12-制冷循环.
工程热力学思考题及答案 第十二章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第十二章制冷循环1.压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？答压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。
工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。
而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。
而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。
因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
2.压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？为什么？答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。
因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。
3.参看图12-5，若压缩蒸汽制冷循环按1-2-3-4-8-1运行，循环耗功量没有变化，仍为h2-h1，而制冷量却从h1-h5增大到h1-h8，显见是有利的．这种考虑错误何在？答：过程4-8熵减小，必须放热才能实现。
而4点工质温度为环境温度T，要想放热达到温度Tc （8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。
(如果有，就不必压缩制冷了)。
4.作制冷剂的物质应具备哪些性质？你如何理解限产直至禁用R11、R12这类工质？答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。
限产直至禁用R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。
5.本章提到的各种制冷循环有否共同点？若有，是什么？答：各种制冷循环都有共同点。
制冷循环能耗的评价指标 -回复
制冷循环能耗的评价指标-回复制冷循环能耗的评价指标主要是指能效比（COP）和能源利用率（EER）。
这两个指标是衡量制冷设备在工作过程中能源利用的效率高低的重要指标。
本文将一步一步回答关于这两个评价指标的相关问题，并对其应用进行探讨。
首先，能效比（COP），即“Coefficient of Performance”，是衡量制冷设备能耗效率的指标。
它定义为制冷量与所消耗的能量之比。
COP的数值越高，表示单位能量投入能够产生的制冷效果越高，从而表示设备的能源利用效率越高。
其次，能源利用率（EER），即“Energy Efficiency Ratio”，是指制冷设备每耗费一单位电能所提供的制冷效果。
换句话说，EER是指制冷设备在给定的工作条件下，每输入一单位能量，能够提供多少制冷量。
EER数值越高，表示设备的能源利用率越高。
接下来，我们将分别深入研究COP和EER这两个评价指标。
第一部分：能效比（COP）1. COP的计算公式是什么？COP = 制冷量/ 能耗2. 为什么COP是一个重要的评价指标？COP表示单位能量投入可以产生的制冷效果。
较高的COP说明设备可以在相同能源投入的情况下提供更多的制冷量，从而降低能源消耗和运行成本。
3. COP受什么因素影响？COP的数值受到很多因素的影响，包括制冷循环的工质选择、设备设计和工作条件等。
市场上的制冷设备通常会标注其额定COP，消费者可以根据这一指标来选择适合自己需求的设备。
第二部分：能源利用率（EER）1. EER的计算公式是什么？EER = 制冷量/ 能耗2. EER与COP之间有何区别？EER与COP都可以衡量能源利用效率，但EER是特指电力驱动的制冷设备的能效比，而COP可以适用于其他类型的能源驱动设备，如燃气驱动或蒸汽驱动的制冷设备。
3. EER在制冷设备评价中的应用有哪些？EER是一种常用的制冷设备性能指标，尤其适用于家用和商用空调系统。
在购买空调设备时，消费者通常会参考EER值来选择最节能的设备。
制冷循环
