FE第七章制冷分析
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编号用字母R和其后数字(m-1)(n+1)(y)B(z)组成 当（m-1）= 0时不写出，z = 0 时字母B省略 例如：CCl3F 编号R11， CClF3 编号R13
CCFC3lBF2rC编C号lF2R编13号B1R11C4 HClF2 编号R22
氟利昂促进了制冷技术的发展。但到1970s，人 们发现氟利昂进入大气后会破坏臭氧层，并产生温 室效应。
低沸点组分作制冷剂 工质是二元溶液 高沸点组分作吸收剂
最常用的工质有：
① 氨—水二元溶液 氨为制冷剂，水为吸收剂
② 水—溴化锂二元溶液 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂 溴化锂极易溶于水，溴化锂水溶液有较强的 吸水能力。
3.蒸汽喷射式制冷
利用高压水蒸气在喷射器内高速喷射造成低压， 并使水在此低压下蒸发吸热的原理实现制冷。
（2） 氨（NH3）
是我国最广泛应用的制冷剂 按国家标准规定，无机化合物制冷剂:
编号数字为700加其分子量 因此，氨的制冷剂编号为R717
2．载冷剂
间接冷却装置需用载冷剂 载冷剂：将制冷系统产生的冷量传给被冷却物 体的中间介质 载冷剂条件：mp <最低工作温度；安全性好；
价廉易得；热容量大。 常用的载冷剂有三类： 水、盐水(NaCl,CaCl2)及有机物载冷剂(乙二醇)
（5）临界温度 应高些，常温可液化
（6）比容
要小，可↓压缩机尺寸
（7）安全性 无毒无腐蚀性,难燃难爆,化学稳定
（8）价格
低廉易得
目前，最常用的制冷剂为氨和氟利昂等
（1）氟利昂（Freon）
氟利昂：饱和烃的卤素取代物的总称 氟利昂按其组成可分为三类：
CFC--含氯的百度文库化碳 HCFC--含氢和氯 的氟化碳 HFC--含氢无氯的氟化碳 分子通式：Cm HnCl xFyBrz (n x y z 2m 2) 氟利昂的种类多，通常用编号以便于称呼
卡诺循环
η W Q1 Q2
Q1
Q1
1 T2 T1
T T1 1 T2 4
Q1 2
Q2 3
S
1→2 等温可逆膨胀， 2→3 绝热可逆膨胀
3→4 等温可逆压缩， 4→1 绝热可逆压缩 构成正循环：顺时针的热力循环
Q1=T1(S2-S1) Q2=T2(S2-S1)
1-2-3-4-1闭合线所围面积：对外所作之功
逆卡诺循环 也是由四个可逆过程组成
T3 T1
Q1 2
T2 4 Q2
1 S
1→2 绝热可逆压缩，等熵过程， T2升至T1 2→3 等温可逆压缩,熵减少,向热源(T1)放热Q1 3→4 绝热可逆膨胀，熵不变，T1降到T2 4→1 等温可逆膨胀,熵增加,由冷源(T2)吸热Q2
经过一个反循环，并工和质外从功冷W一源并吸向热热Q2源，放热Q1
单位容积制冷量Qv
Qv
Qm v0
h1 h4 v0
(J/m3 )
3.制冷剂循环量
qm
Φ0 Qm
Φ0 h1 h4
(kg/s)
qv
qmv0
Φ0v0 Qm
Φ0 Qv
(m 3/s)
4.制冷剂的放热量
Φc Φc Φc Φc qm (h2 h4 )
7-2 一般制冷方法
1.蒸汽压缩式制冷
应用最广泛的制冷方法 理想蒸汽压缩式制冷循环分四步：
饱和液体3
冷凝器
饱和蒸汽2（高温高压） 压缩机
膨胀阀
蒸发器
液体4（低温低压）
湿蒸汽1
1.绝热等熵压缩； 2.等温等压冷凝； 3.绝热等焓膨胀； 4.等温等压蒸发
2.吸收式制冷
以吸收器—发生器组代替压缩机 以热能代替机械能而工作
②若制冷剂蒸汽进压缩机前过热(1-1’) 蒸发过程则变为5’-5-1-1’ 压缩过程为等熵线1’-2’ 点1’由过热温度确定
7-4 蒸汽压缩式制冷的计算
1.制冷机的制冷量Φ 0
单位时间制冷剂从被冷却物体中所能取走的热量
Φ0表示制冷机的制冷能力，单位为W或kW 2.单位制冷量
单位质量制冷量Qm
Qm h1 h5 h1 h4 (J/kg)
氟利昂中: CFC类 对臭氧层的破坏能力最强 HCFC类 次之 HFC类 因不含氯而无破坏作用
