空调用制冷技术课件2010

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图1.6 热泵空调系统工作原理图
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第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环
一、蒸汽压缩式制冷的理论循环
1、理论循环工作工程及特点 1）在冷凝器、蒸发器中—有温差的定压过程代替无温差 的定压过程 2）膨胀阀代替膨胀机—绝热节流代替绝热膨胀 3）压缩机吸入饱和蒸汽—干压缩代替湿压缩 2、理论制冷循环特点 1）节流损失：绝热节流是不可逆过程； 膨胀阀不做功，损失了膨胀功； 2）过热损失： 湿压缩—制冷量减少； 导致气缸液击，使压缩机汽缸遭到破坏。 为了实现干压缩可在压缩机出口处设臵气液分离器 压缩机运行时严禁发生湿压缩
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一、逆卡诺循环
2）冷凝温度的影响 冷凝温度取决于冷却介质(大气或冷却水等)的温度,不能 随意变动。相同的蒸发温度下，冷凝温度越低，制冷系 数越大，越有利于节能。一般冷凝温度要高于冷却介质 温度５～７℃,以保证必要的传热温差。
二、劳仑兹循环
在两个变温热源之间进行的理想制冷循环过程，由两个 等熵绝热过程和两个可逆多变过程组成的理想循环过程。
h3 h4 224 .084 kJ / kg
h1 h4 4.88 h2 h1
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
例1-2 以HFC134a为制冷剂的制冷装臵，其制冷量Ｑ＝ 41686 kJ/h。制冷循环的工作条件是：冷凝温度为30℃ ，过冷度Δt ＝5℃,蒸发温度为-15℃，压缩机的吸气温 度t1＝-5℃,试求： （1）单位质量制冷量；（2）每小 时的循环量qm；(3)制冷剂在冷凝器中每小时的放热量； （4）压缩机每小时消耗的理论功W和功率N；（5）制冷 系数ε。 例1-3见教材例1-4
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冷凝器、蒸发器、冷水机组
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第二节 蒸汽压缩式制冷的理论循环
采用干压缩过程可以增加单位 质量制冷能力，由于压缩终状 态是过热蒸气，压缩机功耗大， Pk T 。 制冷系数低，降低程度称为过 2' 2 3 qk Tk 热损失 P0 Wc 蒸气压缩式制冷理论循环 1' T0 0 4' 4 的两种损失 1 q0 节流过程带来的节流损失； 干压缩所产生的过热损失； b' b a' a s 有传热温差的热交换
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
例1-1 假定循环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸 发温度t0=-10℃，冷凝温度tk=35℃，工质为R22，循环的 制冷量Q0=55kW，试对该循环进行热力计算。
解
点1：t1=t0= 10℃， p1=p0=0.3543MPa， h1=401.555kJ/kg， v1=0.0653m3/kg 点3：t3=tk=35℃， p3=pk=1.3548MPa， h3=243.114 kJ/kg， 由图可知，h2=435.2 kJ/kg，t2=57℃
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绪论
4 、研究课题
1、节能与可再生能源的开发利用 1）热回收、高能效比设备的开发利用 2）土壤源热泵 2、新型制冷循环 吸附式制冷、热电制冷、磁制冷、热声制冷等 3、寻找新型节能环保的制冷剂
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第一章 蒸汽压缩式的热力学原理
图1.1 蒸气压缩式制冷系统简图
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吸附式制冷系统的原理图
图1.4 吸附式制冷系统的原理图
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第一节 理想制冷循环 一、逆卡诺循环
1、实现逆卡诺循环必须具备热 工条件 1)高温热源和低温热源温度恒 定，工质在蒸发器和冷凝器中 与外界热源之间传热没有温差； 2）工质流经设备是设备内部不 可逆损失；
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绪论
③低温和超低温：-253～接近-273 ℃(20～接近0 K)。 2）应用：1)空气调节
2)食品的冷冻和冷藏 3)食品加工 4)工业生产及农牧业 5)建筑工程 6)能源与动力工程 7)国防工业 8)医疗卫生
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绪论
2、制冷技术的发展
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
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。 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）； 对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系 qk = q0 +w 0
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
例1-1 以R22为制冷剂的制冷装臵，制冷剂的蒸发温 度t4＝-20℃，压缩机的吸气温度t1＝-20℃，冷凝温度 t3＝20℃，试求该循环的制冷系数。 解 由R22的ｐ-ｈ图上找出给定的各点,并查出各点的 焓值如下: h1 397 .469 kJ / kg h2 433 .0kJ / kg
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
2、蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算 (1)制冷剂单位制冷能力q0与单位容积制冷量qv (2)单位理论功w0 (3)单位冷凝热负荷qk (4)制冷剂循环流量qm (5)压缩机的理论功率P0和指示功率Pi (6)制冷系数 (7)冷凝器的热负荷
对于空调用制冷系统（蒸发温度较高），并不单独设臵再冷却 器，而是适当增大冷凝器面积，使冷却介质与呈逆流换热，以实现 再冷。
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一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却
2、蒸气回热循环 基本概念