制冷剂在T-s图上的上、下界限线要陡峭，使冷 图上的上、下界限线要陡峭， 制冷剂在 图上的上 凝过程更接近定温放热过程， 凝过程更接近定温放热过程，并减少节流引起的 制冷能力下降 工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度， 工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度， 以免造成凝固栓塞 蒸气的比体积要小，工质的传热特性要好， 蒸气的比体积要小，工质的传热特性要好，以使 装置更紧凑 制冷剂溶油性好，化学性质稳定， 制冷剂溶油性好，化学性质稳定，与金属材料及 密封材料有良好的相容性，安全无毒， 密封材料有良好的相容性，安全无毒，价格低廉
12-3 压缩蒸气制冷循环
压缩蒸气制冷循环
采用低沸点物质作制冷剂， 采用低沸点物质作制冷剂，利用在湿蒸气区定压 即定温的特性，在低温下定压气化吸热制冷， 即定温的特性，在低温下定压气化吸热制冷，可 以克服压缩空气制冷循环的缺点 理论上可以实现压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环， 理论上可以实现压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环， 但为利于压缩及增加制冷量，使工质气化到干度 但为利于压缩及增加制冷量， 更大的状态 为简化设备，提高装置运行的可靠性， 为简化设备，提高装置运行的可靠性，采用节流 阀代替膨胀机
qnet = q0 − qc = (h2 − h3 ) − (h1 − h4 )
= (h2 − h1 ) − (h3 − h4 ) = wC − wT = wnet
其中w 其中 C和wT分别是压气机消耗的功和膨胀机输出的功 循环的制冷系数为
qc h1 − h4 ε= = wnet (h2 − h3 ) − (h1 − h4 )
回热式空气制冷循环
在压缩空气制冷设备中应用回热原理并采用叶轮 式压气机和膨胀机， 式压气机和膨胀机，克服了压缩空气制冷的缺点 回热式空气制冷循环的qc和q0与没有回热的循环 回热式空气制冷循环的 相同，但循环增压比降低， 相同，但循环增压比降低，为采用叶轮式压气机 和膨胀机提供了可能 气体液化等低温工程中T 之间的温差很大， 气体液化等低温工程中 c和T0之间的温差很大， 要求压气机有很高的π，叶轮式压气机很难满足， 要求压气机有很高的 ，叶轮式压气机很难满足， 采用回热解决了这一困难 由于π减小使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失 由于 减小使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失 的影响减小
氟利昂原理
氟利昂原理
氟利昂（Fluorine-12）是一种常见的卤代烷烃类物质，具有无色、无味、无毒和不易燃烧的特性。
它广泛应用于制冷、制冷剂以及火灾灭火器等领域。
氟利昂主要由碳、氢和氟元素组成，化学式为CF2Cl2。
其制冷原理是基于蒸发冷却的原理。
在制冷器中，氟利昂处于低温低压状态下。
当空气中的热量通过换热器传递到氟利昂上时，氟利昂发生蒸发，吸收热量并将温度降低。
蒸发后的氟利昂气体会被压缩成液体，通过管道输送到冷却的目标物体上。
在目标物体的表面，液态氟利昂再次发生蒸发，吸收目标物体表面的热量，并使其温度降低。
蒸发和压缩的过程不断重复，使得氟利昂每次循环都能吸收大量的热量，在制冷作用下不断降低目标物体的温度。
这种制冷原理称为蒸发冷却循环制冷，也被广泛应用于各种制冷设备和空调系统中。
尽管氟利昂在制冷、制冷剂和灭火器等领域有着广泛的应用，但由于它对大气臭氧层的破坏和对全球变暖的贡献，国际社会已经采取了多项措施限制和禁止氟利昂的使用。
取而代之的是一些更环保的替代品，如氢氟化碳和氨基氟烷等。
总的来说，氟利昂通过蒸发冷却循环制冷的原理实现了制冷和降温的效果，但由于环境保护的考虑，人们正在寻找更环保和可持续发展的替代品。
制冷系统原理
5、匹配制冷系统
以下各点是对一般情况而言的，以下数据 做一个参考。 *制冷工况匹配，以下对策中的“增加冷媒”仅作为最
后的手段，此方法应该尽量避免。
在标准制冷工况下匹配的目标：
1）排气温度目标值：85-90℃
高于目标值，则应该减短毛细管，加大室外机风 量或追加冷媒。 低于目标值，则加长毛细管，减少冷媒。 如果是特别匹配的高效制冷系统，排气温度较低， 一般在70-80 ℃。
异声或噪音超标
三、影响 EER、COP 的主要因素
逆卡诺循环的制冷系数
空调器的EER、COP影响主要因素
1、逆卡诺循环的制冷系数
逆向循环是一种消耗功的循环，所有的 制冷机都是按逆向循环来工作的。 当高温热源与低温热源的温度不变时， 具有两个可逆的等温过程和两个等熵过 程的逆向循环称为逆卡诺循环。