为保护人类赖以生存的自然环境，1987年以来， 经过三次国际会议讨论，决定对R11，R12等15种 CFC物质及R10等5种物质到2010年完全停止生产,
对R22等34种HCFC物质从2020年起开始控制 现在，各国都在积极研究CFC的代用问题
制冷剂首先被冷却成干饱和蒸汽（2-3） 并进一步冷凝为饱和液体（3-4） 4-5为膨胀阀中的绝热节流过程
是个等焓过程 5-1表示蒸发器内的等压蒸发过程 两图比较可见，制冷循环在压焓图上表达更为简洁， 也便于过程能量变化的计算。
出现制冷剂过冷过热的情形
①若饱和液体受到过冷(4-4’) 则节流过程为虚线4’-5’ 蒸发过程为5’-5-1 点4’由过冷温度确定
横坐标：比焓h，纵坐标：lgp (直接读取的仍是p值)
除等压线,等焓线外，
过冷液体区
还绘出：
等温线（T = c）
等比容线（v = c） 等熵线（S = c） 等干度线（x = c ）
湿蒸汽区
过热蒸汽区
7.3B 蒸汽压缩式制冷的理论循环
膨胀阀
冷凝器 蒸发器
压缩机
1-2表示压缩机中的绝热压缩过程
2-3-4 是冷凝器中的等压冷却过程:
制冷因数： ε Q2
W
逆卡诺循环制冷因数：
εi
Q2 W
Q2 Q1 Q2
T2 T1 T2
7.1B 制冷剂和载冷剂
1.制冷剂 实现制冷循环的工作物质 对制冷剂的要求：
（1）汽化热 要大，↓制冷剂循环量
（2）冷凝压力 不应过高，省功
（3）沸点
应适当低，使压缩吸入压力适合
（4）凝固点 应低，适用温度范围较大
第七章
制冷
Refrigeration
第一节 制冷技术的理论基础 第二节 蒸汽压缩式制冷 第三节 食品冷冻 第四节 湿空气热力学 第五节 空气调节
第一节 制冷技术的理论基础
7-1 制冷的基本概念
7.1A 逆卡诺循环 7.1B 制冷剂和载冷剂
7-2 一般制冷方法
7-1 制冷的基本概念
7.1A 逆卡诺循环
广泛应用于空调
第二节 蒸汽压缩式制冷
7-3 蒸汽压缩式制冷循环
7.3A 压焓图 7.3B 蒸汽压缩式制冷的理论循环
7-4 蒸汽压缩式制冷的计算 7-5 蒸汽压缩式制冷设备和系统
7-3 蒸汽压缩式制冷循环
7.3A 压焓图
制冷剂的压焓图(lgp-h图)，又称莫里哀(mollier)图,
用这种图表达制冷循环图线简明,计算非常方便。
CCFC3lBF2rC编C号lF2R编13号B1R11C4 HClF2 编号R22
氟利昂促进了制冷技术的发展。但到1970s，人 们发现氟利昂进入大气后会破坏臭氧层，并产生温 室效应。
低沸点组分作制冷剂 工质是二元溶液 高沸点组分作吸收剂
最常用的工质有：
① 氨—水二元溶液 氨为制冷剂，水为吸收剂
② 水—溴化锂二元溶液 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂 溴化锂极易溶于水，溴化锂水溶液有较强的 吸水能力。
3.蒸汽喷射式制冷
利用高压水蒸气在喷射器内高速喷射造成低压， 并使水在此低压下蒸发吸热的原理实现制冷。
（2） 氨（NH3）
是我国最广泛应用的制冷剂 按国家标准规定，无机化合物制冷剂:
编号数字为700加其分子量 因此，氨的制冷剂编号为R717
2．载冷剂
间接冷却装置需用载冷剂 载冷剂：将制冷系统产生的冷量传给被冷却物 体的中间介质 载冷剂条件：mp <最低工作温度；安全性好；
价廉易得；热容量大。 常用的载冷剂有三类： 水、盐水(NaCl,CaCl2)及有机物载冷剂(乙二醇)
（5）临界温度 应高些，常温可液化
（6）比容
要小，可↓压缩机尺寸
（7）安全性 无毒无腐蚀性,难燃难爆,化学稳定
（8）价格
低廉易得
目前，最常用的制冷剂为氨和氟利昂等
（1）氟利昂（Freon）
氟利昂：饱和烃的卤素取代物的总称 氟利昂按其组成可分为三类：
CFC--含氯的百度文库化碳 HCFC--含氢和氯 的氟化碳 HFC--含氢无氯的氟化碳 分子通式：Cm HnCl xFyBrz (n x y z 2m 2) 氟利昂的种类多，通常用编号以便于称呼
卡诺循环
η W Q1 Q2
Q1
Q1
1 T2 T1
T T1 1 T2 4
Q1 2
Q2 3
S
1→2 等温可逆膨胀， 2→3 绝热可逆膨胀
