2制冷原理和压焓图
制冷原理的压焓图应用
制冷原理的压焓图应用1. 简介制冷原理中，压焓图（Pressure-Enthalpy Diagram）是一种重要的图示方法，用于描述和分析制冷循环过程中的热力学性质变化。
本文将介绍制冷原理中压焓图的基本概念和应用。
2. 压焓图概述压焓图是一种在压力-焓坐标系下绘制的图形，用于分析和展示制冷系统中的热力学性质变化。
在压焓图中，横轴表示焓（即热含量）而纵轴表示压力。
通过绘制制冷循环过程的轨迹，可以直观地了解制冷系统中的性质变化。
3. 压焓图的绘制制冷系统的压焓图可以通过实际测量数据或理论计算得到。
一般情况下，制冷系统的工作流程可以分为压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个阶段。
根据不同的制冷循环类型，可以得到相应的压焓图。
下面以蒸氨制冷循环为例，简要介绍压焓图的绘制过程：1.根据制冷系统中的工质和工作参数，确定系统所处的工质状态点。
2.在压焓图上标出各个状态点，并相应地绘制系统的工作流程轨迹。
3.根据工质的热力学性质，计算各个状态点的焓值，并将其标在图上。
4.连接各个状态点，得到系统的工作流程轨迹。
4. 压焓图的应用压焓图在制冷领域中有广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景：4.1 制冷剂选择制冷剂的选择是制冷系统设计中的重要一环。
通过压焓图，可以对比不同制冷剂的性能指标，如蒸发温度、冷凝温度、压缩功率等。
利用压焓图中的等温线和等熵线分析，可以找到系统最优的制冷剂。
4.2 制冷循环分析压焓图可以帮助工程师对制冷循环过程进行详细的分析。
通过观察压焓图上的轨迹，可以判断制冷系统中存在的问题，如液态回流、过热过冷程度不合理等。
同时，可以对制冷系统的性能进行评估和优化。
4.3 热交换器设计在制冷系统中，热交换器是实现热量传递的关键设备。
通过压焓图，可以确定制冷循环中的热量传递过程。
通过计算不同状态点的焓差，可以确定热交换器的设计参数，如传热面积、换热系数等。
4.4 节能改造通过分析制冷循环中的能量流动和损失，可以找到节能改造的潜力。
空调制冷原理-压焓图
汽液共存
过冷
饱和
过热
焓
17
P-H 图简介 :
饱和区
饱和区 汽液混合物
18
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 液体
焓
19
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 蒸汽
焓
20
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
20% 液体 80% 蒸汽
焓
21
P-H 图简介 :
质量恒定
LATENT
22
P-H 图简介 :
39
在P-H图上描绘制冷循环:
节流装置
节流装置
压力
22.8 psia
节流装置 • 热力膨胀阀 • 节流孔板 • 浮球阀
6 psia
焓
40
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环
压力
冷凝器 节流装置
蒸发器
压缩机
焓
制冷剂将热 量排放给冷
却介质
制冷剂从负 荷吸收热量
41
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环效率
59
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
满液式蒸发器 (冷冻水在管内流动 ，制冷剂在管外)
60
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
挡液板 (阻止制冷剂液体
进入吸气管)
61
冷水机组工作原理(P-H图)
导流叶片 (冷量控制) 压力
焓
62
冷水机组工作原理(P-H图)
吸气管
TURNING VANES
SUCT PIPE
压缩机
压头
35
在P-H图上描绘制冷循环:
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（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，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
p
4’ 4
5’ 5
pk
3
2
p0
q0
q0
1
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
（1）单位制冷量
q0 h1 h5
q0
增加
) (h1 h5 ) (h5 h5 (2)单位容积制冷量 qv 增加
h1 h5 q v1 (3)理论比功 w0
' v
(1-13)
不变
(4)单位冷凝热
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B C 5 D 2
p
1 A
4
pk
3
2
5 单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
p0
q0
1
w
h
理论循环在p-h图上的表示
q0 (h1 h5 )
(2)单位容积制冷量
(1-13)
qv
减小
制冷原理及压焓图基本知识
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。
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。 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。 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