凝露工况不合格
5、匹配制冷系统
7）不合格项目微调与整改
室外机有冷媒流动声
毛细管组件用防振胶包住 在两个管径变化大的地方加过渡管 在过渡管处包防振胶
如果是风道的异声，则要改变风轮转速、安装位置或换 风轮 如果是制冷系统的异声，则在固频不合格处加配重块或 防振胶改变其固频 在配管振动大的地方贴防振胶 在压缩机排气管上加消声器 压缩机包隔音棉 钣金件上贴隔音棉
4、单级压缩蒸气制冷循环
节流机构：普通空调常用的是毛细管，高档的 空调器用电子膨胀阀。制冷剂经过节流机构时， 压力由冷凝压力降到蒸发压力，一部份制冷剂 会在节流的过程中闪发成为气体。 节流过程中制冷剂的焓值不变。
制冷原理及空调基础
制冷原理与空调基础一、理论制冷循环单级蒸气压缩制冷系统的理论制冷循环在压焓图上如图1-1所示，循环路线是由两条等压线、一条等熵线和一条等焓线组成。
这说明制冷剂在蒸发器和冷凝器内流动没有阻力；制冷剂在压缩机中的压缩过程为可逆等熵过程；制冷剂离开蒸发器的状态和压缩机的吸气状态均为饱和蒸气，制冷剂离开冷凝器和节流前的状态均为饱和液体。
图1-1上1点表示压缩机的吸气状态，它位于蒸发温度te对应的蒸发压力Pe的等压线和饱和蒸发的交点上。
过程线1-2表示制冷剂在压缩机中的等熵压缩过程，点2可由通过点1的等熵线和冷凝温度T C对应的冷凝压力P C的等压线的交点来确定。
点2处于过蒸气状态。
点3表示制冷剂出冷凝器时的状态，也是进节流阀时的状态。
它是冷凝压力Pe对应的饱和液体，位于等压线P C与饱和液体线的交点。
过程线2-2’-3表示制冷剂在冷凝器内冷却（2-2’）和冷凝（2’-3）过程。
点4表示制冷剂出节流阀的状态。
过程线3-4表示制冷剂通过节流阀的节流过程。
由于节流前后制冷剂的比焓不变。
点4是过点3的等焓线和等压线Pe的交点。
由于节流过程为不可逆过程，所以过程3-4往往用虚线表示。
过程线4-1表示制冷剂在蒸发器中的气化过程，制冷剂吸取被冷却物体的热量而不断气化，制冷剂的状态沿等压线Pe向干度增大的方向进行，直到全部变成饱和蒸气为止。
这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态，从而完成了一个理论制冷循环。
图1-1图1-2二、实际制冷循环事实上，家用中央空调的实际制冷循环不可避免与理论制冷循环之间存在许多差别，如流动阻力、换热温差、压缩机偏离等熵压缩、冷凝器中有制冷剂过冷、蒸发器中有制冷剂过热、制热剂液体管和气体管间有回热等情况。
这些差别将对制冷循环性能产生不同的影响。
1、液体过冷对循环性能的影响在实际循环中，饱和液体在冷凝器和节流阀之间的管路流动时，会因流动阻力引起的压力降低使制冷剂部分气化，这种现象将影响节流阀工作的稳定性，因此需要液态制冷剂进入节流阀前有一定的过冷。
空调制冷系统原理
Knorr-Bremse Group
21
涡旋压缩机
压缩机内置保护器
(1) 内置温度开关（双金属片）， 当排气温度过
高时（132℃)，切断电机供电
(2) 内置压力释放阀，当吸排气压差较大超过400 +/-50 磅时动作，并切断电机供电
(3) 电机内置温度和电流保护器，作用时直接断 开主电源，并在约45分钟后恢复
作用与应用——广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启动电路及过热或过电流保护等电
路中、还可用于电驱蚊器和卷发器、电热垫、暖器等小家电中。 ●负温度系数热敏电阻器（NTC—negative temperature coefficient thermistor）
结构——用锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、铝（Al）等金属氧化物（具有半导体性
质）或碳化硅（SiC）等材料采用陶瓷工艺制成的。 特性——电阻值与温度变化成反比关系，即当温度升高时，电阻值随之减小。 作用与应用——广泛应用于电冰箱、空调器、微波炉、电烤箱、复印机、打印机等家电及办公产品 中，作温度检测、温度补偿、温度控制、微波功率测量及稳压控制用。
Knorr-Bremse Group
38
伺服马达
根据要求，空调机组具备应急通风和预冷预热等功能，因此，需要采用马 达来对风门挡板进行调节。
Knorr-Bremse Group
39
伺服马达
美莱克采用带位置反馈信号的伺服马达， 从而保证所有在线运行的风门伺服马达都 是完好的。并使得风门能严格按照给定的 指令运行到指定的位置。 提供风门的多种位置，例如，当接到车辆 乘员减半的信号后，新风门将处于“减新 风”位置，从而减少新风的流入，并进一 步减少空调制冷对能源的消耗
