02第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理(1)
蒸气压缩式制冷的热力学原理
P0
T0 0 4' 4 1'
q0
1
b' b a' a s
蒸气压缩式制冷的理论循环的T－s图
➢采用干压缩代替了湿压缩，一方面增加了制冷量， 但另一方面压缩机功耗也增加，导致制冷系数亦 有所下降。 ➢其降低的程度，称为过热损失。
T
3
Tk
T0 0 4'
Pk
qk 2' 2
Wc
P0
4 1'
q0
1
b' b
a' a s
➢ 蒸气压缩式：
R
max
c
计算制冷效率或热力完善度时，必须： (1)计算实际制冷循环的制冷系数或热力系数 (2)计算理想循环的制冷系数或热力系数 (3)计算制冷效率或热力完善度
制冷系数与热力完善度比较
➢ 制冷系数ε和热力完善度η都是反映实际制冷循 环经济性的指标。但二者的含义不同。
✓ ε只是从能量转换的角度，反映制冷循环中收 益能与补偿能在数量上的比值，不涉及二者的 能量品位。
3 40℃
2
(3) 计算状态点4的参数值； (4) 根据压焓图确定状态点4的
4' 4 4℃ 1
参数值；
(5) 进行热力计算。
0
h
状态点4的参数值计算： h4=xh1+(1-x)h4´
x4
h4 h1
h4' h4'
v4=x4v1+(1-x4)v4´
v4=v4´ + x4 (v1 - v4´ )
x4h h 1 4 h h 4 4''1 34 9 .6 .46 0 42 261 1 ..5 58 8 5 50.138
制冷原理课后答案
制冷原理课后答案【篇一：制冷课后习题】t>绪论1. 什么是制冷？2. 人工制冷的方法都有哪些？空气调节领域最常用的两种制冷方法是什么？3. 什么液体汽化制冷？第一章蒸气压缩制冷的热力学原理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. 在图示有液体过冷，又有回汽过热的制冷循环中，写出各热力设备名称、其中发生的热力过程及制冷剂在各热力设备前后所处的状态（温度、压力、物态）32高温高压过热气体压缩机绝热压缩413. 制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的？4. 试画出单级蒸气压缩式制冷理论循环的lgp-h图，并说明图中各过程线的含义。
5. 已知r22的压力为0.1mpa，温度为10℃。
求该状态下r22的比焓、比熵和比体积。
6. 已知工质r134a参数值如下表所示，请查找lgp-h图填入未知项。
7. 什么单位容积制冷能力、跨临界循环8. 有一个单级蒸气压缩式制冷系统，高温热源温度为30℃，低温热源温度为-15℃，分别采用r22和r717为制冷剂，试求其工作时理论循环的性能指标。
9. 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环有何区别？试说明针对这些区别应如何改善理论循环。
10. 什么是回热循环？它对制冷循环有何影响？11. 某空调用制冷系统，制冷剂为氨，所需制冷量为48kw，空调用冷水温度12. 在同一t-s图上绘出理想循环(逆卡诺循环)与理论循环的循环过程，比较两种循环，指出理论循环有哪些损失（在图中用阴影面积表示）。
针对这些损失，说明如何改善蒸汽压缩制冷的理论循环。
14. 液体过冷对循环各性能参数有何影响？15. 如何确定双级压缩制冷循环的最佳中间压力？16. 什么叫中间完全冷却、中间不完全冷却？17. 什么是复叠式制冷循环？为什么要采用复叠式制冷循环？18.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?19.压缩机吸气管道中的热交换和压力损失对制冷循环有何影响？20.请说明制冷剂的单位质量制冷能力q0和单位容积制冷能力qv的关系；在相同的工作条件下，不同制冷剂的q0与qv是否相同，为什么？24.在图1-27所示的r22一级节流、中间不完全冷却双级压缩式制冷循环中，其冷凝温度为35℃，蒸发温度为-38℃，膨胀阀2前的液体温度为30℃，膨胀阀1前的液体温度为0℃，低压级压缩机的吸气过热度为5℃。
蒸汽压缩式制冷的热力学原理
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第四节 液体过冷、蒸汽过热及回热循环
• 二、蒸汽过热循环
• 蒸汽过热是指制冷剂蒸汽的温度高于蒸发温度的状态.两者温度之差 称为过热度,用Δt-r表示.具有蒸汽过热的循环就称为蒸汽过热循环.图 １-７为蒸汽过热循环的压焓图.图中１-２-３-４-１为基本理论循环, 而１-１′-２′-２-３-４-１为有过热的循环.其中,１-１′为制冷剂蒸汽的 过热过程,１′-２′为压缩机中的压缩过程,２′-２-３为冷凝器中的冷却 、冷凝过程.
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表6-2-2大华工厂2009年11月各损益类 账户累计发生额
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饱和蒸汽线的交点来确定. • 点２:制冷剂离开压缩机(进入冷凝器)的状态.由通过１点的等熵线与
压力为pk 的等压线的交点来确定.
