工程热力学制冷循环课件
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价其性能优劣。
影响性能因素分析
蒸发温度与冷凝温度
蒸发温度越低、冷凝温度越高，制冷系数越 低，性能下降。
制冷剂性质
不同制冷剂的热力性质不同，对制冷循环性 能产生显著影响。
过冷度与过热度
适当的过冷度和过热度有利于提高制冷系数， 但过度增加会导致性能下降。
压缩机效率
压缩机效率越高，输入功越小，制冷循环性 能越好。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优化设计策略探讨
优化蒸发器和冷凝器设计
提高传热效率，降低传热温差，有利 于提高制冷系数。
采用高效压缩机
选用高性能压缩机，降低输入功，提 高制冷循环经济性。
优化制冷剂选择
选用环保、高效制冷剂，提高制冷循 环性能。
系统集成与优化
通过系统集成和优化设计，降低系统 能耗和成本，提高整体性能。
06 工程应用案例分析
螺杆式压缩机
利用螺杆的旋转运动，使 制冷剂在压缩腔内受到挤 压和输送。具有高效、低 噪音等特点。
离心式压缩机
通过叶轮的高速旋转，使 制冷剂在离心力作用下获 得动能并压缩。适用于大 型制冷系统。
冷凝器、蒸发器及节流装置
冷凝器
节流装置
将高温高压的制冷剂蒸气冷却为饱和 液体，释放热量给冷却介质。通常采 用风冷或水冷方式。
04 热电偶合式制冷循环
热电偶合式制冷原理
塞贝克效应
利用两种不同材料之间的 温差产生电压。
帕尔贴效应
当有电流通过由两种不同 材料组成的回路时，在结 点处会吸收或放出热量。
汤姆逊效应
当电流通过有温度梯度的 导体时，导体将吸收或放 出热量。
热电偶材料选择与性能
材料选择
选择具有高热电势、低电阻率、高导 热率、良好机械性能和化学稳定性的 材料。
工业冷冻设备应用案例
制冷需求
工业冷冻设备需要满足各种工业 生产过程中的低温需求，如食品 加工、化工生产、医药制造等。
设备类型
工业冷冻设备种类繁多，包括冷 水机组、工业冰箱、冷库等，可
根据实际需求进行定制。
节能技术
为了提高工业冷冻设备的运行效 率，降低能耗，可采用先进的节 能技术，如变频技术、热回收技
制冷循环作用
制冷循环在空调、冰箱、冷库等制冷 设备中广泛应用，是实现制冷功能的 核心过程，对于调节和控制环境温度 起到至关重要的作用。
制冷系统组成要素
压缩机
提高制冷剂的压力和温度， 使其从蒸发器中吸收的热量 能够在冷凝器中释放出去。
冷凝器
膨胀阀
将压缩机排出的高温高压 制冷剂冷却成液体，同时
释放出吸收的热量。
家用冰箱空调应用案例
制冷原理
家用冰箱和空调利用制冷剂的循 环流动，通过蒸发、压缩、冷凝 和膨胀等过程，实现室内热量的 转移和排除，达到降温的效果。
设备组成
家用冰箱和空调主要由压缩机、冷 凝器、蒸发器、膨胀阀等核心部件 组成，形成一个完整的制冷循环系 统。
能效标准
为了提高设备的能效比，降低能耗， 家用冰箱和空调需要遵循相应的能 效标准，如EER、COP等。
05 制冷循环性能评价与优化
性能评价指标及方法
制冷系数（COP）
表示制冷循环效率，为制冷量 与输入功之比。COP越高，制
冷效率越好。
制冷量（Q）
单位时间内从低温热源吸收的 热量。制冷量越大，制冷效果 越明显。
输入功（W）
单位时间内压缩机消耗的功。 输入功越小，制冷循环经济性 越好。
性能评价方法
通过对比不同制冷循环的COP 、制冷量和输入功等参数，评
将冷凝器中的液态制冷剂 节流降压，使其进入蒸发
