制冷系统压焓图及主要参数概要
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1.理论循环的假设条件 理论循环是建立在以下假设 基础上:
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)离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸 发压力下的饱和蒸气;离开冷凝器和进入节流元件的 液体为冷凝压力下的饱和液体。
qk=(h2-h2)+(h2-h3)=h2-h3 (1-4)
式中 qk单位冷凝热负荷(kJ/kg);
h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所 具有的比焓值(kJ/kg);
h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有 的比焓值(kJ/kg);
5.制冷系数 单位质量制冷量与理论比功之比, 即理论循环的收益和代价之比,称为理论循环
制冷剂的压-焓(LgP-E)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
(Saturated Vapor) 等干度线(Quality) 等温线
(Temperature)
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热 (kJ/kg);
பைடு நூலகம்
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸
气(按吸气状态计)经循环从被冷却介质中制取的冷
量,称为单位容积制冷量,用qv表示。
qv
q0 v1
h1 h4 v1
式中 qv单位容积制冷量(kJ/m3);
w0=h2-h1
(1-3)
式中 w0理论比功(kJ/kg);
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值 (kJ/kg);
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值 (kJ/kg)。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂在冷凝器中放出的热量,称为单位冷凝热负 荷,用qk表示。
制冷系数,用0表示,即
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
单级理论循环制冷系数0是分析理论制冷循环
的一个重要指标。制冷系数不但与循环的高温
热源、低温热源有关,还与制冷剂的种类有关。
在制冷机工作温度给定的情况下,制冷系数越
大,则经济性越高。
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。
理论循环的假设条件和压焓图
实际的制冷循环极为复杂,难以获得完全真实的全部 状态参数。因此,在分析和计算单级蒸气压缩式制冷 循环时,通常采用理论制冷循环。
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
3.1.2 压焓图
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
(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
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环
理论循环的性能指标及其计算
1.单位质量制冷量 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位 质量制冷量,用q0表示。
q0=h1-h4=r0(1-x4)
(1-1)
式中 q0单位质量制冷量(kJ/kg);
h1与吸气状态对应的比焓值(kJ/kg);
h4节流后湿蒸气的比焓值(kJ/kg);
v1制冷剂在吸气状态时的比体积(m3/kg)。
由式可知,吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量 qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的
下降而增大,所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类 而改变,而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
3.理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩 输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功,称为理论比 功,用w0表示。
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一 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。
(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。
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)离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸 发压力下的饱和蒸气;离开冷凝器和进入节流元件的 液体为冷凝压力下的饱和液体。
qk=(h2-h2)+(h2-h3)=h2-h3 (1-4)
式中 qk单位冷凝热负荷(kJ/kg);
h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所 具有的比焓值(kJ/kg);
h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有 的比焓值(kJ/kg);
5.制冷系数 单位质量制冷量与理论比功之比, 即理论循环的收益和代价之比,称为理论循环
制冷剂的压-焓(LgP-E)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
(Saturated Vapor) 等干度线(Quality) 等温线
(Temperature)
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热 (kJ/kg);
பைடு நூலகம்
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸
气(按吸气状态计)经循环从被冷却介质中制取的冷
量,称为单位容积制冷量,用qv表示。
qv
q0 v1
h1 h4 v1
式中 qv单位容积制冷量(kJ/m3);
w0=h2-h1
(1-3)
式中 w0理论比功(kJ/kg);
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值 (kJ/kg);
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值 (kJ/kg)。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂在冷凝器中放出的热量,称为单位冷凝热负 荷,用qk表示。
制冷系数,用0表示,即
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
单级理论循环制冷系数0是分析理论制冷循环
的一个重要指标。制冷系数不但与循环的高温
热源、低温热源有关,还与制冷剂的种类有关。
在制冷机工作温度给定的情况下,制冷系数越
大,则经济性越高。
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。
理论循环的假设条件和压焓图
实际的制冷循环极为复杂,难以获得完全真实的全部 状态参数。因此,在分析和计算单级蒸气压缩式制冷 循环时,通常采用理论制冷循环。
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
3.1.2 压焓图
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
(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
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环
理论循环的性能指标及其计算
1.单位质量制冷量 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位 质量制冷量,用q0表示。
q0=h1-h4=r0(1-x4)
(1-1)
式中 q0单位质量制冷量(kJ/kg);
h1与吸气状态对应的比焓值(kJ/kg);
h4节流后湿蒸气的比焓值(kJ/kg);
v1制冷剂在吸气状态时的比体积(m3/kg)。
由式可知,吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量 qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的
下降而增大,所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类 而改变,而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
3.理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩 输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功,称为理论比 功,用w0表示。
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一 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。
(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。