空气调节用制冷技术课后部分习题答案
制冷技术作业第一章 蒸汽压缩式制冷的热力学原理 练习题-6 (1) 压焓图hl g PR22(2) 中间压力MPa 11.00=p ; MPa 4.1=k pMPa 39.04.111.00=⨯=⋅=k m p p p(3)各状态点主要参数低压压缩机质量流量kg/s 2010.020039286.310810rL =-⨯=-==h h q M φφ低压压缩机实际输气量/s m 402.000.202010.031rL rL =⨯=⋅=v M V由中间冷却器能量平衡，得()()69rb 75rL h h M h h M -=-kg/s 0451.02010.0237402200237rL 6975rb =⨯--=--=M h h h h M kJ/kg 4190451.0201.0402.0451*******.0rb rL 9rb 2rL 3=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h高压压缩机实际输气量()()/s .0165m 0067.0.04510201.033rb rL rH =⨯+=⋅+=v M M V(3)循环的理论耗功率()()()KW46.015352461.0322010.034rb rL 12rL th2th1th =⨯+⨯=-⋅+⋅+-⋅=+=h h M M h h M P P P第二章 制冷剂与载冷剂 练习题-2高温制冷剂为低压制冷剂，有R11, R123, R718, 适用于空调系统中温制冷剂为中压制冷剂，有R22, R717, R134a, R600, 适用于冷藏，空调系统低温制冷剂为高压制冷剂，有R744, 适用于复叠制冷低温级，跨临界循环第三章 制冷压缩机 练习题-3(1) 压焓图hl g PR22(2) 各状态点主要参数kg/s 0402.0237411745111r1=-=-==h h q M φφkg/s 0864.02373991478222r2=-=-==h h q M φφkJ/kg 403.086400402.0399.086404110402.02192611=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h压缩机理论输气量()()()/s m 0173.02453.0/52.31245.00-44.80.09680.086400402.03V 121h =⨯⨯+=+=ηv M M V (3)压缩机理论输入功率()()()KW 502.9547864.00402.0012r2r1th =⨯+=-⋅+=h h M M P压缩机输入功率().4226KW 128.09.02453.0/352.10513.0948.0502.95em i thin =⨯⨯⨯-==ηηηP P制冷系数COP90.614226.12147in21=+=+=P COP φφ(4)()KW 0050.125402.0051_5r1th1=⨯=-⋅=h h M P056.48.09.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.17e m i th111=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP ()KW 016.8344.0864081_8r2th2=⨯=-⋅=h h M P764.18.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.314m m i th222=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP 628kW 6.98.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.3.809.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.1em i th1e m i th1in =⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯-=+=∑ηηηηηηP P P (5)第一类方案初投资小，运行费用高 第二类方案初投资大，运行费用低第四章制冷装置的换热设备第五章节流装置和辅助设备练习题-1第六章 蒸气压缩式制冷装置的性能调节 练习题-2 (1) 已知()c e Q e ,e t t f Q = (1) ()c e P in ,in t t f P = (2) ()ain c Qc ,c t t f Q '= (3) ()win e Qe ,e t tf Q '= (4) in in c P Q Q += (5)联立上述5式子，以t ain , t win 为已知量，其余参数Q e ,Q c ,P in ,t e ,t c 为未知量，可得到压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性()win ain P in ,int t f P ''= (6) ()win ain Qe ,e t tf Q ''= (7) 带入冷却水出水温度，消去冷却水进水温度，上式可写为，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w eain P in ,in t MQ t f P (8) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w eain Q e ,e t MQ t f Q (9) 上述两式中的Mw 可由该制冷机的名义工况和压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性确定()()()in wout w win ain Qin wout w ew ,e t t c t t f t t c Q M -⋅''=-⋅=(10)将(10)带入(8-9)，(8-9)中以t ain , t wout 为已知数，P in , Q e 为未知数联立求解，可得到不同出水温度时，系统性能。
