第三章蒸汽压缩式制冷设备.
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（3）3-4 节流阀中饱和液体绝热节流过程； （4）4-1 蒸发器中湿蒸汽等温等压汽化过程。
冷却介质
2 3
各点对应状态
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
（1）1点：制冷剂进入压缩机的状态， 对应于蒸发温度To下的饱和蒸汽。 （2）2点：压缩机压缩后的排气状态， 对应于冷凝压力下的过热蒸汽。 （3）3点：制冷剂在冷凝器出口处的状态， 是与冷凝温度TK对应的饱和液体。 （4）4点：节流后流出节流阀，进入蒸发器的状态， 为湿饱和蒸汽状态。
q 0 h 1 h 4 qzv v1 v1
kJ / m3
式中： v1—压缩机入口处状态点1的比体积。
制冷剂的质量流量：
qm q vh v1 kg / s
式中： qvh—压缩机的理论输气量，m3/s。
（2）压缩过程和比功
理论比功：
与制冷剂的种类和 工作条件有关
压缩机每压缩和输送 1kg 制冷剂所 消耗的压缩功。 w 0 h 2 h 1 kJ / kg
x
0 h
0
s
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环
1. 简单的理论循环假设
高温热源TH和低温热源TL温度恒定，制冷剂在相变过程 中与热源之间没有传热温差， 蒸发温度To=TL，冷凝温度 TK=TH； 制冷剂除在蒸发器和冷凝器外，在整个循环的其它流动 过程中与外界不发生热交换。 制冷剂离开蒸发器的状态为饱和蒸气， 离开冷凝器的状态为饱和液体； 制冷剂除在压缩机和膨胀阀处发生压力升降外， 在整个循环的其它流动过程中没有压力损失； 压缩机的压缩过程为等熵压缩过程；
第三章 蒸汽压缩式制冷设备
济宁市技师学院 钟元振
3.1 蒸气压缩式制冷的理论循环 3.1.1 特点及工作过程
1. 系统组成： 压缩机，节流阀，蒸发器和冷凝器等主要设备 及辅助设备（过滤器，油分离器，储液器）。
冷却介质
2 3
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
3.1.2 制冷剂的状态图
制冷剂流过节流装置时，速度变化小，可忽略不计； 制冷剂在设备的连接管道中不发生状态变化。
冷却介质
2
2. 理想循环在坐标图上的描述 工作过程
3
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
（1）1-2 压缩机中干饱和蒸汽等熵压缩过程； （2）2-3 冷凝器中过热蒸汽等压冷却及冷凝过程；
压缩机的排气温度 T2 ：
制冷剂气体压缩终了的温度。
源自文库
（3）冷凝过程和冷凝器的热负荷
冷凝器单位热负荷：
1kg 制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。
qk h 2 h 3
kJ / kg
（4）节流过程
节流过程特点 节流过程是不可逆过程。。 节流时绝热膨胀，对外不作功。。 节流前后焓值不变；但节流过程非等焓过程。 h4 h3 整个循环比功与压缩机的理论比功相等。
坐标图中的表示
p 3 pk, TK 2’ po, To 4 0 1 h
T
2
2 3 pk, T K 2’
po, To 4‘ 0 4 1 S
理论循环p-h图
理论循环T-s 图
课堂问题1：不可逆 绝热过程熵变如何？
课堂问题2：理论循 环是否是可逆循环？
3. 理想循环特性 理论依据： 热力学第一定律 （开口系统稳定流动的能量守恒方程式）
容积比功：
压缩机每压缩和输送 1m3 制冷剂 （按压缩机吸气状态）所消耗的压缩功。
w h 2 h 1 wv v1 v1
kJ / m3
压缩机功率： P 0 q m ( h 2 h 1 ) kw
压缩机的压力比：
循环中压缩机的排气压力 与吸气压力之比。 p2 pk p1 p 0
未饱和液体，饱和液体，湿饱和蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽。
5态
p
h
T
c
s
T
s c
p v
6等参数线簇(压-焓图）
x p
v
h T