第十二章制冷循环
二、回热式空气制冷循环
T
3’ 3 2 5’ 5 6 4 1
T0 T2
s
回热式空气制冷与非回热的比较
吸热量（收益）： q2=cp(T1-T6) 不变 T
3’ 5’ 5 6 4 1 2 3
放热量： 相同 q1=cp(T3’-T5’) 非回热 T0 =cp(T3-T4) 回热 T2
ε回热＝ ε非回热
p3 p3' < p2 p1
第十二章 制冷循环
教学内容
12-1 概况 12-2 压缩空气制冷循环 12-3 压缩蒸气制冷循环 12-4 制冷剂的性质
教学目标
¾ 掌握制冷循环的实质； ¾ 掌握压缩空气制冷、压缩蒸气制冷循
环装置流程图和热力过程组成； ¾ 掌握各循环的吸热量、放热量、做功 量和制冷系数等能量分析和计算；
¾ 分析各循环制冷能力影响因素； ¾ 了解常用制冷剂；
5. 凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳
常用制冷剂
水和空气：来源广，无毒无害
氨：价格低，汽化潜热大，无需真空系统
工业上用，大型冷库 氟利昂：无毒，性能稳定 含氯的氟利昂：受限
制冷剂的替代
是否随着CFC和HCFC的禁用也淘汰 蒸气压缩制冷方式？
90年代以来国际研究热点
§ 12-6 热泵
T0 q1 制冷 q2 T2 w 热泵 T1
8
1 6 5 a b
h4 − h8 − (h6 − h8 )
面积a84ba 面积a86ba
s
优点： 1. 省掉膨胀机，设备简化； 利>弊 2. 膨胀阀开度，易调节蒸发温度；
蒸气压缩制冷循环的计算
蒸发器中吸热量 T
2 4 3
q2 = h1 − h5 = h1 − h4
空调通风制冷系统循环基本示意图.ppt
发
凝
Copyright 2节0流19-2019 Aspos视e液P镜ty Ltd.
蒸发器 （热量交换）
膨胀阀
制冷剂状态变化四部曲
压缩机
气体
冷凝器
ted with A气 体spose.SlEidveaslufaotrio.NnEoTnl3液体y..5 Client Profile 5.2 Cop蒸y发ri器ght 201气9液-混2合019 A膨s胀p阀ose Pty Ltd.
Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
制冷剂温度压力变化四部曲
高温高压
压缩机
冷凝器
ted withCAo低 温 低 压sppyorisgeh.tS2lEi0dv1e低a9s温lu-低f2ao压0tri1o.N9nEAoTsnpl3中温高压yo..s5eCPliteynLt tPdr.ofile 5.2
蒸发器
膨胀阀
二、空气循环原理
• 机组空气循环实物图（包括热风、冷风）
ted •wi入th，冷As被凝p压os缩e.机SlE压idve缩asl成ufao高trio.温NnE高oTn压l3y的..5制C冷lie剂nt气P体ro。file 5.2 • 从路C压流o缩入py机冷rig排凝h出器t 2的。01高在9温冷-2高凝01压器9 制中As冷，po剂由se气 于P体制ty经冷L排剂td气温. 管度
ted wi却th对As象po中se吸.S取lid热e量s f，or向.N环ET境3介.5质C排lie放nt热Pr量of。ile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
一、制冷剂循环原理 二、空气循环原理
一、制冷剂循环原理
化工热力学6Chapter6蒸汽动力循环与制冷循环(New)
3.分析举例
Chapter 6.蒸汽动力循环与制冷循环 §6.1蒸汽动力循环
五、提高Rankine循环热效率的主要措施 (一)提高蒸汽的初参数即温度和压力 (二)提高冷凝器效率和尽可能降低冷却水的温度以便尽可能降低 乏汽压力 1.原理 （1）提高冷凝器效率目的是缩小工质与冷却水之间的传热温差 即缩小了传热推动力； （2）降低冷却水的温度的目的是在传热推动力不变的情况下降 低乏汽压力 2.限制 （1）冷凝器效率提高受冷凝器传热面积的限制即冷凝器投资的 限制； （2）冷却水的温度的降低受季节和地理位置的限制 (三)利用其它低温余热预热锅炉给水即提高锅炉进口的水温 原理：缩小工质在锅炉中与燃气之间的传热温差
6．汽耗率 SSC=m/N=60103/(2.045410466.87)=2.943 kg/(kWh)
10
1．例5-8 1.57MPa、484℃的过热水蒸气推动透平机作功，并在 0.0687MPa下排出。此透平机既不可逆也不绝热，输出的轴 功相当于可逆绝热膨胀功的85%。由于隔热不好，每kg蒸汽 有7.12kJ的热量散失于20℃的环境。此过程的理想功、损失 功和热力学效率。