第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理概要
第4章 制冷技术第一节 蒸气压缩式制冷的热力学原理1、蒸气压缩式制冷的工作原理任何液体在沸腾过程中将要吸收热量，液体的沸腾温度（即饱和温度）和吸热量随液体所处的压力而变化，压力越低，沸腾温度也越低。
而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。
只要根据所用制冷液体（称制冷剂）的热力性质，创造一定的压力条件，就可以在一定范围内获得所要求的低温。
要实现制冷循环必须要有一定的设备，而且要以消耗能量作为补偿。
蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备，以消耗机械功作为补偿，对制冷剂的状态进行循环变化，从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。
研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的，是为了分析影响制冷循环的各种因素，寻求节省制冷能耗的途径。
2、 理想制冷循环——逆卡诺循环逆卡诺循环是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。
逆向循环是一种消耗功的循环，制冷循环就是按逆向循环进行的，在温—熵或压—焓图上，循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。
逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热（等熵）过程组成，是一种理想循环。
逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环，它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。
虽然逆卡诺循环无法实现，但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷循环具有重要的指导意义。
3、逆卡诺循环必须具备的条件利用液体气化制冷的逆卡诺循环必须具备的条件是：高、低温热源温度恒定；工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差；工质在流经各个设备时无内部不可逆损失；膨胀机输出的功为压缩机所利用。
作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。
4．制冷系数ε制冷循环常用制冷系数ε表示它的循环经济性能，制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。
对于逆卡诺循环而言：)())(()(00000'-''=-'-'-'='=T T T S S T T S S T w q k b a k b a c c ε 从公式可知，逆卡诺循环的制冷系数c ε仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。
空调用制冷技术-第一章_蒸气压缩式制冷的热力学原理
理论循环的假设
（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， 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， 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， 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， 制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小， 可以忽略不计， 可以忽略不计，且与外界环境没有热交换
空调领域的制冷技术原理
制冷技术：
普通制冷：高于－ 普通制冷：高于－120℃ ℃ 深度制冷：－120℃～20K 低温和超低温：20K以下
食品冷藏和空调用制冷技术属于普冷范围 液体气化制冷法
蒸气压缩式制冷 吸收式制冷
制冷技术的应用
空气调节 食品的冷藏链 机械、电子工业 医疗卫生事业 土木工程 体育事业 日常生活
N．L．Sadi．Carnot 1796-1832
萨迪.卡诺