流程图
高温高压气体
冷凝器
低温高压气液 混合
压缩机
节流
低温低压气体
蒸发器
低温低压气液 混合
压缩机: 压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器
中低压、冷凝器中高压，是整个系统 的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器
中吸收的热量和压缩机消耗功所转化 的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节进
p0
1
h
理论循环在p-h图上的表示
END
谢 谢！
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、制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B 2
p
C
5 D
1 A
4
pk
3
2
5 制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
制冷原理及压焓图基本知识
杜波波 2011.8.16
制冷原理与压焓图图文详解
1）将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水；
2）贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形成液封阻隔蒸气。
膨胀阀的作用？
膨胀阀是截流元件的一种。来自冷凝器的高压液体流经膨胀阀后转变成低压的气
/液体混合物。
蒸发器中提供换热表面，使低压制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。在液态向气态的 转变过程中吸收潜热。这些潜热来自被冷却的载冷剂（冷冻水）。
饱和：某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混合状态。
过热：指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和温度的值 Nhomakorabea是过热 度。
过冷:指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值即是过冷度。 制冷循环示意图
蒸气压缩
高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。当高温气体与冷的管壁接触时，它首先释 放显热（过热）成为饱和气体。然后，将潜热释放给管内的冷却水之后，气态制 冷剂凝结成液体。
制冷原理与压焓图图文详解
发布时间：2018-04-1611:33
制冷一些概念和术语
T与C的换算
F=9/5C+32, C=5/9（F-32）
式中F-华氏温度，C-摄氏温度。
显热：显热即指引起物质温度变化的热量；如果加热某种物质，使其温度升高， 则加入的热量称为显热；同样地，如果冷却某种物质，使其温度降低，则释放的 热量也称为显热；显热可以通过温度的变化测量出来。
在冷凝过程中，制冷剂压力保持不变。
低温、低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入，压缩机将其压缩成高温、高压的制冷剂 蒸气。
蒸发器split:蒸发器饱和温度与蒸发器出水温度差。
蒸发器ran ge:蒸发器进、出水温度差。
冷凝器split:冷凝器饱和温度与冷凝器出水温度差。
制冷剂与压焓图
(CH3CH2CH2CH33)--R600 ；
异丁烷
(CH(CH3)3)--R600a 。从经济观点来看，它们
是出色的制冷剂，但易燃，安全性很差。
3.不饱和碳氢化合物类
• 它们的命名是在R后面先写“1”主要有： 乙烯: R1150， 丙烯: R1270。
4.氟里昂类(饱和碳氢化合物)
• 它是饱和碳氢化合物的卤族元素的衍生物总称，
• 制冷剂在制冷系统中状态只发生物理变化，没 有化学变化。如果系统不泄漏，制冷可以长期 循环使用。
二、常用制冷剂分类和命名
⑴ 1.无机物化合物 按 2.饱和碳氢化合物
⑵ 按
1.高温低压类
化 3.不饱和碳氢化合物 工
学 4.氟里昂
作
组 5.共沸溶液
成 分
6.非共沸溶液
温 2.中温中压类 度 压
类 7.有机化合物 8.环状有机化合物
4.2 制冷剂类别与环境保护
• 科学家的研究证实R11、R12、R13等氯氟烃化合物 （CFCs）制冷剂，当它们泄漏或排放后扩散到地球 的平流层中，会破坏臭氧层，结果使地球上生物遭 到紫外线的损害；另一方面，氯氟烃化合物的排放 会加剧地球的温室效应，会像二氧化碳那样使地球 温度升高。
• CFCs中含氯元素，对臭氧层具有最大的破坏作用， 是禁用制冷剂；而HCFCs中由于氢元素的存在，大大 减弱了对臭氧层的破坏作用，目前还可以继续使用， 属过渡制冷剂；至于无氯的HFCs，则不会对臭氧层 破坏，受到国际社会的重视，成为替代制冷剂。
3.5 中国正式加入《蒙特利尔议定书》
• 联合国环保组织1987年在加拿大蒙特利尔市召开会议， 36个国家和10个国际组织共同签署了《关于消耗大气臭 氧层物质的蒙特利尔议定书》，我国1992年正式宣布加 入修订后的《蒙特利尔议定书》。
制冷知识第四讲压焓图
第四讲压焓图压力：垂直于物体表面的作用力，单位牛顿（N）。
压强：单位面积所受到的作用力，单位帕（Pa）。
焓：物体内能与压力能之和。
单位焦（J）。
等压过程中，系统从外界所吸收的热量等于系统焓值的增加。
比焓：1kg某物质的焓值。