四、计算举例
例 题 6-1(P135~137) 某 蒸 汽 动 力 循 环 按 朗 肯 循 环 工 作 , 锅 炉 压 力 为 4MPa, 产 生 440℃的过热蒸汽,乏汽压力为4kPa,蒸汽流量60吨/时，试按理想朗肯循环计 算①乏汽的干度;②汽轮机的理论功率;③水在锅炉中吸收的热;④水泵的理论 功率;⑤乏汽在冷凝器中放出的热;⑥循环的热效率;⑦循环的汽耗率。
NTid=m(h1h2)/3600=60103(3307.12079.87)/3600=2.0454104 kW 4．泵功率 NP=m(h4h3)/3600=60103(125.472121.46)/3600=66.87 kW
湖南大学 工程热力学 第十二章 制冷循环
Refrigeration cycle
12-1 压缩空气制冷循环
一、空气压缩式致冷工作原理
冷却器 a 膨胀机 换热器 c d 冷室 b 压缩机
二、制冷循环
1-2 压缩机内定熵压缩
p
3
2
2-3 冷却器中定压放热
3-4 膨胀机中定熵膨胀
4 P-v 图
T
冷却器 3 膨胀机 2 压缩机
冷却水 蒸发器
减 压 阀
Q1 溶液泵 吸收器
相 当 于 压 缩 机
Q2 空调用冷冻水 冷却水
吸收式制冷两个循环
制冷剂循环: 高压制冷 剂(氨) 冷凝放热 冷凝器 膨胀阀
节流
蒸发器 溶液循环:
吸热气化
低压制冷剂
加压
低压制冷剂 吸收器 溶液泵 发生器
吸收式制冷机所用溶液:
氨水溶液 +1~-45 ℃ 工艺生产中
五、 制冷剂的热力学性质
逆卡诺循环的制冷系数仅是冷源、热源的温度的函数， 与制冷剂的性质无关。但是，在实际的制冷装置中，压缩 机的所需功率，蒸发器，冷凝器的尺寸及材料等都与制冷 剂的性质有关
制冷剂应满足的要求：
1. 在大气压力下，制冷剂的饱和温度（沸点）要低，一般 低于 10o C
2. 蒸发温度所对应的饱和压力不应过低，以稍高于大 气压力最为适宜。以免空气漏入系统；冷凝温度所对 应的饱和压力不宜过高，以降低对设备耐压和密封的 要求 3. 在工作温度（冷凝温度与蒸发温度）的范围内，汽 化潜热值要大，这样可使单位质量制冷剂具有较大的 制冷能力。 4. 液化比热要小。
下，保持其压力大于该温下的饱和压力，转变为液体的.即液
例题 一热泵功率为10kw,从温度为 -13 C的周
制冷的基本理论知识：理想制冷循环
c
T0 Tk T0
空调用制冷技术
空调用制冷技术
小结
4、制冷系数的定义 5、热力完善度的定义
c
Q0 N
c
1 理想制冷循环
空调用制冷技术
1 理想制冷循环
问题：
A 1、逆卡诺循环包括两个等温和 （
） 四个过程。
A 两个等熵
B 两个等容 C 两个等压 D 两个等焓
空调用制冷技术
1 理想制冷循环
C 2、制冷系数是指循环的制冷量与循环所 （
） 之比。
A 吸收的热量
B 放出的热量
C 消耗的功
空调用制冷技术
1 理达式是 c = （
）。
A T0 Tk T0
T0 B Tk
t0 C tk t0
T0 D Tk T0
空调用制冷技术
制冷的基本理论知识
空调用制冷技术
主要内容
制冷的基本理论知识
1、理想制冷循环 2、单级蒸气压缩式制冷的理论循环 3、单级蒸气压缩式制冷的实际循环
空调用制冷技术
1 理想制冷循环
制冷的基本理论知识
理想制冷循环：无不可逆损失的制冷循环 工作在两个恒温热源间的理想制冷循环－－－逆卡诺循环
逆卡诺循环的形式 逆卡诺循环在T－S图上的表示 逆卡诺循环的制冷系数
1 理想制冷循环
(3)逆卡诺循环的制冷系数 1)制冷系数： 指制冷循环的制冷量与循环所消耗的功之比
Q ——制冷量 0
N ——耗功
空调用制冷技术
1 理想制冷循环
2)逆卡诺循环的制冷系数
c
Q0 N
Tk
N
T0
T0 (S1 S4 ) T0 (Tk T0 )(S1 S4 ) Tk T0
工程热力学ch12 制冷循环
• 常见制冷剂：
氨（NH3） 氟里昂（氯氟烃，含氢氯氟烃） CFC12(R12)、CFC11(R11)
HCFC22(R22) 含氢氟代烃物质（HCFC134a）
12－6 热泵循环
循环过程与制冷循环类似，差别在于热泵工
作时，环境作为低温热源（T0）
热泵循环供暖系数 ：
' qH qL wnet
wnet
wnet
' 1
第十二章 制冷循环
12－1 概况
本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环的特 点，各参数的变化关系及计算热量、功量和效率。
制冷循环类型：