1812年进巴黎查理曼大帝公立中学学习，不久以优异成绩考入巴黎工 艺学院，从师于S.-D.泊松、J.L.盖－吕萨克、A.－M.安培和D.F.J.阿喇 戈等人。1814年进工兵学校。1816年任少尉军官。1819年在巴黎任职 于总参谋部，次年请长假回家，编入预备役，继续从事他所酷爱的自 然科学的学习和研究。大概从1820年开始，他潜心于蒸汽机的研究。 1820 1824年，卡诺发表了名著《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》 1824 (Reflexions sur la puissance motrice du feu etsar les machines propres a developper cette puissance)，但当时并没有引起人们的注意，直到 他逝世后才引起人们的重视。1827年，卡诺又被总参谋部召回服役， 并将他以上尉身份派往现役部队任军事工程师。在里昂等地经过短期 工作后，1828年卡诺永远辞去了在军队中的职务，回到巴黎继续研究 蒸汽机的理论。1830年卡诺因父亲的关系被推选为贵族院议员，但他 断然拒绝了这个职务，因为他是一个共和主义者，认为职位的世袭不 符合共和主义的思想。1832年因染霍乱病于 8月24日逝世，年仅36岁。 由于害怕传染,他的随身物件,包括他的著作、手稿，均被焚毁。
蒸汽压缩式制冷的基本原理
第2讲 讲 蒸汽压缩式制冷的基本原理
一,热力学基本定律
热力学第一定律:能量守恒和转换定律 热力学第一定律: 热力学第二定律:能量贬值原理 热力学第二定律:
不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化. 不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化.
人工制冷: 低温物体
热量 外界补偿
T Tk Tk ' T0' T0
Tk
3 3'
2 2'
T0
4' 4
1' 1
0
b
a
s
图1-2 有传热温差的制冷循环
有传热温差的制冷循环的制冷系数小于 逆卡诺循环的制冷系数. 逆卡诺循环的制冷系数. 热力完善度: 热力完善度 : 工作于相同温度间的实
际制冷循环பைடு நூலகம்制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的 比值. 比值. η = ε / εc 程度. 程度. ≤1
四,有传热温差的制冷循环
Tk' — 冷却介质的温度 T0' — 被冷却介质的温度 逆卡诺循环: 逆卡诺循环:1'-2'-3'-4'-1' Tk — 冷凝器中制冷剂的温度 T0 — 蒸发器中制冷剂的温度 有传热温差的循环: 有传热温差的循环:1-2-3-4-1 耗功量增加: 耗功量增加:阴影面积 制冷量减少: 制冷量减少:1-1'-4'-4-1
高温物体
二,理想循环
1. 逆卡诺循环 1-2 等熵压缩 T0→Tk 耗功w1 2-3 等温压缩 吸热qk=Tk(sa-sb) 3-4 等熵膨胀 Tk→T0 做功w2 4-1 等温膨胀 放热q0=T0(sa-sb)
两个恒温热源 两个等温过程 两个等熵过程
制冷技术作业思考题
制冷技术作业思考题绪论1、制冷的定义，制冷技术主要应用于国民经济中哪些方面2、人工制冷为什么要耗能3、随着制冷技术的广泛应用，我们要注意的两个问题是什么4、空气调节用制冷技术的制冷温度范围属...常用制冷方法是什么5、我国空调能耗情况空调能耗占整个建筑能耗的百分比例第一章：蒸气压缩式制冷的热力学原理1、简述蒸气压缩式制冷循环的主要设备组成和工作过程。
简述一次节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环的工作流程简述一次节流、中间不完全冷却的双级压缩制冷循环的工作流程简述回热压缩制冷循环的工作流程2、为什么回热循环中，制冷剂的过热度总大于过冷度3、工人师傅在安装家用分体式空调时，将压缩机的吸气管和冷凝器的出液管紧箍在一起，并在外面包一层保温材料，这种做法对吗请简单分析。
4、制冷剂压——焓图上的一点、两线、三区分别是什么在制冷剂的压——焓图上，在同一压力下，制冷剂可能出现的五种状态是什么5、解释下列名词：过热度；再冷度；单位容积制冷量；单位质量制冷量；单级制冷循环；复叠式制冷循环（串级制冷循环）；亚临界制冷循环；跨临界制冷循环（超临界制冷循环）6、计算题第二章：制冷剂与载冷剂1、对制冷剂有哪些要求2、制冷剂R22、R717、R407c和R502表示什么制冷剂他们的主要性质及用途是什么结合时代特点，谈谈你对制冷剂有哪些新认识3、载冷剂的作用是什么对载冷剂有哪些要求4、常用载冷剂有哪些种类各用于什么场合5、载冷剂NaCl水溶液的共晶温度、共晶浓度各为多少选择NaCl水溶液的原则是什么6、载冷剂NaCl盐水溶液的温度——浓度图可以概括为“一点、两线和四区”。
其中一点指的是什么；两线指什么；四区又指的是什么第三章：制冷压缩机1、制冷压缩机根据工作原理不同，可以分为哪两大类活塞式制冷压缩机根据压缩机和电机的组合形式又可以分为哪两类2、、3FY5Q、6FW7B各表示的是一台什么型号的压缩机一台典型的活塞式制冷压缩机由哪五个部分组成并简述各部分的作用3、活塞式制冷压缩机的理想工作过程包括哪三个4、影响压缩机容积效率的主要因数有哪四个对一台结构形式已确定的压缩机而言影响容积效率的因数实际是哪两个5、制冷压缩机的性能系数COP和制冷压缩机的能效比EER的定义和表达式是什么它们分别适用于什么情况下考核压缩机能耗指标工况不同时，能否用COP或EER对能耗指标作正确评价为什么6、制冷压缩机的理论功率、指示功率、轴功率、电机输入功率有何区别分别如何计算7、计算题第四章：制冷装置的换热设备1、制冷装置中的换热设备与其他热力装置中的换热设备相比有哪些特点2、蒸气压缩式制冷装置中基本的换热设备是什么其他换热设备有哪些3、冷凝器在制冷系统中安装在什么位置起什么作用根据冷却剂种类不同，冷凝器可以分为哪些种类4、立式壳管式冷凝器的基本结构、工作原