理论制冷循环资料重点

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
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）
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。
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。
单级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
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' 3 Pk tk
2
tgl
PO
4
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。
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。
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
（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
百度文库
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：
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。
• 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