制冷和热泵循环
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
过程2-3中，工质从冷库中所吸取的热量为 。
q2 T2 (s3 s2 )
过程4-1中，工质向环境放出的热量为
q1 T1 (s4 s1 )
循环中消耗的净功
w0 q1 q2
q1 w0
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
4.2.3水冷凝器的后置串接式连接方法
5.压缩机的循环
压缩机的循环只是蒸气压缩循环中心的一 个环节，但却是最重要的环节，功能转换 为热能是在这个环节发生的。因此，有必 要对这个关键的环节单独进行考察。
5.1压缩机的循环-压缩机的分类
往复式压缩机
容积式压缩机
回转式压缩机
根
回转滑片式压缩机
Байду номын сангаас
据
等
工
作
蒸汽压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成，即绝热压缩过程 1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。
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
q2 逆卡诺循环的T-S线图
1.2逆卡诺循环性能比较基准
ε 制冷循环的工作有效程度的评价指标是制冷系数（制冷性能系数） c，为从低温物体
吸收的热量与所循环输入功Wo之比，即
c q2 q2
逆向卡诺循环的制冷系数可表示为
c
w0
T1
T2 q1 T2
q21 T1
1
q1 w0
根据此式，逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为
1.冷热两利用。这是提高制冷设备热效 率的最有效方法。 2.强化冷凝器和蒸发器的传热能力，减少两换热器 的传热不可逆损失。 3.提高冷凝液过冷度，尤其节流前不能有干度 出现。 4.提高压缩机和电动机性能，避免低电压过 电流运行，减少频繁启动。
5.设计适当流速，减少流阻损失。
4.1空调热水机
空调机具有制冷和热泵功能，但目前空调 只能提供冷气和热气，一年中大部分时间 都闲置，不能充分发挥其节能效益，对客 户来说是一种设备的浪费，可以通过在制 冷剂的回路中增添水冷凝器，把空调机改 造成可以制热水的装置。
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。
2.2实际制冷循环
蒸气压缩制冷循环的制冷量可表示为
q2 h1 h4
蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算
c q2 h1 h4
w0 h2 h1
计算制冷循环时经常利用lnp-h线图。在该图上能方便地 表示定压过程、定焓过程，且极易确定各点的焓值。 图示为lnp-h图上的蒸气压缩制冷循环的循环曲线：1-2 为定熵过程；2-3为定压过程；3-4为节流过程，其初终两 态的焓相等；4-1为定压过程。
4.2空调热水机
根据水冷凝器串接在制冷回路风冷凝器的位置
改 1）水冷凝器的前置串接式连接方法 造 方 案 2）水冷凝器的后置串接式连接方法
3）水冷凝器并接独立回路式
4.2.1水冷凝器的前置串接式连接方法
这种方案在制冷空调的同时可
以提取约20%凝结热制热水，
热水温度可达到50—55°，适
用于大型中央空调和长时间使
q1 w0
q2
1.3 逆卡诺循环性能比较基准
性能系数COP也常用来度量制冷装置的性能 。 COP=收益的热量或冷量/输出的电工或热量 。 使用制冷数或性能系数来比较制冷装置性能，适合于 同类装置之间的比较，但是 它还有不足处，必须同时 指明装置工作的温度和环境温度才能根据其大小评价 设备性能的好坏
用机械的方法吧有限容积内的气体进行压缩
原
理
离心式压缩机
通过涡轮高度旋转，把气体加速到很高速
度后送进涡壳内扩压，把气流速度的功能
转换为气体动力能
5.1 压缩机的应用
往复式压缩机：是最基本的和最广泛使用的压缩机，也是压缩机循环 热力学分析的 基础，为各类压缩机的参照。 斜盘式压缩机：主要用于工况恶劣的汽车空调机