理及优、缺点是什么5、卧式壳管式冷凝器的基本结构、工作原理及优、缺点是什么使用场合6、冷凝器中的传热过程包括哪三过程蒸发器中的传热过程包括哪三过程7、冷凝器的选择计算步骤有哪些8、蒸发器在制冷系统中安装在什么位置起什么作用满液式蒸发器和非满液式蒸发器的区别和用途是什么9、蒸发器根据供液方式的不同可以分为哪四种其中满液式蒸发器出口制冷剂状态和非满液式蒸发器出口制冷剂状态有何区别10、蒸发器的选择计算步骤有那些第五章：节流机构和辅助设备1、节流机构的作用是什么常用的节流机构有哪些2、浮球式膨胀阀的工作原理是什么3、热力膨胀阀（内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀）的工作原理是什么4、制冷系统中有哪些辅助设备其作用是什么5、热力膨胀阀分析计算第六章：蒸气压缩式制冷系统1、制冷机组的定义有哪些常用制冷机组第七章：吸收式制冷1、吸收式制冷与蒸气压缩式制冷相比，有哪些异同点2、吸收式制冷所使用的工质是什么3、简单溴化锂吸收式制冷系统的组成及工作原理是什么4、将单效溴化锂吸收式制冷理论循环表示在溴化锂水溶液的比焓—浓度图上5、单效溴化锂吸收式制冷理论循环热力计算计算题：1、已知R22制冷剂制冷循环的工况条件是蒸发器出口为干饱和蒸汽，冷凝器出口为饱和液体。
空调节用制冷技术
空调节⽤制冷技术第⼀章蒸汽压缩式制冷的热⼒学原理制冷剂：⼀定的低压条件下，就可以利⽤液体的⽓化获取所需的低温。
这种⽤于⽓化制冷的液体称为制冷剂（或⼯质）蒸汽压缩式制冷⼯作原理：使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热⼒设备中进⾏压缩、放热冷凝、节流和吸热蒸发四个主要热⼒过程，完成制冷循环，实现被冷却介质的制冷效果。
卡诺循环：两个温度不相同的定温热源之间进⾏的理想热⼒循环。
（3-4等熵线，绝热膨胀；4-1等温线，吸热膨胀吸收热量q0；1-2等熵线，绝热压缩；2-3放热压缩。
）制冷系数：则为：热泵：通过冷凝器放热向室内供热。
供热系数：蒸汽压缩式制冷⼯作原理：1-2（压缩机），⼲饱和蒸汽，升温升压，过热蒸汽；2-3-4（冷凝器），压⼒不变降温，饱和液态；4-5（节流阀），降压降温，湿蒸汽；5-1（蒸发器），温度压⼒不变，⼲饱和蒸汽；实际蒸汽压缩式制冷理论循环由两个等压过程、⼀个绝热压缩⼀个绝热节流，具有三个特点：（⽤膨胀阀代替膨胀机）（蒸汽压缩在过热区进⾏）（两个传热过程均为等呀过程，并且有传热温差）节流损失：采⽤膨胀阀代替膨胀机，制冷系数有所降低，其降低程度称为节流损失。
⼲压缩过程：蒸汽压缩式制冷装置运⾏时，严禁发⽣湿压缩现象，要求进⼊压缩机的制冷剂为饱和蒸汽或过热蒸汽这种压缩过程称为⼲压缩过程。
过热损失：采⽤⼲压缩过程后，可以增加单位质量制冷能⼒，但由于压缩中点状态点2为过热蒸汽，故压缩耗功增⼤，制冷系数亦将有所降低，降低程度称为过热损失。
⼀、膨胀阀前液态制冷剂再冷却（减少节流损失）a设置再冷却器、b蒸汽回热循环1采⽤液态制冷剂再冷，节流后⼲度减少，制冷功率增加；2压缩机的压缩功不变；3制冷系数提⾼，节流损失减⼩。
再冷度：蒸汽过热：压缩机⼊⼝处制冷剂蒸汽的温度⾼于其压⼒对应的饱和温度。
⽆效过热：蒸汽过热所吸收的热量来⾃被冷却介质以外的物体，即过热不能产⽣有效地冷量。
过热温度、过热度：⼆、回收膨胀功（降低消耗功率）在⼤容量制冷装置中，由于膨胀机的容量⼤，不会出现因机件过⼩导致加⼯⽅⾯的困难，此时采⽤膨胀机对⾼压液体进⾏膨胀降压，并回收该过程的膨胀功，是提⾼制冷系数、节省能量消耗的有效⽅法。
蒸汽压缩式制冷的热力学原理
• ４.压缩机的理论功率Pth • 单位理论耗功为
• ５.理论制冷系数εth
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第四节 液体过冷、蒸汽过热及回热循环
• 一、液体过冷循环
• 液体过冷是指制冷剂液体的温度低于冷凝温度的状态.两者温度之差 称为过冷度,用Δt-l表示.具有液体过冷的循环就称为液体过冷循环.图 １-６为液体过冷循环的压焓图.图中１-２-３-４-１是基本理论循环, 而１-２-３-３′-４′-４-１是有过冷的循环,其中３-３′为制冷剂液体的 过冷过程.
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第三节 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 的热力计算
• 热力计算的目的就是要算出理论循环的性能指标,为实际循环计算和 选择制冷设备提供原始数据.
• １.单位质量制冷量q０ 和单位容积制冷量qv • 单位质量制冷量q０ 是指在一次循环中,１k-制冷剂在蒸发器中从被冷
却介质所吸收的热量,即１k-制冷剂在蒸发器中完成一次循环所制取 的冷量,又可称为单位制冷量.即
• 蒸汽压缩式制冷的理论循环由两个定压过程组成,一个是绝热过程;另 一个是绝热节流过程.理论循环与逆卡诺循环相比较,有以下特点:
• (１)用膨胀阀代替膨胀机. • (２)用干压缩代替湿压缩. • (３)传热过程为等压过程,且传热过程有温差. • 蒸汽压缩式制冷的理论循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成
制冷技术课件(第一章)
制 冷 技 术
q = ∆h − w
（2-2）
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制 按照式（ 和式（ ），单级压缩蒸气制 冷机循环的各个过程有如下关系： 冷机循环的各个过程有如下关系：