蒸气过热：压缩机入口处制冷剂蒸气的温度高于其压力
对应的饱和温度。
过热度：制冷剂蒸气过热后的温度与同压力下饱和温度的
1755年苏格兰科学家库伦（Cullen）发表论文《液体蒸发 制冷》，人们以此作为人工制冷史的起点。 1875年德国林德首先制作了具有实用价值的氨蒸汽压缩式 制冷装臵，时至今日蒸汽压缩式制冷装臵仍是一种使用范 围最广泛的制冷方法。
3、制冷技术的最新发展
1)热泵技术的发展（空气源热泵、水源热泵、水环热泵） 2)新材料的应用（相变材料、吸附材料） 3)机器、设备的发展 4)新型制冷工质的研究 5)新的制冷理论及实践（吸附式制冷、热电制冷、相变制 冷、热声制冷、固体绝热去磁、气体绝热膨胀）
图1.5 逆卡诺循环在T-s图上的表示
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一、逆卡诺循环
2、实现逆卡诺循环必要设备 压缩机、冷凝器、膨胀机、蒸发器 3、循环过程示意图及能量方程 外界输入压缩功 wc=w-we=(T′k- T′0)(sa- sb) 制冷量 q0=T(sa- sb) 制冷系数 εc=T0/(Tk-T0) 供热系数 μ= ε+1 4、影响制冷系数ε的主要因素 1）蒸发温度的影响 蒸发温度主要取决于制冷对象的温度要求,不能变动, 相同的冷凝温度下，蒸发温度越高，制冷系数越大， 单位制冷量能耗越低。一般蒸发温度比冷库温度低 ５～７℃,以保证传热需要。
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三区： 液相区 两相区 气相区
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 一点： s 等比体积线v 临界点
C
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
(1)单位质量制冷剂制冷能力：
(2)单位质量制冷剂，压缩机的耗功量 (3)单位质量制冷剂冷凝器负荷：
空调用制冷技术
安徽建筑工业学院环境与能源工程系
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绪论
概述
制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生 和发展起来的。 制冷就是使自然界的某物体或某空间温度低于 周围环境，并维持这个温度。 1、 制冷范围的划分及其应用 1）制冷范围的划分： ①普通制冷：低于环境温度～-120 ℃ (153 K)； ②深度制冷： - 120 ～ - 2 5 3 ℃ ( 1 5 3～ 2 0 K )；
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
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，称为理论循环制冷系数，用0表示，
6.制冷效率ηR 制冷效率可以评价制冷剂热力学能对制冷系数的影响， 是理论循环制冷系数与考虑了传热温差的理想制冷循环 制冷系数之比。
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
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。
式中 qv单位容积制冷量（kJ/m3）； v1制冷剂在吸气状态时的比体积 （m3/kg）
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蒸汽压缩式制冷的理论循环的热力计算
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。

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）
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第三节 蒸汽压缩式制冷循环的改善
一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却
基本概念 液体过冷：从冷凝器出来的液态制冷剂的温度低于其压
力对应的饱和温度。
过冷度：液体过冷后的温度与其压力对应的饱和温度的差