2 实际制冷循环
• 实际的蒸汽压缩制冷循环与逆卡诺循环有许多不同 ，它是以逆向 卡诺循环为基础，而对压缩过程及膨胀过程进行适当改进而形成 的。
•
蒸汽压缩制冷装置主要由四个热力设备组成：压气机、冷凝器、节流阀 和蒸发器。
汽液分离器的作用：将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器，保 证只有干饱和蒸气进入压气机 。
3.热泵循环及其节能原理
• 热泵是将热量从低温热源（空气或水）转 移到高温热源的设备。用热泵制取生活热 水和采暖热水有显著的节能效益。热泵循 环与制冷循环一样，只是热泵利用的是热 泵循环排放的热量，而制冷循环利用的被 吸收的冷量。
3.1 热泵循环及其节能原理
热泵基准循环的能量方程式为 : Qh W Q0 Qh 为热泵排放的热量；W为热泵的耗功；Q0 热泵 从环境吸收的热量。Qh最大值受到限制 的条件是Qh 和Q0 的有效能之和小于或等于W
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
用空调地区。但它不适用于改
进小型家用空调器来提取热水，
因为它在春、秋、东三季不能
用于制热水，在夏季制热水时
会因储水箱的水温变化造成运
行工况不稳定。
1-压缩 机；2-四通阀；3-室外风冷换热器
4-节流毛细管；5-室内风冷换热器；6-水 冷凝器
4.2.2水冷凝器的后置串接式连接方法
• 这种方案回收部分凝 结热和制冷剂液体过 冷时的热量来加热热 水同时可有效提高系 统的制冷量，系统运 行工况平稳，无需复 杂的自动控制。
T2
w0
q2
c
q2
( T1 T2
1)
q2 q＝ TΔs
ε ε w 可见，当T1＝const，如T2↓→ c↓， ↑。0反之，T2↑→ c↑，
↓。 w0
1.2.1逆卡诺循环性能比较基准
• 上述结论，对于各种制冷循环
都具有重要的指导意义。因此 在保证必须的冷冻条件的情况 下，为了避免无谓地消耗过多 的机械功，制冷装置的冷库温 度应该尽量地接近环境温度
吸收热量q2，而向温度为Th较高的环境放热 q1
过程2-3中，工质从冷库中所吸取的热量为 。
q2 T2 (s3 s2 )
过程4-1中，工质向环境放出的热量为
q1 T1 (s4 s1 )
循环中消耗的净功
w0 q1 q2
q1 w0
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
4.2.3水冷凝器的后置串接式连接方法
5.压缩机的循环
压缩机的循环只是蒸气压缩循环中心的一 个环节，但却是最重要的环节，功能转换 为热能是在这个环节发生的。因此，有必 要对这个关键的环节单独进行考察。
5.1压缩机的循环-压缩机的分类
往复式压缩机
容积式压缩机
回转式压缩机
根
回转滑片式压缩机
Байду номын сангаас
据
等
工
作
蒸汽压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成，即绝热压缩过程 1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。
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
q2 逆卡诺循环的T-S线图
1.2逆卡诺循环性能比较基准
ε 制冷循环的工作有效程度的评价指标是制冷系数（制冷性能系数） c，为从低温物体
吸收的热量与所循环输入功Wo之比，即
c q2 q2
逆向卡诺循环的制冷系数可表示为
c
w0
T1
T2 q1 T2
q21 T1
1
q1 w0
根据此式，逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为
1.冷热两利用。这是提高制冷设备热效 率的最有效方法。 2.强化冷凝器和蒸发器的传热能力，减少两换热器 的传热不可逆损失。 3.提高冷凝液过冷度，尤其节流前不能有干度 出现。 4.提高压缩机和电动机性能，避免低电压过 电流运行，减少频繁启动。
5.设计适当流速，减少流阻损失。