（1）压缩过程: 压缩过程: dw=dh
0,因而 dq=0,因而 （2-3） d w= 0 （2 - 4 ）
制 冷 技
图2-1理论循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示 理论循环在T lgp-
术
按照热力学第一定律， 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： 行的状态变化存在如下关系：
d q = dh − d w
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。 这里，把自外界传入的功作为负值。对上式积 分可以得到整个过程的表达式 ：
将循环表示在氨lgP-h图上 制 冷 技 术
制 冷 技 术
从氨的饱和状态下热力性质表上查得： ｈ1=1466.4 ｈ3=ｈ4=390.64 v1 =0.25153 s1 =5.569 pc=1.555 从氨的过热蒸气状态下热力性质表上 查得： ｈ2=1628
(二 )蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
根据稳定流动能量方程式可得： 蒸发器中等压吸热过程
制冷量
制 冷 技 术
Ｑｅ＝ｍＲ（ｈ１－ｈ４）kJ
单位质量制冷量
ｑｅ＝Ｑｅ／ｍＲ＝ｈ１－ｈ４ kJ/kg
单位容积制冷量
ｑｖ＝Ｑｅ／ＶＲ＝ （ｈ１－ｈ４）／ｖ１ kJ/m3 ｍＲ制冷剂的质量流量 kg/s ＶＲ制冷剂蒸气在被压缩机吸入前的容积流量m3/s ＶＲ=ｍＲｖ１
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
制 冷 技 术 气化制冷的特征 利用制冷剂液体在气化时（沸腾时） 利用制冷剂液体在气化时（沸腾时） 产生的吸热效应，达到制冷目的。 产生的吸热效应，达到制冷目的。
制冷基础知识问答
制冷基础知识问答针对日常空调常见一些问题，中国空调制冷|压缩机在线-冰霜动力技术论坛根据网络上相关内容搜集整理了这篇《制冷基础知识问答》，借此为广大用户及行业人员做个参考使用。
第一章：蒸汽压缩式制冷的热力学原理1．为什么说逆卡诺循环难以实现？蒸汽压缩式制冷理想和实际循环为什么要采用干压缩、膨胀阀？答：1）：逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。
循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。
(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差)2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。
因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。
此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事故，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。
因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。
2．对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；④工质在管路状态不变，压降温差为零。
2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器出口为过冷液体；③蒸发器出口为过热蒸汽；④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtk,to=t-Δto。
3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.F.R？什么是热泵的供热系数？答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。
蒸汽压缩式制冷原理
蒸汽压缩式制冷原理
蒸汽压缩式制冷是一种常见的制冷方式，广泛应用于家用空调、商用冷藏设备等领域。
其原理基于蒸汽的压缩、冷凝、膨胀和蒸发
过程，通过这些过程来实现制冷效果。
在本文中，我们将深入探讨
蒸汽压缩式制冷的原理及其工作过程。
首先，蒸汽压缩式制冷的基本原理是利用蒸汽的物理性质来实
现制冷。
在制冷循环中，蒸汽通过压缩机被压缩成高压蒸汽，然后
通过冷凝器散发热量并冷凝成液态，再经过节流阀膨胀成低压蒸汽，最后通过蒸发器吸收热量并蒸发成蒸汽，完成了一个完整的制冷循环。
其次，蒸汽压缩式制冷的工作过程可以分为四个主要阶段，压缩、冷凝、膨胀和蒸发。
在压缩阶段，蒸汽被压缩机压缩成高压蒸汽，同时温度和压力均升高。
然后高压蒸汽进入冷凝器，在这里蒸
汽释放热量，冷却并凝结成液态。
接下来，液态蒸汽通过节流阀膨
胀成低压蒸汽，此时温度和压力均下降。
最后，低压蒸汽进入蒸发器，在这里吸收外界热量并蒸发成蒸汽，完成了整个制冷循环。
蒸汽压缩式制冷的原理非常简单，但却非常有效。
通过不断循
环利用蒸汽的物理性质，可以实现不断的制冷效果。
同时，蒸汽压缩式制冷还具有制冷效果好、稳定性高、操作简便等优点，因此被广泛应用于各个领域。
总的来说，蒸汽压缩式制冷原理是基于蒸汽的压缩、冷凝、膨胀和蒸发过程来实现制冷效果的。