3→4 等温可逆压缩， 4→1 绝热可逆压缩 构成正循环：顺时针的热力循环
Q1=T1(S2-S1) Q2=T2(S2-S1)
1-2-3-4-1闭合线所围面积：对外所作之功
逆卡诺循环 也是由四个可逆过程组成
T3 T1
Q1 2
T2 4 Q2
1 S
1→2 绝热可逆压缩，等熵过程， T2升至T1 2→3 等温可逆压缩,熵减少,向热源(T1)放热Q1 3→4 绝热可逆膨胀，熵不变，T1降到T2 4→1 等温可逆膨胀,熵增加,由冷源(T2)吸热Q2
经过一个反循环，并工和质外从功冷W一源并吸向热热Q2源，放热Q1
单位容积制冷量Qv
Qv
Qm v0
h1 h4 v0
(J/m3 )
3.制冷剂循环量
qm
Φ0 Qm
Φ0 h1 h4
(kg/s)
qv
qmv0
Φ0v0 Qm
Φ0 Qv
(m 3/s)
4.制冷剂的放热量
Φc Φc Φc Φc qm (h2 h4 )
7-2 一般制冷方法
1.蒸汽压缩式制冷
应用最广泛的制冷方法 理想蒸汽压缩式制冷循环分四步：
饱和液体3
冷凝器
饱和蒸汽2（高温高压） 压缩机
膨胀阀
蒸发器
液体4（低温低压）
湿蒸汽1
1.绝热等熵压缩； 2.等温等压冷凝； 3.绝热等焓膨胀； 4.等温等压蒸发
2.吸收式制冷
以吸收器—发生器组代替压缩机 以热能代替机械能而工作
②若制冷剂蒸汽进压缩机前过热(1-1’) 蒸发过程则变为5’-5-1-1’ 压缩过程为等熵线1’-2’ 点1’由过热温度确定
7-4 蒸汽压缩式制冷的计算
1.制冷机的制冷量Φ 0
单位时间制冷剂从被冷却物体中所能取走的热量
Φ0表示制冷机的制冷能力，单位为W或kW 2.单位制冷量
单位质量制冷量Qm
Qm h1 h5 h1 h4 (J/kg)
氟利昂中: CFC类 对臭氧层的破坏能力最强 HCFC类 次之 HFC类 因不含氯而无破坏作用
为保护人类赖以生存的自然环境，1987年以来， 经过三次国际会议讨论，决定对R11，R12等15种 CFC物质及R10等5种物质到2010年完全停止生产,
对R22等34种HCFC物质从2020年起开始控制 现在，各国都在积极研究CFC的代用问题
制冷剂首先被冷却成干饱和蒸汽（2-3） 并进一步冷凝为饱和液体（3-4） 4-5为膨胀阀中的绝热节流过程
是个等焓过程 5-1表示蒸发器内的等压蒸发过程 两图比较可见，制冷循环在压焓图上表达更为简洁， 也便于过程能量变化的计算。
出现制冷剂过冷过热的情形
①若饱和液体受到过冷(4-4’) 则节流过程为虚线4’-5’ 蒸发过程为5’-5-1 点4’由过冷温度确定
横坐标：比焓h，纵坐标：lgp (直接读取的仍是p值)
除等压线,等焓线外，
过冷液体区
还绘出：
等温线（T = c）
等比容线（v = c） 等熵线（S = c） 等干度线（x = c ）
湿蒸汽区
过热蒸汽区
7.3B 蒸汽压缩式制冷的理论循环
膨胀阀
冷凝器 蒸发器
压缩机
1-2表示压缩机中的绝热压缩过程
2-3-4 是冷凝器中的等压冷却过程:
制冷因数： ε Q2
W
逆卡诺循环制冷因数：
εi
Q2 W
Q2 Q1 Q2
T2 T1 T2
7.1B 制冷剂和载冷剂
1.制冷剂 实现制冷循环的工作物质 对制冷剂的要求：
（1）汽化热 要大，↓制冷剂循环量
（2）冷凝压力 不应过高，省功
（3）沸点
应适当低，使压缩吸入压力适合
（4）凝固点 应低，适用温度范围较大
第七章
制冷
Refrigeration
第一节 制冷技术的理论基础 第二节 蒸汽压缩式制冷 第三节 食品冷冻 第四节 湿空气热力学 第五节 空气调节
第一节 制冷技术的理论基础
7-1 制冷的基本概念
7.1A 逆卡诺循环 7.1B 制冷剂和载冷剂
7-2 一般制冷方法
7-1 制冷的基本概念
7.1A 逆卡诺循环
广泛应用于空调
第二节 蒸汽压缩式制冷
7-3 蒸汽压缩式制冷循环
7.3A 压焓图 7.3B 蒸汽压缩式制冷的理论循环
7-4 蒸汽压缩式制冷的计算 7-5 蒸汽压缩式制冷设备和系统
7-3 蒸汽压缩式制冷循环
7.3A 压焓图
制冷剂的压焓图(lgp-h图)，又称莫里哀(mollier)图,
用这种图表达制冷循环图线简明,计算非常方便。