单位kj/kg。
在压焓图上，X轴所表示的单位为比焓。
Y轴所表示的单位为压强。
为缩小尺寸，提高低压表示的精度，故取对数。
熵：能与绝对温度的比值，表示热量转换成功的程度。
在绝热过程中系统的熵不变。
单位J/K。
系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。
这就是熵增加原理。
由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以熵增加原理也可表为：一个孤立系统的熵永远不会减少。
它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，当系统达到平衡态时，熵达到最大值。
熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，熵增加原理就是热力学第二定律。
温度：表征物体冷热程度的物理量。
标志着物体内部无规则运动的剧烈程度。
一切相互热平衡的系统，温度一定相同。
温标：表示温度数值的方法称为温标。
常用为摄氏温标与理想气体温标。
等温线：在气体区，液体区，都随压力下降温度直线下降，只有在饱和区内，与等压线重合，平行于X轴。
为此，通过压力与库温比较，可以知道蒸发温度是否正常（要加减系数），以判断故障。
干度：气液共存区域中，气态含量所占百分比称为干度。
当制冷剂在有限密闭空间内气液共存时，称为饱和状态。
饱和状态下的液体和蒸汽称为饱和液体与饱和蒸汽。
相态：物质所呈现的状态。
物质的三种形态又称为三种物相。
物态变化，简称相变。
三相点：物质三种物相同时存在，并达到平衡时的温度压力点。
每种物质，只有唯一的一个点。
水的三相点为0℃，610.5帕（绝对压力）。
是温标的校正点。
临界点：物质相态变化所达到的温度，压力状态点。
比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V"表示。
其数值是密度的倒数。
浅谈制冷剂的压-焓图
浅谈制冷剂的压-焓图以特定制冷剂的焓值Enthalpy(KJ/Kg)为横坐标，以压力Pressure(MPa)为纵坐标绘制成的线图称为该制冷剂的压-焓图。
为了缩小图的尺寸，并使低压区内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力的对数值LgP绘制，因此压-焓图又称LgP-E图。
LgP-E图中有两条比较粗的曲线，左边的一条称饱和液体线（Saturated Liquid)，右边的一条称干饱和蒸汽线(Saturated Vapor)，两条曲线向上延伸交于一点，称临界点（c.p.)。
因为一般制冷循环都在远离临界点以下进行，所以一些制冷剂的LgP-E图中临界点都未表示出。
饱和液体线与干饱和蒸汽线将LgP-E图分成三个区域：饱和液体线的左边------过冷液体区。
饱和液体线与干饱和蒸汽线之间------湿饱和蒸汽区；饱和状态下制冷剂蒸汽与液体的混合物称湿饱和蒸汽。
在湿饱和蒸汽中制冷剂蒸汽所占的重量比例称干度，用x表示。
制冷剂饱和液体的干度x=0，湿饱和蒸汽的干度0<x<1，干度x=1的饱和蒸汽也称干饱和蒸汽。
在饱和液体线与干饱和蒸汽线之间绘有等干度线1 / 7(Quality)。
干饱和蒸汽线的右边------过热蒸汽区。
Lgp-E图中，还绘有等温线（Temperature),等温线在湿饱和蒸汽区内与等压线P(LgP)重合；在过热蒸汽区，等温线与等压线分开，成为向右下倾斜的一组曲线；在过冷液体区，等温线则与等焓线（Enthalpy)重合。
图中还绘有等熵线（Entropy）和等容线（Volume）。
对R717（氨）制冷剂，由于实际使用的压力都在2 MPa以下，所以R717的LgP-E图只标明2 MPa以下的部分，并把湿饱和蒸汽区的中间部分去掉（实际计算时用不到），使图形清楚紧凑。
不同性质的制冷剂其LgP-E图的形状是不相同的。
综上所述，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)2 / 7其中等压线P(LgP)和等焓线（Enthalpy)由直角坐标系的纵、横坐标确定；其余的等熵线（Entropy）、等容线（Volume）、等干度线(Quality)、等温线（Temperature)则构成了各自的自然坐标系。
制冷剂的压焓图
制冷剂的压焓图在制冷工程中，最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。
该图纵坐标是绝对压力的对数值lgp (图中所表示的数值是压力的绝对值)，横坐标是比焓值h。
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 、六组等参数线制冷剂的压-焓图中共有八种线条：等压线P、等焓线、饱和液体线等熵线等容线、干饱和蒸汽线、等干度线等温线（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。
（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。
制冷剂与压焓图ppt课件
表1：共沸制冷剂的组成和沸点
代号 组分
R500 R501 R502 R503 R504 R505 R506 R507
对于HCFCs：发达国家，从1996年起冻结生产量，2004年开始 削减，2020年完全停用；发展中国家，从2016年开始冻结生产 量，2040年完全停用。以上时间表可能还会提前。 R12, R22 目前已禁止使用,
• R134a 日本和美国的无氟替代制冷剂, • R600a 我国最佳无氟替代制冷剂.