通过压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等组件的合作，完成了一个完整的制冷循环。
蒸汽压缩式制冷具有原理简单、效果显著、操作方便等优点，因此被广泛应用于各种制冷设备中。
希望本文能够帮助大家更好地理解蒸汽压缩式制冷的原理和工作过程。
制冷技术 第一章资料
在定压过程中，系统加入或放出的热量等于气体初、终状态的焓差； 在绝热过程中，系统与外界之间的功量交换完全用于增加或减少系统中 气体的内能
2.压焓图结构
气相区 液相区 两相区
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
蒸气压缩式制冷理论循环在lgP-h图上的表示
各热力过程在lgP-h图上的表示
过程 过程名称 过程线 1→2 绝热压缩 等熵线
过程发生处 压缩机
2→3 2→2′ 2′→3
等压放（显）热 冷凝器 等压放（潜）热
节流阀 蒸发器
3→4 绝热节流 等焓线 4→1 等压吸热 等压线
点1：制冷剂进入压缩机的状态； 点2：高压制冷剂气体从压缩机排出进入冷凝 器的状态； 点3：制冷剂在冷凝器内凝结成饱和液体的状 态； 点4：制冷剂出膨胀阀进入蒸发器的状态。 制冷剂经过1-2-2′-3-4-1过程后，就完成了一 个制冷理论基本循环。
（一）压焓图（P-h)的应用
能准确、直观地描述制冷循环过程（设计与控制）
1、引入P-h图的必要性
图上任何一点表示制冷剂的状态 两状态点的焓差反映了过程中的能量变化
1、两个等压过程
冷凝器内的等压放热过程 蒸发器内的等压吸热过程 压缩机内的绝热压缩过程 节流阀处的绝热节流过程
蒸气压缩式制
冷的理论循环
2、两个绝热过程
定温放热
冷却介质qk Tk
高压饱和液体
chp01-蒸气压缩式制冷的热力学原理
3 3΄
2΄
2
4
1'
1
q0
wc
qk
h
h
3.蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算(3)
几个基本指标：
1.单位质量制冷量 2.单位质量放热量 3.单位质量耗功量
q0 h1 h4
kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg
qk h2 h3
wc h2 h1
sd 图 1-3 劳仑兹循环
sa
s
劳仑兹循环的制冷系数
q0 q0 T0m l T0m w qk q0 Tkm
劳仑兹循环的制冷系数，仅取决于被冷却物和制 冷剂的温度，与制冷剂的性质无关。
第2节
蒸气压缩式制冷的理论循环
T
2
复习：温-熵图
3 we 2΄ Δwc
pk
po
• 传热温差： 冷凝温度：一定高于环境中可用冷却介质的温度；
蒸发温度：一定低于被冷却介质的温度。
第一节
一、逆卡诺循环(Reverse Carnot Cycle)
在两个温度不相同的定温热源之间进行的理想循环。
理想制冷循环
T
T k΄ 3 ∑w T0΄ 4 2
∑ w
q0
1
b 图 1-2 逆卡诺循环
a
s
制冷循环的几个指标
3
膨胀阀 蒸发器
4
热 被冷却介质 热
热泵的经济性指标
供热系数μ：单位耗功量所获取的热量。 qk 1 w
热泵的供热量(制热量)，永远大于所消耗的功量。
二、劳伦兹循环(Lorenz Cycle)
由两个等熵绝热过程和两个可逆多变过程组成的 理想制冷循环。
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二、劳伦兹循环(Lorenz Cycle)
T
特点：
• 由两个等熵绝热 过程和两个可逆 多变过程组成可 逆过程。
Tkm Tk
b
c
Sw=wc-we
a
qk
Tom
To
d
qo
sa
S
sc
2011.1.27
建筑环境与设备专业
1.劳伦兹循环的热量
• 从冷源（被冷却物）吸收的热量
qo Toi ds Tom (sa sd )
用膨胀阀后造成的损失
• 节流损失：由于节流阀代替膨胀阀，使制冷系数 下降，降低程度为节流损失 节流不可逆过程降低制冷量； 损失了膨胀功 • 影响节流损失因素： 随Tk－T0的增加而加大； 随pk/p0 的增大而增大； 与制冷剂的物理性质有关。
2011.1.27 建筑环境与设备专业
（2）干压缩代替湿压缩（ ） p
理论循环过程
两个等压传热过程（蒸发器、冷凝器） 一个绝热压缩过程（压缩机） 一个绝热节流过程（膨胀阀）
理论循环特点
用膨胀阀代替膨胀机
蒸气的压缩采用干压缩代替湿压缩 存在传热温差
2011.1.27 建筑环境与设备专业
（1）用膨胀阀代替膨胀机（）
k T Tk
3
wc 4 q0
水蒸气
液 +汽
80ºC 0.47 bar
比焓
2011.1.27
建筑环境与设备专业
液体气化制冷原理
冷凝器
膨胀阀
Remove heat outdoor
Increment pressure
Cooling air / Water
Reduce pressure
压缩机
蒸发器
2011.1.27 建筑环境与设备专业
2011.1.27
干压缩代替湿蒸气压缩的损失
• 过热损失：干压缩后，制冷系数下降的程度 • 影响过热损失的因素 制冷剂性质有关；节流损失大则过热损失小 压缩比pk/p0越大，过热损失越大
2011.1.27
建筑环境与设备专业
（3）有温差传热（）
T Tk T' k T'0 T0
d’
d a c b
物和冷却剂的温度状况，而与制冷剂 性质无关
2011.1.27
建筑环境与设备专业
如何才能实现逆卡诺循环？
循环过程 两个定温过程
液体的定压蒸发吸热等温过程 气体的定压冷凝放热等温过程