等压线--- 水平线； 温度-比熵图 压力-比焓图 等焓线--- 垂直线； 等温线--- 液相区：几乎为垂直线， 两相区：水平线， 气相区：向下方弯曲的倾斜线； 等熵线--- 向右上方倾斜的实线； 等容线--- 向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦； 等干度线--- 只存在于湿蒸气区。
h1 h4 TK T0 c h2 h1 T0
p
总结
4
3
pk, TK 2’ po, To
2
制冷机的性能
制冷量Ф0
1 h
0
理论循环p-h图
压缩机功率P
循环的性能系数COP
运用某种制冷剂时：
蒸发压力po ，冷凝压力pk 反映系统的压力水平； 压力比，压力差和排气温度反映压缩机的工作条件； 单位制冷量，单位容积制冷量反映制冷能力， COP 反映制冷循环的经济性。
制冷剂通过蒸发器时从低温热源吸收的热量。
0 qm (h 1 h 4) qm (h 1 h 3) kw
式中： qm—制冷剂的质量流量。 说 明 制冷量 制冷剂的质量流量
与压缩机的尺寸 和转速有关 与制冷剂的种类和 工作条件有关
制冷剂进出蒸发器的焓差
单位容积制冷量：
压缩机每吸入 1m3 制冷剂蒸气 （按压缩机吸气状态）所制取的冷量。
压-焓图 温-熵图
p h T c s
T
s c
p v
v
h T
x p 0
x 0
压力-比焓图
h
温度-比熵图
s
压-焓图： 1点，2线，3区，5态，6等参数线簇。
1点 2线
临界点 (critical point) 下临界线 : 不同压力下饱和液体状态 上临界线：不同压力下干饱和蒸汽状态
3区
液相区 (liquid region) 汽液两相区(liquid-vapor region) 汽相区 (vapor region)
节流后4状态点
焓值 干度 比体积
h 4 (1 x4 ) h f 0 x4 hg 0
x4 h4 h f 0 hg 0 h f 0
v4 (1 x4 ) v f 0 x4 vg 0
（5）制冷系数：
q0 h1 h4 w h2 h1
（6）循环效率（热力完善度）：
Q mh 1 mc 2 f mg z Ws 2
1 q h c 2 f gz ws 2
（1）蒸发过程和单位制冷量 单位质量制冷量：
1kg 制冷剂在蒸发器中从低温热源 吸收的热量。
q 0 h 1 h 4 h 1 h 3 kJ / kg
制冷量：
冷却介质
2 3
各点对应状态
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
（1）1点：制冷剂进入压缩机的状态， 对应于蒸发温度To下的饱和蒸汽。 （2）2点：压缩机压缩后的排气状态， 对应于冷凝压力下的过热蒸汽。 （3）3点：制冷剂在冷凝器出口处的状态， 是与冷凝温度TK对应的饱和液体。 （4）4点：节流后流出节流阀，进入蒸发器的状态， 为湿饱和蒸汽状态。
q 0 h 1 h 4 qzv v1 v1
kJ / m3
式中： v1—压缩机入口处状态点1的比体积。
制冷剂的质量流量：
qm q vh v1 kg / s
式中： qvh—压缩机的理论输气量，m3/s。
（2）压缩过程和比功
理论比功：
与制冷剂的种类和 工作条件有关
压缩机每压缩和输送 1kg 制冷剂所 消耗的压缩功。 w 0 h 2 h 1 kJ / kg
x
0 h
0
s
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环
1. 简单的理论循环假设
高温热源TH和低温热源TL温度恒定，制冷剂在相变过程 中与热源之间没有传热温差， 蒸发温度To=TL，冷凝温度 TK=TH； 制冷剂除在蒸发器和冷凝器外，在整个循环的其它流动 过程中与外界不发生热交换。 制冷剂离开蒸发器的状态为饱和蒸气， 离开冷凝器的状态为饱和液体； 制冷剂除在压缩机和膨胀阀处发生压力升降外， 在整个循环的其它流动过程中没有压力损失； 压缩机的压缩过程为等熵压缩过程；
第三章 蒸汽压缩式制冷设备
济宁市技师学院 钟元振
3.1 蒸气压缩式制冷的理论循环 3.1.1 特点及工作过程
1. 系统组成： 压缩机，节流阀，蒸发器和冷凝器等主要设备 及辅助设备（过滤器，油分离器，储液器）。
冷却介质
2 3
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
3.1.2 制冷剂的状态图
