制冷原理与技术PPT课件
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失
▪ 热交换过程为等压过程，而非等温过程
2021/3/9
授课：XXX
14
2021/3/9
授课：XXX
15
三、压焓图（一点两线三区五状态）
▪ 等压线 — 水平线 ▪ 等焓线 — 垂直线 ▪ 等干度线 — 湿蒸气区域内曲线 ▪ 等熵线 — 向右上方大斜率曲线 ▪ 等容线 — 向右上方小斜率曲线 ▪ 等温线 — 垂直线（液相区）→水平线（两相区）
▪ 为什么制冷系统带液体过冷？
带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。
2021/3/9
授课：XXX
23
1、几个基本概念
▪ 过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和
温度的过冷液体的温度。
▪ 过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱
和液体温度之差。
▪ 过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过
冷循环。
2021/3/9
授课：XXX
24
P
2. 过冷循环
PK
3' 3 Pk tk
▪ 制冷剂体积流量VR: VR=MR*v1
2021/3/9
授课：XXX
19
▪ 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
2021/3/9
授课：XXX
20
▪ 制冷系数ε0：
▪ 蒸发器：介质气化，吸收外界热量，实现对
外制冷的换热设备。
▪ 冷凝器:介质由气态冷凝为液态，使介质可以
再次气化制冷的换热设备。
▪ 压缩机:为使介质在自然环境下冷凝，而改变
介质状态的动力设备。（实现了热量从低温物 体向高温环境转移）
▪ 节流机构:维持系统高低压共存的设备。
2021/3/9
授课：XXX
→向右下方弯曲（过热蒸气区）
2021/3/9
授课：XXX
16
四、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
2021/3/9
授课：XXX
17
五、状态点的确定
▪ 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
等熵压缩；
▪ 冷凝器：输出热量；等压放热； ▪ 节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量；
等焓节流；
▪ 蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；等压吸热。
2021/3/9
授课：XXX
13
二、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：压缩机吸气状态为干饱和蒸气 ▪ 节流阀代替了膨胀机：简化了设备，但会造成节流损
制冷技术
单级蒸气压缩式制冷的基本原理
2021/3/9
授课：XXX
1
一、热力学基本定律
▪ 热力学第一定律：能量守恒和转换定律 ▪ 热力学第二定律：能量贬值原理
不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
人工制冷： 低温物体
热量 外界补偿
高温物体
2021/3/9
授课：XXX
2
二、完成制冷循环的设备组成及其工作
热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循
环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。
c ≤1
η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。
2021/3/9
授课：XXX
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制冷技术
单级蒸气压缩式制冷的理论循环
2021/3/9
授课：XXX
12
一、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；
3
三、理想制冷循环
恒温热源理想循环
1.逆卡诺循环
T
TK
3
TO
4
2
1
S
1-2 等熵压缩 T0→Tk 耗功w1 2-3 等温放热qk=Tk（sa-sb） 3-4 等熵膨胀 Tk→T0 做功w2 4-1 等温膨胀吸热q0=T0（sa-sb）
两个恒温热源 两个等温过程 两个等熵过程
2021/3/9
授课：XXX
冷却剂的温度状况，而与制冷剂性质无关。
2021/3/9
授课：XXX
8
四、逆卡诺循环难以实现：
▪ 湿蒸气区域内进行 ▪ 设备：蒸发器
冷凝器 压缩机 膨胀机
湿压缩 无传热温差 无传热温差 无摩擦运动 不经济，且难以加工
2021/3/9
授课：XXX
9
五、有传热温差的制冷循环
Tk’ — 冷却介质的温度 T0’ — 被冷却介质的温度 逆卡诺循环：1’-2’-3’-4’-1’
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
▪ 热力完善度η ：
0 h1h4TkT0 c h2h1 T0
2021/3/9
授课：XXX
21
制冷技术
带液体过冷、蒸气过热、回热系统 单级蒸气压缩式制冷循环
2021/3/9
授课：XXX
22
一、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。
4
2. 循环结果
▪ 从被冷却介质吸热q0（单位制冷量）； ▪ 向冷却介质放热qk； ▪ 循环净耗功 w0＝qk－q0
2021/3/9
授课：XXX
5
3. 制冷系数
c
q0 w0
To Tk T0
▪ 大小只取决于两个热源的温度；
▪ T0↗或Tk↘
ε↗
2021/3/9
授课：XXX
6
变温热源理想循环
劳仑兹循环
2021/3/9
授课：XXX
18
六、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
a-b 等熵压缩 b-c 变温放热(可逆多变压缩) c-d 等熵膨胀 d-a 变温吸热(可逆多变膨胀)
两个变温热源 两个变温过程 两个等熵过程
2021/3/9
授课：XXX
7
劳仑兹循环
劳仑兹循环的制冷系数等于一个以放热平均温
度和吸热平均温度来自百度文库高、低温热源温度的等效
逆卡诺循环的制冷系数，仅取决于被冷却物和
Tk — 冷凝器中制冷剂的温度 T0 — 蒸发器中制冷剂的温度 有传热温差的循环：1-2-3-4-1 耗功量增加：阴影面积 制冷量减少：1-1’-4’-4-1
T
Tk
Tk
3
2
Tk'
3'
2'
T0
T0'
4'
1'
T0
4
1
0
b
as
图1-2 有传热温差的制冷循环
2021/3/9
授课：XXX