两个绝热过程
绝热压缩蒸气绝热压缩压缩机 绝热膨胀蒸气绝热膨胀膨胀机
无温差传热 换热面积无穷大 接触时间无限长
T
△U > 0 Qr = 0
W>0
向高温热 源
Qr < 0
4
2011.1.27
1
绝热膨胀 △U < 0 W < 0 T Qr = 0 dS = 0 dS > 0 吸热 从低温
建筑环境与设备专业
Qr > 0
4.逆卡诺循环的热和功的计算
等 温 Qr 2-3 = -T2 (S2 – S3)
Qr 4-1 = T1 (S1 – S4) 对整个循环而言（1-2-3-4-1）： △U = 0 W = △U- Q = 0 - (Qr 4-1 + Qr 2-3) W = (S1 – S4)(T2 – T1 )
第一节 理想制冷循环
一、逆卡诺循环
T
高温
T
Q
2 逆向 1 3
高温
Q2
2
3
4
卡诺循环——从高温热源吸 逆卡诺循环——将热量从低温热源 中取出，并排放到高温热源 取热量而实现对外做功 制冷循环 热机循环 2011.1.27 建筑环境与设备专业
Q 低温 S
4
低温
Q1
1
S
1.逆卡诺循环——理想过程的极限
k
k T Tk 3 wc T0 4 q0 2'
2
p0
1 S
• 方法：
气液分离器 膨胀阀控制压缩机吸气过热度
2011.1.27 建筑环境与设备专业
干压缩代替湿压缩各参数变化
• 制冷量
q0 q0 '
• 耗功量
wc wc
q0 q0 ' wc wc
建筑环境与设备专业
• 制冷系数
7.T’0、 T’k哪个对制冷系数影响大？
c T ' ' ' 2 Tk (Tk T0 )
' 0
c T 2 ' T0 T ' T ' k 0
' k
c c ' ' T0 Tk
2011.1.27
即：冷源温度（蒸 发温度）T’0影响更 大一些！！！
掌握理想制冷循环；制冷系数的概念。 掌握理论循环过程组成；理论循环的改善措施。 掌握压焓图的使用；理论循环的热力计算。 熟悉临界循环和跨临界循环。 了解实际循环过程在理论循环基础上有哪 些方面进行了理想化。
2011.1.27
建筑环境与设备专业
水的沸点
温度
液态
120ºC 100ºC
2 bar
1 bar
k
pk
c’
☻相同制冷量 时，逆卡诺循 环的耗功量小 于有温差传热 的逆卡诺循环 的耗功量。
p0 ☻有温差传热
a’
b’
Sa
2011.1.27
Sb
Sb’
S
的逆卡诺循环 的制冷系数小 于逆卡诺循环 的制冷系数。
建筑环境与设备专业
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
2011.1.27 建筑环境与设备专业
qk
冷凝器
Tk
膨 胀 阀 3 4 气液 分离 器 0
2
压 缩 机 1
T
T’k T’0
3 ωc 0 4’ 4 q0
2’
2
T0
蒸发器
1’
1
q0
蒸气压缩式制冷理论循环
2011.1.27 建筑环境与设备专业
b’b
a’a
S
蒸气压缩式制冷理论循环
2
T0
膨胀功热量
1
S
有摩擦的过程不可以用实线表示
2011.化
• 制冷量
• 耗功量 • 制冷系数
q0 q0 '
Sw we wc
q0 q0 ' q0 q0 ' Sw we wc
减小了
2011.1.27
建筑环境与设备专业
d
a
• 向热源（冷却剂）放出的热量
qk Tki ds Tkm (sc sb )
b
2011.1.27 建筑环境与设备专业
c
2.劳伦兹循环的制冷系数
劳伦兹循环的制冷系数
qo qo Tom l w qk qo Tkm Tom
劳仑兹循环的制冷系数取决于被冷却
第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理
本章内容
• • • • • • §1-1 §1-2 §1-3 §1-4 §1-5 §1-6 理想制冷循环 蒸气压缩式制冷的理论循环 蒸气压缩式制冷循环的改善 蒸气压缩式制冷循环热力计算 跨临界循环 蒸气压缩式制冷的实际循环
建筑环境与设备专业
2011.1.27
本章学习要求
2011.1.27 建筑环境与设备专业
Qr = T△S
5.逆卡诺循环的性能系数
COP (Coefficient of Performance) = 制冷系数 = c =q0/∑w
制冷系数
q0 T '0 Sw T 'k T '0
qk q0 Sw T 'k 1 Sw Sw T 'k T '0
汇 / 高温热源
. Q Q2 冷凝器
3
膨胀机
2
Wc
压缩机
RM
. Q 源 / 低温热源
2011.1.27 建筑环境与设备专业
We
P
4
1
蒸发器 Q1
2.逆卡诺循环在T-S图上的表示
T Tk 3 S w=wc-we T0
2011.1.27
2
qk
1 S
4
q0
建筑环境与设备专业
3.逆卡诺循环过程分析
1 2 绝热压缩 dS = 0 2 3 放热 dS < 0 3 4
建筑环境与设备专业
制热系数
（与工质无关，仅与冷热源温度有关。）
2011.1.27
6. 逆卡诺循环特点
Q高 > Q 低
ε逆向Carnot =εmax
制冷系数只与冷热源温度有关，与制冷
剂种类无关。
2011.1.27
制冷系数随低温热源温度升高而升高，随 高温热源温度升高而降低。
建筑环境与设备专业
2011.1.27 建筑环境与设备专业
可能实现逆卡诺循环的方式！！！
k T pk
湿蒸气作工质， 循环在两相区， 等温过程即等压 过程
wc Tk 3 S w=w c -w e T0 we
2
p0 1
4 q0
S
2011.1.27 建筑环境与设备专业
理想制冷循环在实现时有 相当大的难度，并且也不 是最经济的。