• 1973年，美国化学家马里奥·莫利纳首次提出氟里昂对臭氧层有 影响。氟里昂是一种氟氯烃，在冰箱和空调器中已经做了20多年 的制冷剂。但是当时没有学者测试臭氧层厚度，也没有多少臭氧 层研究，各国政府没有在意。 臭氧层空洞是在做南极研究时逐 步发现。这些研究在地面和空中一起测量，由各国合作测量。
3.3 臭氧层破坏原因实验
• 近地面10公里以内的对流层臭氧约占总臭氧15%， 对流层臭氧增加,会增强温室效应。
平流层
3.1 臭氧层被破坏的危害
• 1.会影响人类的健康。 臭氧层被破坏后，其吸收紫外线的能力 大大降低，使得人类接受过量紫外线辐射的机会大大增加了。一 方面，过量的紫外线辐射会破坏人的免疫系统，使人的自身免疫 系统出现障碍，患呼吸道系统传染性疾病的人数大量增加；另一 方面，过量的紫外线辐射会增加皮肤癌的发病率。据统计，全世 界范围内每年大约有10万人死于皮肤癌，大多数病例与过量紫外 线辐射有关。臭氧层的臭氧每损耗1％，皮肤癌的发病率就会增 加 2％。另外，过量紫外线辐射还会诱发各种眼科疾病，如白内 障、角膜肿瘤等。
压焓图
两相比例由干度x确定
定义
干饱和蒸汽质量 x?
＝
mv
湿饱和蒸汽质量
mv ? mf
Quality
干饱和蒸汽
对干度x的说明：
饱和水
x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽
0≤x ≤1
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
? 对于理论循环，离开蒸发器、进入压缩机的 制冷剂蒸汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽； 离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是冷凝压力 下的饱和液体；
? 等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过 程；
? 等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压 过程
? 等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流 前后焓值相等：
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
注意：
环境压力一般为 barometer
h
大气压，但不一定。
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
Condenser Expansion valve
Evaporator
Compressor
制冷循环和制冷系数
Coefficient of Performance
COP ? ? ? q2
w
1
?
T0环T境0 ? 1
T
T2
卡诺逆循环 Reversed Carnot cycleq1 w
?C
?
空调制冷 制冷原理 压焓图
②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 器中低压、冷凝器中高压，是整个
系统的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
无效过热循环
无效过热循环：过热过程中产生的冷量没有
被冷却介质所吸收。
（1）单位制冷量 q 0
不变
q0 (h1h5)
(1-13)
(2)单位容积制冷量 q v
qv
h1 h5 v1'
减小
(3)理论比功 w 0
增加
w0 h2' h1'
(4)单位冷凝热 q k 增加
qk h2' h4
(h2' h2)(h2h4)
压力降没有关系，只要没有气化。
（4）膨胀阀到蒸发器之间的管道
通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若 将它安装在被冷却空间内，传给管道的热量 将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的 传递使制冷减少，因而此段管道必须保温。
压力降也没关系。
（5）冷凝器
假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器 中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器时 制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压 力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制 冷系数下降。
（6）蒸发器
若保证蒸发器的出口压力不变，为克服蒸 发器中制冷剂的流动阻力，必须提高进蒸发器 时制冷剂的压力，这必然导致平均蒸发温度升
高，传热温差下降。
若保证传热温差不变，克服蒸发器中制 冷剂的流动阻力，这必然导致压缩机的吸气 压力下降，吸气比容增大，压力比增大，压
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)(1)
p
4 pk 3 2 2’ 5 p0 1 1’ q0 q0
h 过热循环在p-h图上的表示
过热循环分有效过热和无效过热两种情况
