制冷循环.ppt
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溶液 = 溶剂 + 溶质
溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度 溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度
氨（溶质） + 水（溶剂）溶液 溴化锂（溶剂） + 水（溶质）溶液
吸收式制冷循环特点
优点：
直接利用热能 可用低品质热 环境性能好
缺点：
设备体积大，启动时间长
用于大型 空调、中央空调。
空气压缩制冷循环
第十一章 制冷循环
制冷循环是 逆向循环
冰箱的制冷循环
蒸发器
节流阀
冷藏室
厨房
冷凝器
压缩机
逆循环
厨房
3
Q0
冷凝器
T
2
面积为 循环热
2
节流阀 压缩机
W
3
4
蒸发器
1
4
1
冷藏室 Qc
s
循环热 q w 循环功
制冷机与热泵
T0 环境
输入功
T0 Tc
Q0
TH
W
吸热
Qc
放热
房间
QH
输入功 W
Tc 冷藏室
制冷机
T0 TH
Q0
环境 T0
热泵（供热机）
制冷机的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
T0
制冷循环：制冷系数
Q0 W
制冷量
Qc
TC
单位：KJ/s 或冷吨
Qc Qc m qc W Wm w
qc 1 q0 qc q0 qc 1
热泵的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
有回热的空气压缩制冷循环
可得到很低温度 （-150oC）用于低
温液化冷却
Qin
b 43 涡轮
回热器
a
Q T0 out
无回热器的涡轮进口温度 T
2 a
3
b
1 T0
4
Tc
涡轮出口温度很低
1
2 压
W
气机
s
需要较少的功 来提高温度
北航热工实验室的制冷剂
氟利昂Freon
杜邦公司商标
空调 R22
冰箱 R12
室外空气入
室外换热器
蒸汽压缩制冷 （热）循环
轴流风扇 热(冷)风出
四通
室内空气入
四通换气阀
压缩机
离心风扇
室内换热器
冷凝器
压缩机
截止阀
截止阀 视液镜 毛细管 过滤器
表示制冷状态 表示制热状态
节流阀
理论蒸汽制冷循环的设计
同温限循环中卡诺逆循环制冷系数最高
冷凝温度 T0
T3
3
室外
Q0
冷凝器
C
q0
1 qc 1
热区
Wout 3
膨 胀机
T0
Qout
Brayton布雷顿逆循环
换热器
2
压 Win
缩机
T 等压线
2s 2
4
换热器
1
冷区
Qin
Tc
W Win Wout
换热器不 易等温
3 T0
1
Tc
4s 4
等压线 s
空气压缩制冷循环特点
优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。
缺点：1. 无法实现等温吸放
热 ， < C
汽化热/蒸发潜热（沸点下，1atm）Leabharlann Baidu kJ/kg 216
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。
商业上常用冷吨来表示。
1冷吨：1吨 0oC 饱和水在24小时内被冷冻 到 0oC 的冰所需冷量。
制冷剂对环境友善
Freonz中氯原子破坏大气臭氧层 R12
破坏层度 氯氟烃CFCs类最大
CF2Cl2
取代物
氢氯氟烃HCFCs类次之
R22
R134a等
CHF2Cl
蒙特利尔协定书 1987 ,
C2H2F4 我国1992签，2010禁
沸点 (101.3KPa,℃):-26.1℃ 临界温度℃:101.1
临界压力 KPa: 4010
2. qin= cp(T1-T4)，空气cp很小 qin 很小。
T 3 4
2
T0
1
Tc
Qin
s
3. 活塞式流量 m 小，制冷量`Qin=`m qin`小， 使用叶轮式，再、回热则可用。
飞机上使用设备较轻的空气压缩循环
进大气
到燃烧室
主压 气机
排入大气
飞机发动机的压气机
辅 辅动力 涡轮
机舱
不需要专门的气源和压气机 冷气直接进入客舱
二氟一氯甲烷 CHF2Cl
沸点 (101.3KPa,℃)
二氟二氯 甲烷CF2Cl2 沸点 (101.3KPa,℃)
-40.8 临界温度 ℃: 96.0 临界压力 KPa: 4978 汽化热/蒸发潜热 （沸点下，1atm）， kJ/kg 233
-29.8 临界温度 ℃: 111.8 临界压力 KPa: 4116 汽化热/蒸发潜热 （沸点下，1atm）， kJ/kg 166
TH
制热循环：供热系数
QH W
Q0
T0