制冷剂流过节流装置时，速度变化小，可忽略不计； 制冷剂在设备的连接管道中不发生状态变化。
冷却介质
2
2. 理想循环在坐标图上的描述 工作过程
3
膨 胀 阀
4
冷凝器 蒸发器
1
压缩机
被冷却介质 蒸气压缩式制冷的基本系统图
（1）1-2 压缩机中干饱和蒸汽等熵压缩过程； （2）2-3 冷凝器中过热蒸汽等压冷却及冷凝过程；
压缩机的排气温度 T2 ：
制冷剂气体压缩终了的温度。
源自文库
（3）冷凝过程和冷凝器的热负荷
冷凝器单位热负荷：
1kg 制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。
qk h 2 h 3
kJ / kg
（4）节流过程
节流过程特点 节流过程是不可逆过程。。 节流时绝热膨胀，对外不作功。。 节流前后焓值不变；但节流过程非等焓过程。 h4 h3 整个循环比功与压缩机的理论比功相等。
坐标图中的表示
p 3 pk, TK 2’ po, To 4 0 1 h
T
2
2 3 pk, T K 2’
po, To 4‘ 0 4 1 S
理论循环p-h图
理论循环T-s 图
课堂问题1：不可逆 绝热过程熵变如何？
课堂问题2：理论循 环是否是可逆循环？
3. 理想循环特性 理论依据： 热力学第一定律 （开口系统稳定流动的能量守恒方程式）
容积比功：
压缩机每压缩和输送 1m3 制冷剂 （按压缩机吸气状态）所消耗的压缩功。
w h 2 h 1 wv v1 v1
kJ / m3
压缩机功率： P 0 q m ( h 2 h 1 ) kw
压缩机的压力比：
循环中压缩机的排气压力 与吸气压力之比。 p2 pk p1 p 0
未饱和液体，饱和液体，湿饱和蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽。
5态
p
h
T
c
s
T
s c
p v
6等参数线簇(压-焓图）
x p
v
h T
等压线--- 水平线； 温度-比熵图 压力-比焓图 等焓线--- 垂直线； 等温线--- 液相区：几乎为垂直线， 两相区：水平线， 气相区：向下方弯曲的倾斜线； 等熵线--- 向右上方倾斜的实线； 等容线--- 向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦； 等干度线--- 只存在于湿蒸气区。
h1 h4 TK T0 c h2 h1 T0
p
总结
4
3
pk, TK 2’ po, To
2
制冷机的性能
制冷量Ф0
1 h
0
理论循环p-h图
压缩机功率P
循环的性能系数COP
运用某种制冷剂时：
蒸发压力po ，冷凝压力pk 反映系统的压力水平； 压力比，压力差和排气温度反映压缩机的工作条件； 单位制冷量，单位容积制冷量反映制冷能力， COP 反映制冷循环的经济性。
制冷剂通过蒸发器时从低温热源吸收的热量。
0 qm (h 1 h 4) qm (h 1 h 3) kw
式中： qm—制冷剂的质量流量。 说 明 制冷量 制冷剂的质量流量
与压缩机的尺寸 和转速有关 与制冷剂的种类和 工作条件有关
制冷剂进出蒸发器的焓差
单位容积制冷量：
压缩机每吸入 1m3 制冷剂蒸气 （按压缩机吸气状态）所制取的冷量。
压-焓图 温-熵图
p h T c s
T
s c
p v
v
h T
x p 0
x 0
压力-比焓图
h
温度-比熵图
s
压-焓图： 1点，2线，3区，5态，6等参数线簇。
1点 2线
临界点 (critical point) 下临界线 : 不同压力下饱和液体状态 上临界线：不同压力下干饱和蒸汽状态
3区
液相区 (liquid region) 汽液两相区(liquid-vapor region) 汽相区 (vapor region)
节流后4状态点
焓值 干度 比体积
h 4 (1 x4 ) h f 0 x4 hg 0
x4 h4 h f 0 hg 0 h f 0
v4 (1 x4 ) v f 0 x4 vg 0
（5）制冷系数：
q0 h1 h4 w h2 h1
（6）循环效率（热力完善度）：
Q mh 1 mc 2 f mg z Ws 2
1 q h c 2 f gz ws 2
（1）蒸发过程和单位制冷量 单位质量制冷量：
1kg 制冷剂在蒸发器中从低温热源 吸收的热量。
q 0 h 1 h 4 h 1 h 3 kJ / kg
制冷量：