4.1空调热水机
空调机具有制冷和热泵功能，但目前空调 只能提供冷气和热气，一年中大部分时间 都闲置，不能充分发挥其节能效益，对客 户来说是一种设备的浪费，可以通过在制 冷剂的回路中增添水冷凝器，把空调机改 造成可以制热水的装置。
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。
2.2实际制冷循环
蒸气压缩制冷循环的制冷量可表示为
q2 h1 h4
蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算
c q2 h1 h4
w0 h2 h1
计算制冷循环时经常利用lnp-h线图。在该图上能方便地 表示定压过程、定焓过程，且极易确定各点的焓值。 图示为lnp-h图上的蒸气压缩制冷循环的循环曲线：1-2 为定熵过程；2-3为定压过程；3-4为节流过程，其初终两 态的焓相等；4-1为定压过程。
4.2空调热水机
根据水冷凝器串接在制冷回路风冷凝器的位置
改 1）水冷凝器的前置串接式连接方法 造 方 案 2）水冷凝器的后置串接式连接方法
3）水冷凝器并接独立回路式
4.2.1水冷凝器的前置串接式连接方法
这种方案在制冷空调的同时可
以提取约20%凝结热制热水，
热水温度可达到50—55°，适
用于大型中央空调和长时间使
q1 w0
q2
1.3 逆卡诺循环性能比较基准
性能系数COP也常用来度量制冷装置的性能 。 COP=收益的热量或冷量/输出的电工或热量 。 使用制冷数或性能系数来比较制冷装置性能，适合于 同类装置之间的比较，但是 它还有不足处，必须同时 指明装置工作的温度和环境温度才能根据其大小评价 设备性能的好坏
用机械的方法吧有限容积内的气体进行压缩
原
理
离心式压缩机
通过涡轮高度旋转，把气体加速到很高速
度后送进涡壳内扩压，把气流速度的功能
转换为气体动力能
5.1 压缩机的应用
往复式压缩机：是最基本的和最广泛使用的压缩机，也是压缩机循环 热力学分析的 基础，为各类压缩机的参照。 斜盘式压缩机：主要用于工况恶劣的汽车空调机
2 实际制冷循环
• 实际的蒸汽压缩制冷循环与逆卡诺循环有许多不同 ，它是以逆向 卡诺循环为基础，而对压缩过程及膨胀过程进行适当改进而形成 的。
•
蒸汽压缩制冷装置主要由四个热力设备组成：压气机、冷凝器、节流阀 和蒸发器。
汽液分离器的作用：将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器，保 证只有干饱和蒸气进入压气机 。
3.热泵循环及其节能原理
• 热泵是将热量从低温热源（空气或水）转 移到高温热源的设备。用热泵制取生活热 水和采暖热水有显著的节能效益。热泵循 环与制冷循环一样，只是热泵利用的是热 泵循环排放的热量，而制冷循环利用的被 吸收的冷量。
3.1 热泵循环及其节能原理
热泵基准循环的能量方程式为 : Qh W Q0 Qh 为热泵排放的热量；W为热泵的耗功；Q0 热泵 从环境吸收的热量。Qh最大值受到限制 的条件是Qh 和Q0 的有效能之和小于或等于W
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
用空调地区。但它不适用于改
进小型家用空调器来提取热水，
因为它在春、秋、东三季不能
用于制热水，在夏季制热水时
会因储水箱的水温变化造成运
行工况不稳定。
1-压缩 机；2-四通阀；3-室外风冷换热器
4-节流毛细管；5-室内风冷换热器；6-水 冷凝器
4.2.2水冷凝器的后置串接式连接方法
• 这种方案回收部分凝 结热和制冷剂液体过 冷时的热量来加热热 水同时可有效提高系 统的制冷量，系统运 行工况平稳，无需复 杂的自动控制。
T2
w0
q2
c
q2
( T1 T2
1)
q2 q＝ TΔs
ε ε w 可见，当T1＝const，如T2↓→ c↓， ↑。0反之，T2↑→ c↑，
↓。 w0
1.2.1逆卡诺循环性能比较基准
• 上述结论，对于各种制冷循环
都具有重要的指导意义。因此 在保证必须的冷冻条件的情况 下，为了避免无谓地消耗过多 的机械功，制冷装置的冷库温 度应该尽量地接近环境温度