QH QH m qH W Wm w
qH 1 qH q0 1 q0 qH
制冷循环种类
制冷循环
√ 空气压缩制冷 √ 压缩式制冷
蒸汽压缩制冷
√ 吸收式制冷
吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
北航热工实验室的双向空调
制冷循环
冷(热)风出 隔板
增过程
卡诺 C 理论蒸汽
换热器只能实 现等压过程
T
2
T0
3
Tc
4
1
s 面积为循环功
蒸汽制冷循环的计算与压焓图
lnp
4
q1
32
T 4
2 3
5 q2 1w
5
1
h
q2 h1 h5 h1 h4
s
q2 h1 h4
w h2 h1
q1 h2 h4 理想化处理： 1.稳定; 2可逆；
3不计动势能。4. 4-5 1-2绝热
实际蒸汽制冷循环
实际循环为不可逆循环：有温差传热，熵增， 压力降，热损失，3点的过冷，1点的过热等现 象，制冷系数小于理论值
等压线
等熵线
2
T
T
2
T0
3
T0
3
Tc 4 实际
Tc
4
1
1
s
s
理论
吸收式制冷循环
NH3+H2O溶液 蒸汽发生器
热区
Qout
过滤器 NH3
QH
NH3，H2O沸点相差大 太阳能 可用各种方式加热
冷凝器
H2O
节流阀
回热器
还原蒸汽可用低热
减压阀 蒸发器
NH3
溶液泵
回收余热
Qin
冷区
Ql
吸收器 提高压力，泵功很小
冷却水
NH3+H2O溶液
制冷剂（溶 质）NH3
吸收剂（溶剂） H2O
加热取 代压缩
吸收式制冷循环
压缩制冷循环以消耗机械功为代价 吸收式制冷以消耗热量为代价 利用溶液性质
冷凝器
室外换热器
室外空气入
室外换热器
蒸汽压缩制冷 （热）循环
轴流风扇 热(冷)风出
四通
室内空气入
四通换气阀
压缩机
离心风扇
室内换热器 蒸发器
二氟一氯甲烷 R22 CHF2Cl
压缩机
截止阀
截止阀 视液镜 毛细管 过滤器
表示制冷状态 表示制热状态
节流阀
北航热工实验室的双向空调
供热循环
冷(热)风出 隔板
蒸发器 室外换热器
1
1
2
T0s Tcs 1 T0 Tc 1
节流阀 压缩机 Wc
T
T0
3
2
4
蒸发器 1
T1
Qc
室内
Tc
4
1 s
蒸发温度 Tc
可逆 T3 T0 T1 Tc
卡诺逆循环修改为理论蒸汽制冷循环
T
T0
3
Tc
4
用涡轮膨 胀作功实 现效率低
可用节流 阀实现
2
1
湿压缩对 机器不利
绝热节流等 焓不可逆熵
溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度 溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度
氨（溶质） + 水（溶剂）溶液 溴化锂（溶剂） + 水（溶质）溶液
吸收式制冷循环特点
优点：
直接利用热能 可用低品质热 环境性能好
缺点：
设备体积大，启动时间长
用于大型 空调、中央空调。
空气压缩制冷循环
第十一章 制冷循环
制冷循环是 逆向循环
冰箱的制冷循环
蒸发器
节流阀
冷藏室
厨房
冷凝器
压缩机
逆循环
厨房
3
Q0
冷凝器
T
2
面积为 循环热
2
节流阀 压缩机
W
3
4
蒸发器
1
4
1
冷藏室 Qc
s
循环热 q w 循环功
制冷机与热泵
T0 环境
输入功
T0 Tc
Q0
TH
W
吸热
Qc
放热
房间
QH
输入功 W
Tc 冷藏室
制冷机
T0 TH
Q0
环境 T0
热泵（供热机）
制冷机的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
T0
制冷循环：制冷系数
Q0 W
制冷量
Qc
TC
单位：KJ/s 或冷吨
Qc Qc m qc W Wm w
qc 1 q0 qc q0 qc 1
热泵的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
有回热的空气压缩制冷循环
可得到很低温度 （-150oC）用于低
温液化冷却
Qin
b 43 涡轮
回热器
a
Q T0 out
无回热器的涡轮进口温度 T
2 a
3
b
1 T0
4
Tc
涡轮出口温度很低
1
2 压
W
气机
s
需要较少的功 来提高温度
北航热工实验室的制冷剂
氟利昂Freon
杜邦公司商标
空调 R22
冰箱 R12
室外空气入
室外换热器
蒸汽压缩制冷 （热）循环
轴流风扇 热(冷)风出
四通
室内空气入
四通换气阀
压缩机
离心风扇
室内换热器
冷凝器
压缩机
截止阀
截止阀 视液镜 毛细管 过滤器
表示制冷状态 表示制热状态
节流阀
理论蒸汽制冷循环的设计
同温限循环中卡诺逆循环制冷系数最高
冷凝温度 T0
T3
3
室外