压缩气体制冷 吸附式制冷循环 蒸气喷射制冷循环 半导体制冷
经济性指标最高的逆向循环是同温限 间的卡诺循环。通常制冷循环以环境为高
温热源（T1=T0），因此在以T0为高温热
空气的定压比热小 活塞式压缩机和膨胀机工质流率小
二、回热式空气制冷循环 • 回热式空气制冷循环的原理
• 回热循环优点:
1、同样制冷系数下，增压比下降，这为采 用大流量的叶轮式压气机和膨胀机提供 可能；
2、增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的 不可逆损失的影响减小。
12-3压缩蒸气制冷循环
• 压缩蒸气制冷循环原理
源、Tc为低温热源间的逆向卡诺循环的制 冷系数：
c
qc wnet
qc q0 qc
Tc T0 Tc
工作性能参数： cop qc q0 qc
12-2 压缩空气制冷循环
一、压缩空气制冷循环
➢ 压缩空气制冷循环分析
qc h1 h4 q1 h2 h3
制冷和热泵循环
2.1 实际制冷循环（工作原理）
压缩机从蒸发器吸入气体，并压缩到高压后送 入冷凝器，蒸发器因为蒸汽不断抽走而维持在 较低压力状态，制冷剂的蒸发温度低于低温源 的温度，它从低温源吸取热量使液体制冷剂蒸 发；送到冷凝器的高压蒸汽的饱和温度高于高 温源（环境），向环境排热，凝结的高压液体 制冷剂经节流器降压，以大部分液体湿蒸汽状 态进入蒸发器，液体制冷剂吸热而蒸发，在被 压缩机吸走
内容：制冷和热泵循环
第七讲 制冷和热泵循环
1 逆卡诺循环及其性能比较标准 2 实际制冷循环 3 热泵循环及其节能原理 4 压缩制冷设备的节能途径与空调热水机 5 压缩机的循环
1.1 逆卡诺循环
最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。由四个过程 组成： 1-2—绝热膨胀； 2-3—定温吸热； 3-4—绝 热压缩； 4-1—定温放热。
涡旋式压缩机：主要用在制冷量在7—35kw的空调上 螺旋式压缩机：主要采用水冷冷凝器 滑动叶片式压缩机：主要用于家用空调上
离心式压缩机： 主要用于制冷量在800kw以上的场合
W Eu, h Eu, o (1 To Th)Qh 0
式说明零品位的环境空气能与高品位的功能结合使用 时，只要满足上式的条件，就可以节约高品位的功能。
3.2热泵循环及节能原理
• 热泵的性能系数为
coph Qh W
热泵的有效率为
u, h (1 T 0 )coph
Th
4.压缩制冷设备的节能途径
循环中系统消耗净功 w0 ，循环从温度为Tc的低热源
吸收热量q2，而向温度为Th较高的环境放热 q1
制冷工程讲义(PDF 86页)
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
w w 来自
2 7 3 w.
中 n 2.c
料 资 大 最 国
载 下 库
简单单级蒸气压缩式制冷的理论 循环计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基 载 下 础上的： 库 （1）压缩过程为等熵过程，即在压缩 中 n c . 2 过程中不存在任何不可逆损失 372
REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程 制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
载 (1) 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 下 库 蒸发压力≧大气压力 料 资 冷凝压力不要过高 大 最 国 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大 中
q h w
载 （2-2） 下 库
REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程 蒸气压缩制冷循环
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
w w 来自
2 7 3 w.
中 n 2.c
料 资 大 最 国
载 下 库
REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程 制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
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2 7 3 w.
