK !!
代价 (W)
制冷的实质：利用外功将热持续的从低温物
体传给高温环境介质
第6页，本讲稿共56页
制冷
空气压缩制冷 消耗外功型
第36页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
取换热器、节 流阀、气液分
离器为研究体 系
第37页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
由热力学第一定律
H Q WS
Q 0 WS 0
H 0
H i入 H j出
H 2 xH 0 1 x H 1
6.5 深度冷冻循环
克劳德循环（Claude Cycle ）
在简单的林德循环中，由于高压气体 的相对量大和热容大，用未冷凝的低压气 体无法将其冷却到足够的低温，克劳德循 环通过增设一台膨胀机来解决这一矛盾
第43页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
克劳德循环（Claude Cycle ）
压缩机
1）工作原理
高压气缸
水冷器 低压气缸
4
3 2’
高中
压间
冷 却
冷 却
6
器器
7 5
节流阀
2
1
T
中
低
压
压
蒸
蒸
发
发
器
器
8 节流阀
5
7
6
8
0
P2 P2’
4
2 2’ P1 3
1
S
第20页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
4. 复迭式压缩制冷循环 若蒸发压力过低或制冷剂凝固温度的限制，不可
能获得更低的低温，可采用复迭时制冷循环。为多个单 级压缩制冷循环的串联操作。如石油裂解分离中广泛采 用的氨-乙烯复迭式制冷，乙烯在蒸发器中可提供-1000C 的低温。
Ø 优点：直接利用热能，且品位较低。
第27页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
第28页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.3 热泵及其应用
热泵：消耗机械功，完成热能从低温区传向高温区并维 持高于环境温度的装置。
Ø 工作原理：同蒸汽压缩制冷循环过程。 Ø 不同点：工作目的与操作的温度范围。 Ø 应用：工业上用于废热回收，家用空调等。 Ø 性能指标：供热系数εHP
第17页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
汽压缩制冷循环
6.4.1 蒸
常用的制冷剂有：氨、氟氯烃、二氧化碳、乙 烷、乙烯等。
注意：1987年蒙特利尔会议上，起草制订保护 臭氧层的协议，提出限定五种氟氯烃的生产。即
R11, R12, R11,3 R11,4 R115
氟氯烃的书写：
C m H n F x C y B Zl 2 m r 2 n x y z 氟氯烃的商品名称符号书写： R B m1n1x Z
Ø 优点：直接利用热能，且品位较低。
第25页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
解吸器
冷凝器 2
3
冷却水QH
Q
节
流
阀
换热器
吸收器
4
蒸发器
1
Q0
冷却水
泵
第26页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数ξ
表示
Q0 Q
Ø 如：氨-水吸收制冷循环中压力：再生器压力由冷 凝器中氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液氨蒸 发压力决定；温度：再生和吸收温度分别由热源和冷 却水温度决定。即分别由其他给定条件决定，因此浓 、稀氨水的浓度不能随意变动。
第18页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3. 多级蒸汽压缩制冷循环 为了获得较低的低温，压缩比较大时。如氨蒸发
温度248-208K时，采用两级压缩制冷循环，低于
208K时采用三级。 以两级蒸汽压缩制冷循环为例
第19页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
x H1 H2 H1 H0
第38页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
这是理论液化量，实际中由于考虑到换热器的不完 全换热，造成的损失称为温度损失Q2；以及系统保温 不良造成的冷量损失Q3，所以较理论量少。实际液化 量为
x实H1 H H21H Q02 Q3 Q2 1xCPT
第21页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
6.4.3 热泵及其应用
第22页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
收制冷循环
6.4.2 吸
Ø 消耗热能，利用二元溶液中各组分蒸汽压不同来实 现制冷的。即使用在一定压力下各组分的挥发性（或蒸 汽压）不同的溶液为工质，以挥发性大（蒸汽压大）的组
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
1. 逆卡诺循环-理想的可逆制冷循环
QH 3
冷凝器 2
膨胀机
压缩机
4
1
蒸发器
Q0
TH
3
TL
4
0
S4
2
1 S1
第9页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程： 1-2：绝热可逆压缩，P1-P2，TL-TH，消耗外功，
等熵过程； 2-3：等温可逆放热过程； 3-4：绝热可逆膨胀， P2-P1，TH-TL ，对外作功，等
Q0
第24页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数ξ
表示
Q0 Q
Ø 氨-水吸收制冷循环压力：再生器压力由冷凝器中 氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液氨蒸发压力 决定；温度：再生和吸收温度分别由热源和冷却水温 度决定。即分别由其他给定条件决定，因此浓、稀氨 水的浓度不能随意变动。