Q0
冷凝器
C
q0
1 qc 1
热区
Wout 3
膨 胀机
T0
Qout
Brayton布雷顿逆循环
换热器
2
压 Win
缩机
T 等压线
2s 2
4
换热器
1
冷区
Qin
Tc
W Win Wout
换热器不 易等温
3 T0
1
Tc
4s 4
等压线 s
空气压缩制冷循环特点
优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。
缺点：1. 无法实现等温吸放
热 ， < C
汽化热/蒸发潜热（沸点下，1atm）Leabharlann Baidu kJ/kg 216
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。
商业上常用冷吨来表示。
1冷吨：1吨 0oC 饱和水在24小时内被冷冻 到 0oC 的冰所需冷量。
制冷剂对环境友善
Freonz中氯原子破坏大气臭氧层 R12
破坏层度 氯氟烃CFCs类最大
CF2Cl2
取代物
氢氯氟烃HCFCs类次之
R22
R134a等
CHF2Cl
蒙特利尔协定书 1987 ,
C2H2F4 我国1992签，2010禁
沸点 (101.3KPa,℃):-26.1℃ 临界温度℃:101.1
临界压力 KPa: 4010
2. qin= cp(T1-T4)，空气cp很小 qin 很小。
T 3 4
2
T0
1
Tc
Qin
s
3. 活塞式流量 m 小，制冷量`Qin=`m qin`小， 使用叶轮式，再、回热则可用。
飞机上使用设备较轻的空气压缩循环
进大气
到燃烧室
主压 气机
排入大气
飞机发动机的压气机
辅 辅动力 涡轮
机舱
不需要专门的气源和压气机 冷气直接进入客舱
二氟一氯甲烷 CHF2Cl
沸点 (101.3KPa,℃)
二氟二氯 甲烷CF2Cl2 沸点 (101.3KPa,℃)
-40.8 临界温度 ℃: 96.0 临界压力 KPa: 4978 汽化热/蒸发潜热 （沸点下，1atm）， kJ/kg 233
-29.8 临界温度 ℃: 111.8 临界压力 KPa: 4116 汽化热/蒸发潜热 （沸点下，1atm）， kJ/kg 166
TH
制热循环：供热系数
QH W
Q0
T0
QH QH m qH W Wm w
qH 1 qH q0 1 q0 qH
制冷循环种类
制冷循环
√ 空气压缩制冷 √ 压缩式制冷
蒸汽压缩制冷
√ 吸收式制冷
吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
北航热工实验室的双向空调
制冷循环
冷(热)风出 隔板
增过程
卡诺 C 理论蒸汽
换热器只能实 现等压过程
T
2
T0
3
Tc
4
1
s 面积为循环功
蒸汽制冷循环的计算与压焓图
lnp
4
q1
32
T 4
2 3
5 q2 1w
5
1
h
q2 h1 h5 h1 h4
s
q2 h1 h4
w h2 h1
q1 h2 h4 理想化处理： 1.稳定; 2可逆；
3不计动势能。4. 4-5 1-2绝热
实际蒸汽制冷循环
实际循环为不可逆循环：有温差传热，熵增， 压力降，热损失，3点的过冷，1点的过热等现 象，制冷系数小于理论值
等压线
等熵线
2
T
T
2
T0
3
T0
3
Tc 4 实际
Tc
4
1
1
s
s
理论
吸收式制冷循环
NH3+H2O溶液 蒸汽发生器
热区
Qout
过滤器 NH3
QH
NH3，H2O沸点相差大 太阳能 可用各种方式加热
冷凝器
H2O
节流阀
回热器
还原蒸汽可用低热
减压阀 蒸发器
NH3
溶液泵
回收余热
Qin
冷区
Ql
吸收器 提高压力，泵功很小
冷却水
NH3+H2O溶液
制冷剂（溶 质）NH3
吸收剂（溶剂） H2O
加热取 代压缩
吸收式制冷循环
压缩制冷循环以消耗机械功为代价 吸收式制冷以消耗热量为代价 利用溶液性质
冷凝器
室外换热器
室外空气入
室外换热器
蒸汽压缩制冷 （热）循环
轴流风扇 热(冷)风出
四通
室内空气入
四通换气阀
压缩机
离心风扇
室内换热器 蒸发器
二氟一氯甲烷 R22 CHF2Cl
压缩机
截止阀
截止阀 视液镜 毛细管 过滤器
表示制冷状态 表示制热状态
节流阀
北航热工实验室的双向空调
供热循环
冷(热)风出 隔板
蒸发器 室外换热器
1
1
2
T0s Tcs 1 T0 Tc 1
节流阀 压缩机 Wc
T
T0
3
2
4
蒸发器 1
T1
Qc
室内
Tc
4
1 s
蒸发温度 Tc
可逆 T3 T0 T1 Tc
卡诺逆循环修改为理论蒸汽制冷循环
T
T0
3
Tc
4
用涡轮膨 胀作功实 现效率低
可用节流 阀实现
2
1
湿压缩对 机器不利
绝热节流等 焓不可逆熵