11 工程热力学第十一章- 制冷循环-2018——工程热力学课件PPT

2,C
T1 T1 T0
1 1 T0
T1
T
T0 制冷 T2
T1 制热
动力
T1 T2
s
制冷循环的种类
制冷循环
空气压缩制冷 压缩制冷
蒸气压缩制冷 吸收式制冷 吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷 磁制冷 ……
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。
作业 11-1, 11-2
P105, 5-6题
蒸气压缩制冷循环
水能用否？ 0°C以下凝固不能流动。 一般用低沸点工质，如氟利昂、氨
沸点：Ts ( p 1a tm )
水 100°C R22 - 40.8°C R134a - 26.1°C
蒸气压缩制冷空调装置
1-2：绝热压缩过程
4
2-4：定压放热过程
3 4 绝热膨胀 T <T1 （冷库）
4 1 等压吸热 T 理想化处理：
3
①理气；
T1
冷却器
冷却水
2
②定比热; ③ 可逆；
膨胀机
4
冷藏室
压缩机
1
pv图和Ts图
p
p
3
2
s
s
4
1
p
逆布雷顿循环
t 1
1
k 1
k
T
p
2
3
s
4
s T0
p1
T2
v
s
1 2 绝热压缩 s 2 3 等压冷却 p
3 4 绝热膨胀 s 4 1 等压吸热 p
s
节流阀代替膨胀机分析
缺点：
T
1. 损失功量
2. 少从冷库取走热量
4
2 3
8 65
1
ab
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
4
冷凝器节流阀中放热量
5
制冷系数
2 3
1
s
两个等压，热与功均与焓有关
lnp-h图
压焓图 P-h diagram
可采用低压力比、大流量 压气机和膨胀机的条件，从而 提高总制冷量。
例题：P209 ， 11-1 ！！
T
p
2
3
s
4
s T0
p1
T2
s
空气压缩制冷的缺陷
1. 空气物性决定空气压缩制冷循环制冷系数低和 单位质量工质的冷能力小。
2. 无法实现等温吸热、放热， 低，经济性差
3. 制冷量q2=cp(T1-T4)小， 制冷能力q2 很小。
1
1 T2 1
T1 T2 T1
1,C
T1
高温热源温度 低温热源温度
空气回热压缩制冷循环
吸热量： q2=cp(T1-T4) 放热量： q1=cp(T2-T3)
=cp(T2’-T5)
回热＝ 非回热
空气回热压缩制冷循环
优点: 在制冷量和放热量都相同的
情况下,循环压力比由p2/p1降 到p2’/p1。
4-5：绝热节流过程
5-1：定压吸热过程
5
冷却水
3
2
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
蒸汽压缩制冷循环
实际循环
逆卡诺循环
蒸气压缩制冷循环
比较逆卡诺循环3675 T
c
逆卡诺 75 湿蒸气压缩 “液击”现象
实际
12 既安全，又 增加了单位质量 工质的制冷量71
3 64
节流阀代替了膨胀机
2 5
1 7
1 T2 T1
T
T0 制冷 T2
T1 制热
动力
T1 T2
s
制冷循环和制冷系数
制冷系数
1
q2 w
q2 q1 q2
卡诺逆循环 制冷系数
1,C
T2 T0 T2
1 T0 1
T2
T T1
T0 制冷
制热
T2
动力
T1 T2
s
热泵循环和供热系数
供热系数
2
q1 w
q1 q1 q2
卡诺逆循环 供热系数
冲压空气
水分离器
供气
喷水
HX2
HX1
回热器
风扇
压气机
冷凝器 涡轮
供往座舱
工作原理：
B787环控系统工作原理
B787环控系统是一全电式系统，这一系统不从发动机引气，而是由 270V高压直流电动机驱动的高速离心式压气机直接抽吸外界环境冲压 空气，并使其达到合适的压力值，再进入一四轮式高压除水组件进行 降温、调压，通过温度配平后供座舱。
工程热力学
Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
第十一章 制冷循环
空气压缩制冷循环 蒸汽压缩制冷循环 改进的蒸汽压缩制冷循环 蒸汽喷射制冷循环 吸收式制冷循环 热泵 气体的液化
动力循环与制冷/热泵循环
• 动力Power循环
—正循环
输入热,通过循环输出功
3
膨胀机 4
冷却水
2 冷却器
冷藏室
压缩机 1
空气压缩制冷循环
制冷系数
T
p
2
3
s
4
s T0
p1
T2
s
制冷系数
t 1
1
k 1
k
T
p
2
3
s
4
s T0
p1
T2
s
相同温度范围内卡诺循环制冷效率
相同温度范围 相同的热源温度
相同的冷源温度
卡诺循环制冷系数
1,C
T1 T3 T1
空气压缩制冷循环制冷系数
p(MPa)
10
1
0.1
0.01 50
100
1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷冻 到0°C的冰所需冷量。
水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg 1冷吨=334*1000/24/3600=3.86 kJ/s
空气压缩制冷循环
冷却水
3
2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
空气压缩制冷循环过程
四个主要部件；工质：空气
1 2 绝热压缩 p T 2 3 等压冷却 向环境放热，T
• 制冷Refrigeration循环
—逆循环
输入功量（或其他代价），从低温热源取热
• 热泵Heat Pump循环
—逆循环
输入功量（或其他代价），向高温热用户供热
T T0
制冷
T1 制热
T1 动力
T2
T2
动力循环和热效率
热效率
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
卡诺循环 热效率
t,C
1 T2 s2 s1 T1 s2 s1
蒸汽压缩制冷可解决以上问题： • 蒸气在两相区易实现
等温吸热、放热。 • 汽化潜热大，制冷能力可能大
工作原理： 压力控制系统
本图来自于B737的 压力控制系统。不同 飞机的压力控制组件 所在的位置不一样， 但原理基本相同。
工作原理：
制冷组件的工作原理：
制冷组件由三轮式空气循环装置、初级和次级热交换器、温度控制 活门、冷凝器、保护装置、连接管道及其他附件组成的一个整体组 件。制冷组件的功能是将高温高压的气体转化为低温低压的气体。 制冷组件的基本工作原理如下图所示。
系统必须有足够的高压电 源。
空调、除雾、防冰等功能 相关系统电气化必须协 同发展。
机翼防冰已不能使用热气 除冰，必须使用电除冰 技术。
环控系统的主要部件： 制冷组件（PACK）
空气循环机
冷凝器X2 低压地面进气口
冲压空气出口
换热器 X2
冲压空气进 气口
制冷组件是环控系 统的一个非常重要 的组成部分。环控 系统的制冷功能主 要是通过该组件来 实现的。