器时能够吸收热量。
蒸发器
液态制冷剂在蒸发器中 蒸发吸热，从而实现冷
却或冷冻的目的。
制冷剂选择与性质
制冷剂选择
应选择具有低沸点、低毒性、不燃性、良好的热稳定性和化 学稳定性的物质作为制冷剂。常用的制冷剂有氨、氟利昂等 。
制冷剂性质
制冷剂在制冷循环中经历压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程 ，其状态不断变化。在这个过程中，制冷剂需要具有良好的 热力学性质，如低的蒸发温度、高的冷凝温度、大的单位质 量制冷量等。
工程热力学制冷循环课件
目录
• 制冷循环基本概念 • 蒸气压缩式制冷循环 • 吸收式制冷循环 • 热电偶合式制冷循环 • 制冷循环性能评价与优化 • 工程应用案例分析
01 制冷循环基本概念
制冷循环定义及作用
制冷循环定义
制冷循环是一个将热量从低温热源传 递到高温热源的过程，通过消耗一定 的功，达到冷却或冷冻的目的。
术等。
新型环保制冷剂应用案例
1 2
环保要求
随着环保意识的提高，制冷剂的环境影响越来越 受到关注，新型环保制冷剂应运而生。
替代趋势
传统制冷剂如R22等对大气臭氧层有破坏作用， 将逐步被新型环保制冷剂如R410A、R32等替代。
3
应用领域
新型环保制冷剂在家用冰箱空调、工业冷冻设备 等领域得到广泛应用，推动制冷行业的绿色发展。
材料性能
要求材料具有高热电优值，即热电势 与电阻率的比值要高，以提高制冷效 率。
热电偶合式制冷系统组成及运行
系统组成
包括热电偶、散热器、冷却器、电源和控制系统等。
运行过程
通过电源提供电流，使热电偶产生帕尔贴效应，将热量从一端吸收并传递到另一端，然后通过散热器将热量排出 系统外，从而实现制冷效果。同时，控制系统监测并调节电流和温度等参数，以确保系统稳定运行。
吸收式制冷系统组成及运行
系统组成
吸收式制冷系统主要由发生器、冷凝器 、蒸发器、吸收器、溶液泵和节流阀等 组成。
VS
系统运行
在发生器中，吸收剂溶液被加热，制冷剂 蒸气被分离出来；制冷剂蒸气进入冷凝器 ，被冷却凝结成液体；液体制冷剂经节流 阀降压后进入蒸发器，在低压下蒸发吸热 产生冷效应；蒸发产生的制冷剂蒸气被吸 收器中的吸收剂溶液吸收，再次形成浓溶 液，完成一个制冷循环。
02 蒸气压缩式制冷循环
蒸气压缩式制冷原理
逆卡诺循环
蒸气压缩式制冷基于逆卡诺循环 原理，通过消耗机械能，将热量 从低温热源转移到高温热源。
制冷剂状态变化
制冷剂在循环中经历蒸发、压缩 、冷凝和节流四个过程，实现热 量的转移和制冷效果。
压缩机类型与工作原理
01
02
03
活塞式压缩机
通过活塞在气缸内的往复 运动，实现制冷剂的压缩 和输送。具有结构简单、 维护方便等优点。
将冷凝器出口的高压制冷剂液体节流降压， 使其进入蒸发器前具有合适的压力和温度。 常用节流装置有毛细管和热力膨胀阀等。而蒸发，实现制 冷效果。
03 吸收式制冷循环
吸收式制冷原理及特点
吸收式制冷原理
利用溶液浓度的变化来获取冷量的制冷方式。制冷剂在低温低压下蒸发吸热， 产生冷效应；吸收剂则吸收制冷剂蒸发产生的蒸气，使制冷剂不断循环使用。
吸收式制冷特点
无机械运动部件，运行安静；可利用低品位热能，如余热、废热等；制冷量调 节范围大，可适应不同负荷需求。
吸收剂与制冷剂选择
吸收剂选择
吸收剂应对制冷剂有良好的吸收性能，同时热稳定性好、腐蚀性小、价格低廉。 常用的吸收剂有溴化锂、氨等。
制冷剂选择