压力都不能使其液化，因此，气体的临界温度越低，所需 的液化温度也越低。为了使这些难液化的气体液化，必须 设法将其温度降低到临界温度以下，这就需要深度冷冻。 利用一次节流膨胀液化气体是最简单的气体液化循环。
1896年德国工程师Linde首先应用此法液化空气，故称 为简单的林德循环
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QH
3
冷凝器
2
节流阀
压缩机
1 蒸发器 4
Q0
T 3
4 0
P2 2
P1
1
S
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6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3-4：饱和液体的节流膨胀过程，为等焓过程。 其余同逆卡诺循环。
Ø 制冷系数ε
装置的制冷能力：
q0 H1H4 Q0 Gq0KJh1 功耗：G制冷剂的循 Kg环 h1 量
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6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
②制冷量
在稳定操作下，液化xKg气体所取走的热量 理论制冷量
Q 0 x H 1 H 0 H 1 H 2
实际制冷量
Q 0 x 实 H 1 H 0 H 1 H 2 Q 2 Q 3
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6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 1-2 常温T1、常压P1的气体经过压缩至高压P2（由于压 缩比很大，实际上是多级压缩组成的，可视为等温压缩） ，高压气体经冷却器冷至常温T1（2）。 2-3 经换热器冷却到适当的温度（点3）。 3-4 经节流阀膨胀变为压力为P1的气液混合物(4) 4-5 送入气液分离器，饱和液体(0)沉降于分离器底部， 未液化的气体（点5）送入热交换器与点2的高压气体换热 ，自身温度回升返回到压缩机。
2
和T-S图
1
T
换
热 器
3 1-M
ⅠⅡⅢ
。
。5
4 膨胀机
6
2
1
3
4
6 节流阀
7
8
汽液分离器
6.5 深度冷冻循环
林德循环（Linde Cycle）
③功耗 液化循环装置的功量消耗是用于对气体的压
缩。如果按理想气体的可逆等温压缩考虑，对体系所
作轴功为
WS
RT1 lnP2
T
P1
ηT—压缩机的等温压缩效率，一般按经验可取
0.59.
比功: 每液化1Kg的气体所消耗的功称为比功(耗)
Wx W xS RTxTlnP P12
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6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle）
④制冷系数
Q 0 H 1 H 2 x H 1 H 0 H 1 H 0
W S W S W S W x
一次节流液化循环比较简单，但效率很低。目前 只有小型气体分离，液化装置如小型空分装置还有使 用.
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6.5 深度冷冻循环
P
PC
固 相
3
熔
AV<Vc C 流体
化 液相
曲
汽
线
化
曲
线 B V>Vc
2
汽相 气相
三相点
1 升华曲线
0
T TC
图2-2 纯流体的P-T图
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6.5 深度冷冻循环
林德循环（Linde Cycle）
Ø ⑴工作原理和T-S
图
此系统由压缩机Ⅰ 、冷却器Ⅱ、换热器 Ⅲ、节流阀Ⅳ与气液 分离器Ⅴ组成
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6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
冷凝、冷却器
T
等压线 过热蒸气
3
2
2
4 压缩机
(饱和l) (饱和g)
4
3
节流阀 1
等焓线
5
5
(饱和g)
(湿蒸汽) 1
蒸发器
S
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6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
2. 单级蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环的构成
熵过程； 4-6：等温可逆吸热过程。
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6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程的制冷系数ε
从低循温环物过体程吸消 （ 收耗 制 的的 冷 热 净 量 W Q量 N 0 功 ）
根据热力学第 H一 Q定 WS 律
循环过 dH 程 Qi Wi 0
WNWi Qi QHQ0 QHTHS4S1 Q0 TLS1S4
Q HP W S
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6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩
6.3 膨胀过程
6.4制冷循环 6.5 深度冷冻循环
第30页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
深度冷冻循环的目的就是获得低温度液体，由纯物质的
P-T相图知：当气体温度高于其临界温度时，无论加多大的