有效过热循环
有效过热循环：过热过程中产生的冷量也为
被冷却介质所吸收。
（6）蒸发器
若保证蒸发器的出口压力不变，为克服蒸 发器中制冷剂的流动阻力，必须提高进蒸发器 时制冷剂的压力，这必然导致平均蒸发温度升
高，传热温差下降。
若保证传热温差不变，克服蒸发器中制 冷剂的流动阻力，这必然导致压缩机的吸气 压力下降，吸气比容增大，压力比增大，压
缩机耗功增加，制冷量减小，制冷系数下降。
（7）压缩机
在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。 而实际上，整个过程是一个压缩指数 在不断 变化的多变过程。另外，由于压缩机气缸中有 余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道 出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压 缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率 增大。
p 4 5
pk
3 2s 2
p0 0
第一讲
单级蒸气压缩制冷循环
1 单级压缩制冷的理论循环 2 单级压缩制冷的实际循环 3 工况与性能
1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
1.1 系统与循环 1.2 压焓图 1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示 1.4 单级蒸气压缩式制发制冷构成循环的四个基本过程是：
0 h1 h4 1 h1 h4 Tk T0
c h2 h1 Tk 1 h2 h1 T0
T0
(1-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷剂压焓图说明
制冷剂压-焓图(lgP-h图)介绍制冷剂的热力学性质可通过热力参数之间的关系来描述，而制冷剂的热力参数之间的关系是通过实验方法测定出来的，一般用热力学性质图、表来表示。
制冷剂的lgP—h图：(又称莫里尔图(Molliev Diagram)）图中：K ——临界点 P ——等压线 h ——等焓线 t ——等温度线s ——等熵线 v ——等比容线 x ——等干度线在lgP—h图上任意一点都能表示制冷剂的一种热力状态，在一个状态点上，制冷剂具有确定的压力、温度、比容、焓和熵，以及蒸气所占的比例，即干度值X。
X = 制冷剂蒸气质量 / 制冷剂总质量饱和液体线（X=0）：在lgP—h图上，将不同温度下的饱和液体的各点连接起来的曲线叫做饱和液体线。
在饱和液体线上的各点所表示的是制冷剂饱和液体在此点压力下的饱和温度。
干饱和蒸气线（X=1）：在lgP—h图上，将不同温度下的干饱和蒸气的各点连接起来的曲线叫做干饱和蒸气线。
在干饱和蒸气线上的各点所表示的是制冷剂干饱和蒸气在此点压力下的饱和温度。
饱和液体线和干饱和蒸气线均为粗实线，相交于临界点，这两条线将lgP—h图分成三个区域。
饱和液体线左边是过冷液体区，干饱和蒸气线右边是过热蒸气区，两条曲线中间的区域为饱和区，也就是湿蒸气区，在这个区域内的制冷剂为饱和状态，区域内各点上的饱和蒸气均为湿蒸气。
等温线（t）：将表示温度相同的各点用点划线连接起来成一条折线，这条折线就是等温线。
等温线在过冷液体区为竖直线，与等焓线重合；在湿蒸气区为水平直线，与等压线重合；在过热蒸气区为向右下方向的曲线。
等比容线（v）：将比容相同的各点用虚线连接起来的曲线叫做等比容线。
等熵线（h）：将熵值相同的各点用细实线连接起来的曲线叫做等熵线。
等干度线（x）：在饱和区内将干度相同的点连接而成的曲线叫做等干度线。
在lgP—h图中，箭头所指的方向表示各参数数值增加的方向。
另外，可以根据任意两个状态参数就能确定其在lgP—h图上的状态点，通过这个点，就可以查出其它几个状态参数。
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压缩机
压头
焓
压 - 焓图
压力
冷凝器
焓
压 - 焓图
压力 制冷剂把热量传给外界
冷凝器
焓
压 - 焓图
压力 制冷剂把热量传给外界
冷凝器
焓
压 - 焓图
压力
截流元件
焓
压 - 焓图
压力
截流元件
•热力膨胀阀 热力膨胀阀 •孔 板 孔
焓
压 - 焓图
压力
冷凝器
截流元件
蒸发器
焓
压 - 焓图
压力 制冷剂把热量 冷凝器 传给外界
这种物质“状态的 改变”可以是固态和液 这种物质“ 改变” 态之间的转变， 态之间的转变，也可以是液态和气态之间 的转变
潜热还是显热? 潜热还是显热
• 与前面一页相比发生了什么样 的变化？ 的变化？ • 该过程伴随着哪种热量变化？ 该过程伴随着哪种热量变化？
32o
潜热
32o
32o
什么叫制冷? 什么叫制冷
1.5 PSIG 86.4 PSIG 143.6 PSIG
R-11
R-134a
R-22
专用名词和术语