制冷剂应具有良好的热力学性质，如蒸发潜热大、冷凝压力适中等。同时，制冷 剂应环保、安全、价格适中。常用的制冷剂有水、氨、氟利昂等。
影响性能因素分析
蒸发温度与冷凝温度
蒸发温度越低、冷凝温度越高，制冷系数越 低，性能下降。
制冷剂性质
不同制冷剂的热力性质不同，对制冷循环性 能产生显著影响。
过冷度与过热度
适当的过冷度和过热度有利于提高制冷系数， 但过度增加会导致性能下降。
压缩机效率
压缩机效率越高，输入功越小，制冷循环性 能越好。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优化设计策略探讨
优化蒸发器和冷凝器设计
提高传热效率，降低传热温差，有利 于提高制冷系数。
采用高效压缩机
选用高性能压缩机，降低输入功，提 高制冷循环经济性。
优化制冷剂选择
选用环保、高效制冷剂，提高制冷循 环性能。
系统集成与优化
通过系统集成和优化设计，降低系统 能耗和成本，提高整体性能。
06 工程应用案例分析
螺杆式压缩机
利用螺杆的旋转运动，使 制冷剂在压缩腔内受到挤 压和输送。具有高效、低 噪音等特点。
离心式压缩机
通过叶轮的高速旋转，使 制冷剂在离心力作用下获 得动能并压缩。适用于大 型制冷系统。
冷凝器、蒸发器及节流装置
冷凝器
节流装置
将高温高压的制冷剂蒸气冷却为饱和 液体，释放热量给冷却介质。通常采 用风冷或水冷方式。
04 热电偶合式制冷循环
热电偶合式制冷原理
塞贝克效应
利用两种不同材料之间的 温差产生电压。
帕尔贴效应
当有电流通过由两种不同 材料组成的回路时，在结 点处会吸收或放出热量。
汤姆逊效应
当电流通过有温度梯度的 导体时，导体将吸收或放 出热量。
热电偶材料选择与性能
材料选择
选择具有高热电势、低电阻率、高导 热率、良好机械性能和化学稳定性的 材料。
工业冷冻设备应用案例
制冷需求
工业冷冻设备需要满足各种工业 生产过程中的低温需求，如食品 加工、化工生产、医药制造等。
设备类型
工业冷冻设备种类繁多，包括冷 水机组、工业冰箱、冷库等，可
根据实际需求进行定制。
节能技术
为了提高工业冷冻设备的运行效 率，降低能耗，可采用先进的节 能技术，如变频技术、热回收技
制冷循环作用
制冷循环在空调、冰箱、冷库等制冷 设备中广泛应用，是实现制冷功能的 核心过程，对于调节和控制环境温度 起到至关重要的作用。
制冷系统组成要素
压缩机
提高制冷剂的压力和温度， 使其从蒸发器中吸收的热量 能够在冷凝器中释放出去。
冷凝器
膨胀阀
将压缩机排出的高温高压 制冷剂冷却成液体，同时
释放出吸收的热量。
家用冰箱空调应用案例
制冷原理
家用冰箱和空调利用制冷剂的循 环流动，通过蒸发、压缩、冷凝 和膨胀等过程，实现室内热量的 转移和排除，达到降温的效果。
设备组成
家用冰箱和空调主要由压缩机、冷 凝器、蒸发器、膨胀阀等核心部件 组成，形成一个完整的制冷循环系 统。
能效标准
为了提高设备的能效比，降低能耗， 家用冰箱和空调需要遵循相应的能 效标准，如EER、COP等。
05 制冷循环性能评价与优化
性能评价指标及方法
制冷系数（COP）
表示制冷循环效率，为制冷量 与输入功之比。COP越高，制
冷效率越好。
制冷量（Q）
单位时间内从低温热源吸收的 热量。制冷量越大，制冷效果 越明显。
输入功（W）
单位时间内压缩机消耗的功。 输入功越小，制冷循环经济性 越好。
性能评价方法
通过对比不同制冷循环的COP 、制冷量和输入功等参数，评
将冷凝器中的液态制冷剂 节流降压，使其进入蒸发
器时能够吸收热量。
蒸发器
液态制冷剂在蒸发器中 蒸发吸热，从而实现冷