10
六、有传热温差的制冷循环的制冷系数 小于逆卡诺循环的制冷系数
▪ 热交换过程为等压过程，而非等温过程
2021/3/9
授课：XXX
14
2021/3/9
授课：XXX
15
三、压焓图（一点两线三区五状态）
▪ 等压线 — 水平线 ▪ 等焓线 — 垂直线 ▪ 等干度线 — 湿蒸气区域内曲线 ▪ 等熵线 — 向右上方大斜率曲线 ▪ 等容线 — 向右上方小斜率曲线 ▪ 等温线 — 垂直线（液相区）→水平线（两相区）
▪ 为什么制冷系统带液体过冷？
带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。
2021/3/9
授课：XXX
23
1、几个基本概念
▪ 过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和
温度的过冷液体的温度。
▪ 过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱
和液体温度之差。
▪ 过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过
冷循环。
2021/3/9
授课：XXX
24
P
2. 过冷循环
PK
3' 3 Pk tk
▪ 制冷剂体积流量VR: VR=MR*v1
2021/3/9
授课：XXX
19
▪ 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
2021/3/9
授课：XXX
20
▪ 制冷系数ε0：
▪ 蒸发器：介质气化，吸收外界热量，实现对
外制冷的换热设备。
▪ 冷凝器:介质由气态冷凝为液态，使介质可以
再次气化制冷的换热设备。
▪ 压缩机:为使介质在自然环境下冷凝，而改变
介质状态的动力设备。（实现了热量从低温物 体向高温环境转移）
▪ 节流机构:维持系统高低压共存的设备。
2021/3/9
授课：XXX
→向右下方弯曲（过热蒸气区）
2021/3/9
授课：XXX
16
四、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
2021/3/9
授课：XXX
17
五、状态点的确定
▪ 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
等熵压缩；
▪ 冷凝器：输出热量；等压放热； ▪ 节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量；
等焓节流；
▪ 蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；等压吸热。
2021/3/9
授课：XXX
13
二、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：压缩机吸气状态为干饱和蒸气 ▪ 节流阀代替了膨胀机：简化了设备，但会造成节流损
制冷技术
单级蒸气压缩式制冷的基本原理
2021/3/9
授课：XXX
1
一、热力学基本定律
▪ 热力学第一定律：能量守恒和转换定律 ▪ 热力学第二定律：能量贬值原理
不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
人工制冷： 低温物体
热量 外界补偿
高温物体
2021/3/9
授课：XXX
2
二、完成制冷循环的设备组成及其工作
热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循
环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。
c ≤1
η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。
2021/3/9
授课：XXX
11
制冷技术
单级蒸气压缩式制冷的理论循环
2021/3/9
授课：XXX
12
一、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；
3
三、理想制冷循环
恒温热源理想循环
1.逆卡诺循环
T
TK
3
TO
4
2
1
S
1-2 等熵压缩 T0→Tk 耗功w1 2-3 等温放热qk=Tk（sa-sb） 3-4 等熵膨胀 Tk→T0 做功w2 4-1 等温膨胀吸热q0=T0（sa-sb）
两个恒温热源 两个等温过程 两个等熵过程
2021/3/9
授课：XXX
冷却剂的温度状况，而与制冷剂性质无关。
2021/3/9
授课：XXX
8
四、逆卡诺循环难以实现：
▪ 湿蒸气区域内进行 ▪ 设备：蒸发器
冷凝器 压缩机 膨胀机
湿压缩 无传热温差 无传热温差 无摩擦运动 不经济，且难以加工
2021/3/9
授课：XXX
9
五、有传热温差的制冷循环
Tk’ — 冷却介质的温度 T0’ — 被冷却介质的温度 逆卡诺循环：1’-2’-3’-4’-1’
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
▪ 热力完善度η ：
0 h1h4TkT0 c h2h1 T0
2021/3/9
授课：XXX
21
制冷技术
带液体过冷、蒸气过热、回热系统 单级蒸气压缩式制冷循环
2021/3/9
授课：XXX
22
一、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。
4
2. 循环结果
▪ 从被冷却介质吸热q0（单位制冷量）； ▪ 向冷却介质放热qk； ▪ 循环净耗功 w0＝qk－q0
2021/3/9
授课：XXX
5
3. 制冷系数
c
q0 w0
To Tk T0
▪ 大小只取决于两个热源的温度；
▪ T0↗或Tk↘
ε↗
2021/3/9
授课：XXX
6
变温热源理想循环
劳仑兹循环
2021/3/9
授课：XXX
18
六、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
a-b 等熵压缩 b-c 变温放热(可逆多变压缩) c-d 等熵膨胀 d-a 变温吸热(可逆多变膨胀)
两个变温热源 两个变温过程 两个等熵过程
2021/3/9
授课：XXX
7
劳仑兹循环
劳仑兹循环的制冷系数等于一个以放热平均温
度和吸热平均温度来自百度文库高、低温热源温度的等效
逆卡诺循环的制冷系数，仅取决于被冷却物和
Tk — 冷凝器中制冷剂的温度 T0 — 蒸发器中制冷剂的温度 有传热温差的循环：1-2-3-4-1 耗功量增加：阴影面积 制冷量减少：1-1’-4’-4-1
T
Tk
Tk
3
2
Tk'
3'
2'
T0
T0'
4'
1'
T0
4
1
0
b
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图1-2 有传热温差的制冷循环
2021/3/9
授课：XXX
10
六、有传热温差的制冷循环的制冷系数 小于逆卡诺循环的制冷系数