饱和点: 指某种物质在指定压力下的沸腾温度。 饱和点 指某种物质在指定压力下的沸腾温度。 饱和: 某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混 饱和 某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气 液混 合状态。 合状态。 过热: 指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和 过热 指某种气态物质，其温度高于其饱和温度， 温度的值即是过热度。 温度的值即是过热度。 过冷: 指某种液体温度低于其饱和温度， 过冷 指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值 即是过冷度。 即是过冷度。
图上标出， 将以上各点在 PH 图上标出，并计算下列参数 1) 排热 2) 制冷效果 3) C.O.P
压 - 焓图
基本循环
例 2 吸气压力 吸气温度 液体管线温度 排气压力 75psia 50 F 90 F 250psia
将这些点画出， 将这些点画出，并回答下列问题 总的过冷度是多少? 1) 总的过冷度是多少? 过冷引起的系统的差别是什么? 2) 过冷引起的系统的差别是什么? 如果排气 350psia，没有过冷，会对系统有何影响? 3) 如果排气压力增加到 350psia，没有过冷，会对系统有何影响?
系统分析
看下列练习，你是否能够进行系统运行分析。 看下列练习，你是否能够进行系统运行分析。
R22 系统运行数据记录分析
请看下列一个R22冷水机组的运行 冷水机组的运行 请看下列一个 记录， 记录，根据实际读数与设计参数的比 对系统的运行情况做评价较，对系统的运行情况做评价
问题？ 问题？
压焓图
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
这是什么过程？ 这是什么过程？
焓
压 - 焓图
压力
增加一个过冷器
制冷效果
焓
压 - 焓图
压力
增加一个过冷器
制冷效果
焓
压 - 焓图
压力
增加一个过冷器 增加了制冷效果 制冷效果
焓
压 - 焓图
压力
增加一个过冷器 增加了制冷效果 能效比增大 制冷效果
焓
压 - 焓图
例 5 图上， 将下列参数绘制在 PH 图上，并计算系统制冷 量，压缩机实际吸气量是 8000cu.ft/min. 吸气压力 吸气温度 排气温度 排气压力 20psia 0 F 80 F 200psia
制冷是释放热量的过程 例1：将显热释放，使冷冻水的温度从 F 降 ：将显热释放，使冷冻水的温度从54 低至 44 F. 例2：将潜热释放，使32 F的水转变为 32 F的 ：将潜热释放， 的水转变为 的 在整个转变过程中温度不变。 冰。在整个转变过程中温度不变。
什么叫制冷? 什么叫制冷
制冷机组的重要组成部分有哪些? 制冷机组的重要组成部分有哪些 1) 压缩机 2) 冷凝器 3) 膨胀阀 4) 蒸发器 5) 制冷剂
压力 – 焓 图
压力
焓
压 - 焓图
压力
热容量 (BTU / lb.) 焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
气——液混合区
焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
100% 液体
焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
100% 气体
焓压Leabharlann - 焓图压力焓压 - 焓图
例4 如果我们利用例 3 的系统参数，并且知道压缩机的容积流 量为 500cu.ft/min.，我们系统的冷量是多少? 焓 Enthalpy=67btu/lb 比容 Specific volume=1.3cu.ft/lb 实际容积流量 Actual volume=500cu.ft/lb 质量流量 Mass flow lbs/min = actual volume/specific volume 冷量 Capacity btu/min=lbs/min x btu/lbs Btu’s/min / 200 = Tons refrigeration 500/1.3 = 384.6lb/min 384.6 x 67 = 25,769 btu/min 25,769/200 = 128.8 tons
截流元件
蒸发器
制冷剂从负荷吸收热量 焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
44
焓
压 - 焓图
压力
44 °
焓
压 - 焓图
压力
54 °
44 °
焓
压 - 焓图
压力
95 ° 54 °
44 °
焓
压 - 焓图
压力
冷却塔
95 ° 54 °
44 °
焓
压 - 焓图
压力
冷却塔
85 95 ° 54 44 °
焓
压力
20% 液体 80% 气体 液体,
焓
压 - 焓图
压力
焓
压 - 焓图
压力
蒸发器
焓
压 - 焓图
压力
蒸发器
制冷剂从负荷吸收热量
焓
压 - 焓图
压力
蒸发器
制冷剂从负荷吸收热量
焓
压 - 焓图
压力
蒸发器
制 冷 效 果
焓
压 - 焓图
压力
蒸发器
焓
压 - 焓图
压力
压缩机
焓
压 - 焓图
压力
压缩机
焓
压 - 焓图
压 - 焓图
基本循环
例 3 吸气压力 吸气温度 液体管线温度 排气压力 40psia 15 F 90 F 250psia
绘出这些新的点， 绘出这些新的点，并回答下列问题 如果吸气压力减小， 制冷效果）会如何变化? 1) 如果吸气压力减小，R.E （制冷效果）会如何变化? 如果吸气压力减小， 会如何变化? 2) 如果吸气压力减小，H.O.C 会如何变化?
