理论制冷循环资料重点

饱和蒸汽：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。
湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
饱和液体：一定压力下，温度等于对应饱和温度的液体。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的液体。
未饱和液体：一定压力下，温度低于对应饱和温度的液体。 或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的液体。
p
压缩机吸气状态为干饱和蒸气
pk
3
• 节流阀代替了膨胀机：
p0
简化了设备，但会造成节流损失
4
2 1
• 热交换过程为等压过程，而
非等温过程
实现三个相区都能完成热交换
0
h3=h4
h1 h2 h
蒸气压缩制冷理论循环p h图
液体过冷
• 什么是液体过冷？
制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，将液态 制冷剂再降温成为过冷液体的做法。
过冷循环热力计算
冷藏库需制冷量55kW，用氟利昂22，蒸发温度to=-10℃， 冷凝温度tk=40℃。设计时采用两种方案：一单级蒸气压 缩式制冷理论循环；一种过冷循环，过冷度5℃。比较两 个制冷循环的性能。
Po 1 to
h
• 1-2 （压缩机）： 等熵压缩
• 2-3 （冷凝器） ： 等压冷凝放热
• 3-3’ （过冷*） ：等压过冷放热
• 3’-4 （节流阀） ： 等焓节流
• 4-1 （蒸发器） ： 等压吸热制冷
实现方法
• 冷凝器后装过冷器； • 设计，选型时，适当增大冷凝器面积； • 制冷系统中设置回热器，采用回热循环。
理论制冷循环的压焓图
压焓图的作用：p
• 确定状态参数 pk
3
• 表示热力过程 p0
4
2 1
• 分析能量变化
0
h3=h4
h1 h2 h
蒸气压缩制冷理论循环p h图
状态点的确定
选用制冷剂的压焓图 制冷工作条件：Po和Pk • 1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 • 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点 • 2点: Pk等压线与s1等熵线交点 • 4点： Po等压线与h3等焓线交点
三区• ： 过冷液体区：饱和液体线左侧区域
湿饱和蒸汽区：饱和液与饱和蒸气之间 区域 过热蒸汽区：饱和蒸汽线右侧区域 五态： 未饱和液体状态：过冷区内任一点 饱和液体状态：饱和液体线上任一点
湿饱和蒸汽状态：湿饱和蒸汽区内任一 点 干饱和蒸汽状态：饱和蒸汽线上任一点 过热蒸汽状态：过热蒸汽区内任一点 六组等参数线群为： 等压线：与横坐标平行的水平线 等焓线：与纵坐标平行的垂直线 等温线（T）：在过冷区内近于垂直h轴； 在湿蒸汽区为水平线；在过热蒸汽区则 弯曲下。 等熵线：向右上方倾斜的实线。 等比容线：右上方倾斜虚线。 等干度线；湿蒸汽区内近似平行于饱和 液体线或饱和蒸气线的线。
一点 两线 三区 五态
一点 物质的临界点 两线 饱和蒸汽状态连线（上界限线）
饱和液体状态连线（下界限线） 三区 汽态区：上界限线与临界等温线上段右侧区域
液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域
五态 过热蒸汽：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。
或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。
（kW）
单位理论功 wo h2 h1 170
（kJ/kg）
压缩机理论耗功率 No MR wo 3 （kW）
理论制冷系数 热力完善度 c
o
Qo ToN o
Tk - To
6.67
273
273 5
40 273 5
7.94
o 84%
c
理论制冷循环的特点（对比理想制冷循环）
• 干压缩代替了湿压缩：
• 单位冷凝负荷qk ：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出
的热量 。
qk＝h2－h3
• 单位理论压缩功w0 ：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所
消耗的压缩功 。
w0＝h2－h1
• 制冷系数ε0：
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
• 热力完善度η ： 0 h1 h4 Tk T0 c h2 h1 T0
例题：某空气调节系统需制冷量20kW，假定循环为单级蒸气压缩式
制冷理论基本循环，且选用氨作为制冷剂，工作条件为：蒸发温 度
to=5℃，冷凝温度tk=40℃。试对该理论制冷循环进行热力计算。
解: h1=1460（kJ/kg） h2=1630（kJ/kg） h3=h4=380（kJ/kg） v1=0.245（m3/kg）
理论制冷循环的热力计算
• 单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物
体吸收的热量 。
q0＝h1－h4 • 单位体积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按
吸气状态计），在蒸发器中所产生的制冷量 。 qv＝q0 / v1＝（h1－h4）/v1
• 制冷剂质量流量MR： MR=Qo / q0 • 制冷剂体积流量VR: VR=MR*v1
单位质量制冷量 qo h1 h4 1080 单质体位量积容流流积量量制MVR冷R MQq量oOR q10.v0108.5q001o45 4446 .9 单位冷凝热负荷 qk h2 h3 1250
（kJ/kg） （kJ/m3） （kg/s） （m3/s） （kJ/kg）
冷凝器热负荷 Qk MR qk 23
• 液体过冷有什么优势？
带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。
1、几个基 本概念
• 过冷温度： 节流前被降温到低于饱和温度的过冷液体温度。 • 过冷度：过冷温度和其压力所对应的饱和液体温度之差。 • 过冷循环： 带有液体过冷的循环称为液体过冷循环。
P
过冷循环
PK
3'蒸气压缩式制冷理论循环 •
•
液相区
气相区
•
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
理论制冷循环
• 压缩机：制冷系统的心脏，压缩
和输送制冷剂蒸气；等熵干压缩； T
Tk
Tk
3
2
• 冷凝器：输出热量；等压放热； Tk'
3'
2'
T0
• 节流阀：节流降压，并调节进入 T0'
4'
1'
蒸发器的制冷剂流量；等焓节流； T0
4
1
• 蒸发器：吸收热量（输出冷量）
从而制冷；等压吸热。
0
b
as
图1-2 有传热温差的制冷循环