却或冷冻的目的。
制冷剂选择与性质
制冷剂选择
应选择具有低沸点、低毒性、不燃性、良好的热稳定性和化 学稳定性的物质作为制冷剂。常用的制冷剂有氨、氟利昂等 。
制冷剂性质
制冷剂在制冷循环中经历压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程 ，其状态不断变化。在这个过程中，制冷剂需要具有良好的 热力学性质，如低的蒸发温度、高的冷凝温度、大的单位质 量制冷量等。
工程热力学制冷循环课件
目录
• 制冷循环基本概念 • 蒸气压缩式制冷循环 • 吸收式制冷循环 • 热电偶合式制冷循环 • 制冷循环性能评价与优化 • 工程应用案例分析
01 制冷循环基本概念
制冷循环定义及作用
制冷循环定义
制冷循环是一个将热量从低温热源传 递到高温热源的过程，通过消耗一定 的功，达到冷却或冷冻的目的。
术等。
新型环保制冷剂应用案例
1 2
环保要求
随着环保意识的提高，制冷剂的环境影响越来越 受到关注，新型环保制冷剂应运而生。
替代趋势
传统制冷剂如R22等对大气臭氧层有破坏作用， 将逐步被新型环保制冷剂如R410A、R32等替代。
3
应用领域
新型环保制冷剂在家用冰箱空调、工业冷冻设备 等领域得到广泛应用，推动制冷行业的绿色发展。
材料性能
要求材料具有高热电优值，即热电势 与电阻率的比值要高，以提高制冷效 率。
热电偶合式制冷系统组成及运行
系统组成
包括热电偶、散热器、冷却器、电源和控制系统等。
运行过程
通过电源提供电流，使热电偶产生帕尔贴效应，将热量从一端吸收并传递到另一端，然后通过散热器将热量排出 系统外，从而实现制冷效果。同时，控制系统监测并调节电流和温度等参数，以确保系统稳定运行。
吸收式制冷系统组成及运行
系统组成
吸收式制冷系统主要由发生器、冷凝器 、蒸发器、吸收器、溶液泵和节流阀等 组成。
VS
系统运行
在发生器中，吸收剂溶液被加热，制冷剂 蒸气被分离出来；制冷剂蒸气进入冷凝器 ，被冷却凝结成液体；液体制冷剂经节流 阀降压后进入蒸发器，在低压下蒸发吸热 产生冷效应；蒸发产生的制冷剂蒸气被吸 收器中的吸收剂溶液吸收，再次形成浓溶 液，完成一个制冷循环。
02 蒸气压缩式制冷循环
蒸气压缩式制冷原理
逆卡诺循环
蒸气压缩式制冷基于逆卡诺循环 原理，通过消耗机械能，将热量 从低温热源转移到高温热源。
制冷剂状态变化
制冷剂在循环中经历蒸发、压缩 、冷凝和节流四个过程，实现热 量的转移和制冷效果。
压缩机类型与工作原理
01
02
03
活塞式压缩机
通过活塞在气缸内的往复 运动，实现制冷剂的压缩 和输送。具有结构简单、 维护方便等优点。
将冷凝器出口的高压制冷剂液体节流降压， 使其进入蒸发器前具有合适的压力和温度。 常用节流装置有毛细管和热力膨胀阀等。而蒸发，实现制 冷效果。
03 吸收式制冷循环
吸收式制冷原理及特点
吸收式制冷原理
利用溶液浓度的变化来获取冷量的制冷方式。制冷剂在低温低压下蒸发吸热， 产生冷效应；吸收剂则吸收制冷剂蒸发产生的蒸气，使制冷剂不断循环使用。
吸收式制冷特点
无机械运动部件，运行安静；可利用低品位热能，如余热、废热等；制冷量调 节范围大，可适应不同负荷需求。
吸收剂与制冷剂选择
吸收剂选择
吸收剂应对制冷剂有良好的吸收性能，同时热稳定性好、腐蚀性小、价格低廉。 常用的吸收剂有溴化锂、氨等。
制冷剂选择
制冷剂应具有良好的热力学性质，如蒸发潜热大、冷凝压力适中等。同时，制冷 剂应环保、安全、价格适中。常用的制冷剂有水、氨、氟利昂等。