中 n 2.c
R22_R23自动复叠制冷循环的特性研究_陆向阳
R22/R23自动复叠制冷循环的特性研究陆向阳 张 华 黄 森 刘训海(上海理工大学制冷技术研究所 200093 上海)摘 要 通过一个两级自动复叠制冷循环系统来研究R22/R23混合工质的循环特性,在一系列合理简化的基础上讨论了其组分的充注比例和循环比例的关系,分析了循环比例的计算方法,并给出了循环系统中各点参数的计算结果和空间压焓图。
主题词 非共沸混合工质 自动复叠 充注比例 循环比例 空间压焓图修改稿于2004年8月26日收到。
陆向阳,男,26岁,硕士研究生。
1 引 言自动复叠制冷循环(Auto -Cascade Refrigeration Cycle)采用单压缩机和混合工质制取低温环境,具有结构简单,可靠性高,寿命长等一系列优势[1],无疑成为-60e ~-196e 温区中小型低温制冷设备最佳的实现途径。
非共沸混合工质在自动复叠循环过程中的应用有其独特性的一面[2]:自动实现各组分的分离和混合。
这种特性要求严格的选择混合工质的组分和配比。
图1为一个冷柜采用的两级自动复叠制冷循环示意图,制冷剂采用R22/R23混合工质。
工作原理如下:混合工质经压缩机A 压缩并排入冷凝器B,在冷凝器中进行变温冷凝,其中R22基本上冷凝为液体,而R23基本上仍然保持气态。
从冷凝器出来的气液混合物进入气液分离器C 在重力的作用下实现自动分离,富含R22的液体经气液分离器底部送至节流装置D 节流;富含R23的气体经汽液分离器的上部进入分凝器E 进一步降温,在降温过程中R23气体的纯度进一步提高,分凝器E 底部得到的冷凝液回流到气液分离器C 中。
纯度较高的R23气体经蒸发冷凝器F 冷凝,冷凝液体经节流装置G 节流后在蒸发器H 中蒸发。
自蒸发器H 中流出的R23气体和自节流装置D 流出的R22气液混合物汇合,依次经过换热器F,换热器E,气液分离器I 回到压缩机,完成整个循环。
A 1压缩机;B 1水冷冷凝器;C 1气液分离器;D 1节流装置;E 1分凝器;F 1蒸发冷凝器;G 1节流装置;H 1蒸发器;I 1气液分离器;J 1汇合点;K 1视液镜。
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T1
8
4
1
4
4
s
3、有回热与无回热两循环的比较 ① 理论循环的比较 ② 实际循环的比较
制冷系数 制冷量
回热循环优点:
（1）同样制冷系数下，增压比下降，这为采用大流量的 叶轮式压气机和膨胀机提供可能； （2）增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失 的影响减小。
§12-3 压缩蒸汽制冷循环
制冷量q2
1
制冷循环
s
热泵循环
s
4.制冷循环的计算内容
制冷量 循环放热量 循环耗净功 制冷系数 T2 T T0
3
耗净功w0 4 制冷量q2
sa
2
1
制冷量 制冷系数 = 循环耗净功
sb
s
5.热泵供暖循环的计算 吸热量 供暖量 循环耗净功 供暖系数
T T1
供暖量w0＋q2
全封闭式制冷压缩 机，电动机和压缩 机连成整体，装在 同一机体内共用一 根轴。压缩机和电 动机组装在一个密 闭的机壳内，机壳 由两部分焊接而成， 取消轴封。露在机 壳外的只有吸排气 管、工艺管、其他 (如喷液管)必要管 道和电源线。
立式壳管式冷凝器
卧式壳管式冷凝器
套管式冷凝器
风冷冷凝器
冷库
具有回热的空气压缩制冷循环的T-s图
具有回热的空气压缩制冷循环T-s图
T T2 T 3 7 8 5 2 6
T1
1
4
s
回热器
7
膨 胀 机
冷 却 器
q1
具有回热的空气压缩制冷
8
1
5
压 缩 机
6 T T2 T T1 3 7 5 2 6
4
蒸发器
冷库
8
1 4 s
q2
T 2'
6
T2
3
2
6
T
7
8
4
5
T2 3 2 2'
6
6
T
7
5
实际循环 5 6 8 4 5
h1 h4 cp T1 T4 制冷量 q2 h6 h7 cp T6 T7 放热量 q1
q1 q2 耗净功 w0 q2 q2 制冷系数 q1 q2 w0
Q1（输热量） W0（耗功量） HP