什么叫制冷? 什么叫制冷
制冷系统是如何工作的? 制冷系统是如何工作的
在基本制冷循环示意图上， 在基本制冷循环示意图上，从压缩 机排气点开始。 机排气点开始。
蒸气压缩
冷却塔
冷凝器
马达
压缩机
膨胀阀
蒸发器
什么叫制冷? 什么叫制冷
高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。 高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。 当高温气体与冷的管壁接触时， 当高温气体与冷的管壁接触时，它首先释放 显热（过热）成为饱和气体。然后， 显热（过热）成为饱和气体。然后，将潜热 释放给管内的冷却水之后， 释放给管内的冷却水之后，气态制冷剂凝结 成液体。 成液体。
蒸气压缩
冷却塔
冷凝器
马达
压缩机
膨胀阀
蒸发器
什么叫制冷? 什么叫制冷
低温、 低温、低压的制冷剂蒸气被压缩机 吸入，压缩机将其压缩成高温、 吸入，压缩机将其压缩成高温、高压的 制冷剂蒸气。 制冷剂蒸气。
蒸气压缩
冷却塔
冷凝器
马达
压缩机
膨胀阀
蒸发器
更多的名词和术语
蒸发器 split : 蒸发器饱和温度与蒸发器出水温度差 蒸发器进、 蒸发器 range : 蒸发器进、出水温度差 冷凝器 split: 冷凝器饱和温度与冷凝器出水温度差 冷凝器进、 冷凝器 range: 冷凝器进、出水温差
什么叫制冷? 什么叫制冷
压缩机的作用是什么? 压缩机的作用是什么
压缩机有两大重要作用 1) 使制冷剂在系统中循环 2) 将低压的制冷剂蒸气压缩至较高的冷凝压 力，以便于凝结成液体
什么叫制冷? 什么叫制冷
在冷凝器中发生了什么样的变化? 在冷凝器中发生了什么样的变化
冷凝器提供了换热表面和贮存空间用于: 冷凝器提供了换热表面和贮存空间用于 1)将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水 将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水 2) 贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形 成液封阻隔蒸气
压力 / 温度 对照图
在大气压力(14.7PSIA)下，下列 下 在大气压力 制冷剂的沸点为： 制冷剂的沸点为： R-11 R-123 R-12 R-134a R-22 = + 75o = + 82o = - 21o = - 15o = - 41o
80°F时的 ° 时的 饱和状态) 蒸气压力 (饱和状态 饱和状态
什么叫制冷? 什么叫制冷
什么是制冷剂? 什么是制冷剂
制冷剂是一种物质， 制冷剂是一种物质，它可以在一定的温 度下蒸发，从液态转变成气态， 度下蒸发，从液态转变成气态，同时吸收热 量达到制冷目的。通常要得到70 量达到制冷目的。通常要得到 ~150 F冷 冷 冻水的话，蒸发温度通常在40 冻水的话，蒸发温度通常在 ~80 F。该蒸 。 发过程的压力一定要合理。 发过程的压力一定要合理。 制冷剂必须根据实际的温度需要来选择。 制冷剂必须根据实际的温度需要来选择。