Q2 冷环境
热泵供暖循环—从环境取 出热量并输送到暖房，其 效果就是维持暖房温度始 终高于环境温度。
逆向卡诺 循环
逆向卡诺循环
T
T1
3
2
T2
4
1
s
3.制冷循环与热泵循环的比较
T T
T1
3 耗净功w0 2
3'
耗净功w0
2'
T0
4'
供热量q1 吸热量q2
1'
T2
4
s
4. 制冷系数
qc q2 wnet q1 q 2
T1 T4 (T2 T3 ) (T1 T4 ) 1 1 (T2 T3 ) T2 1 1 T1 T1 T4 1 p2 p 1
( k 1) k
1
1
( k 1) k 1
1.循环制冷量（制冷剂从低温热源吸收的热量）
qc h1 h4 c p T1 T4
2. 制冷剂放给高温热源的热量
T 2 T0 T2 4 3 1
q0 h2 h3 c p T2 T3
3. 制冷循环消耗的净功
wnet wC wE (h2 h1 ) (h4 h3 ) (h2 h3 ) (h1 h4 ) q1 q2
与
T1 4’ 4” 4 1
T1 c T3 T1
T1 T2 T1
1
k 1 k
1
s
比较，可知在相同温度范 围内，卡诺逆循环的制冷 系数最大。
四、具有回热的空气压缩制冷循环
1、具有回热的空气压缩制冷装置系统图
回热器 7 膨胀机 冷却器 q1
8
1
5
压缩机
6
4
蒸发器 q2
一、压缩蒸汽制冷循环原理
冷凝器 q1
3
压缩机
2
膨胀阀
1 汽-水分离器
4
蒸发器 q2
开启式压缩机曲轴输入端伸出机壳以外(必须安装轴 封)，通过传动装置与电动机相连。
半封闭式制冷 压缩机，电动 机和压缩机连 成整体，装在 同一机体内共 用一根轴，无 轴封。电动机 室内充有冷剂 和润滑油(内置 电动机，解决 材料相溶问题)。 各端盖用垫片 和螺栓相连防 漏。
压缩空气制冷循环分析
缺点：制冷量小。
Qc qm c p (T1 T4 )
1. 2. 空气的定压比热小； 活塞式压缩机和膨胀机工质流率小。
增压比对制冷系数的影响
三、 增压比对制冷系数的影响
T 2 2” T0 3 3” 3’ 2’
相同大气温度和冷藏室温度 范围内的卡诺逆循环的制冷 系数为：
T3
3'
耗净功 耗净功w w00
2'
T0
4'
吸热量q2
sa
1'
供暖系数 =
供暖量 循环耗净功
sb
s
§12-2 压缩空气制冷循环
一、 空气压缩制冷循环过程描述
冷却器
q1
2
3
wout
膨胀机
4
win
冷藏室
1
压气机
q2
空气压缩制冷循环的p-v图和T-s图
p
3 2
T
2
T3
T1
3 1
4
1
4
v
s
二、 空气压缩制冷循环计算
第十二章 制冷循环
基本要求
空气压缩制冷循环；蒸气压缩制冷循环；热泵；工程 实际中制冷过程 掌握空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计 算、提高制冷系数的方法和途径，各种制冷循环的热 力计算。 结合工程对空气和蒸汽压缩制冷循环的描述，建立数 学模型，进行热力计算。
§12-1 概
述
本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环的特点， 各参数的变化关系及计算热量、功量和效率。
蒸发式冷凝器淋激式冷凝器管式蒸发器满液式壳管蒸发器
干式蒸发器
氟利昂直接蒸发式空气冷却器
依靠浮球室 中的浮球受液面 的影响，控制阀 门的启闭。直通 式：构造简单， 浮球受液面波动 大，易损坏，下 部供液。
制冷循环类型： 压缩式制冷循环
压缩气体制冷
压缩蒸气制冷
吸收式制冷循环 吸附式制冷循环 蒸气喷射制冷循环 半导体制冷
1.制冷机
热环境 Q1 （排热量） W0（耗功量）
Q1 Q2 W0
R
Q2（制冷量） 制冷循环—从冷库取出热 冷库 量并输送到环境中，使冷
库温度始终低于环境温度。
暖房
2.热泵
Q1 Q2 W0
T1
1
4
4
s
2、具有回热的空气压缩制冷循环的计算 理论循环5-6-8-4-5 制冷量 q2 h1 h4 cp T1 T4 放热量 q1 h6 h7 cp T6 T7 耗净功 w0 q1 q2 制冷系数
q2 q2 w0 q1 q2
T