制冷与热泵技术ppt课件

液体汽化制冷
物质有三种集态：气态、液态、固态。物质集态的改 变称之为相变。相变过程中，由于物质分子的重新排列和 分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量。这种热量称 作相变潜热。物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收 潜热；反之，当它发生从质稀态向质密态的相变时，则放 出潜热。
液体汽气化形成蒸汽，吸收热量，利用该过程的吸热 效应制冷的方法称液体汽化制冷。
目前吸收式制冷机多用二组分溶液，习惯上 称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收 剂，二者合称为工质对。最常用的工质对有 氨水（氨为制冷剂）和溴化锂水溶液（水为 制冷剂）。
整个系统包括两个回路：一个是制冷剂回路， 一个是溶液回路。
制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、蒸 发器组成。高压制冷剂气体在冷凝器中冷凝， 产生的高压制冷剂液体经节流后到蒸发器蒸 发制冷。
9
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气压缩式制冷
制冷剂液体在蒸发器内以与被冷却对象 发生热交换，吸收被冷却对象的热量并 气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入； 经压缩后排出高温高压气态制冷剂进冷 凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝 结成高压液体；高压液体流经膨胀阀时 节流，变成低压低温的气液两相混合物， 进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发 器中蒸发制冷；然后蒸发器中的低压蒸 汽再次被压缩机吸入。如此周而复始， 不断循环。
5
第一章 制冷原理
液体汽化制冷
6
第一章 制冷原理
液体汽化制冷
evaporator
expansion device
condenser compressor
7
第一章 制冷原理
液体汽化制冷
为了使上述过程得以连续进行，必须不断地从容器中 抽走制冷剂蒸汽，再不断地将其液体补充进去。通过一定 的方法将蒸汽抽出，再令其凝结为液体后返回到容器中， 就能满足这一要求。
16
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气喷射式制冷
也有四个基本过程，其喷射器相当于蒸气压 缩式的压缩机。
特点：以热能为补偿能量形式；结构简单； 加工方便；没有运动部件；使用寿命长，故 具有一定的使用价值，例如用于制取空调所 需的冷水。但这种制冷机所需的工作蒸气的 压力高，喷射器的流动损失大，因而效率较 低。
12
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气吸收式制冷
溶液回路由发生器、吸收器、溶液节流阀、 溶液热交换器和溶液泵组成。在吸收器中， 吸收剂吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体， 形成富含制冷剂的稀溶液，并泵送到发生器， 加热使溶液中的制冷剂重新蒸发出来，送入 冷凝器。另一方面，产生的浓溶液经冷却、 节流后进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压 制冷剂蒸汽。吸收过程中伴随释放吸收热， 为了保证吸收的顺利进行，需要冷却吸收液。
13
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气吸收式制冷
与压缩式的共同点是：
四个基本过程一样。
它们的不同点是：
1)提供的能量不同。 压缩式消耗机械功，吸收式消耗热能。
2)吸取制冷剂蒸气的方式不同。 压缩式用压缩机吸取蒸气，吸收式用吸收剂
在吸收器内吸取制冷剂蒸气。 3)将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时 采取的方式不同。
因此，液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程： 低压下蒸发汽化、蒸气升压、高压气体液化、高压液体降 压。其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。
根据抽取蒸气的方式不同，主要有4种液体汽化制冷方式。
8
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气压缩式制冷
蒸汽压缩式制冷系统 由压缩机、冷凝器、 膨胀阀(毛细管)、蒸 发器组成，用管道将 它们连接成一个密封 系统。
热科学和能源工程系 中国科学技术大学
1
第一章 制冷原理
相变制冷
制 冷
气体膨胀制冷
方
热电制冷
法
涡流管制冷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其它
固体融化制冷 固体升华制冷 液体汽化制冷
蒸气压缩式 √ 吸收式
蒸气喷射式 吸附式
热声制冷 电磁制冷 电化学制冷
任何伴随有吸 热的物理现象 原则上都有可 能用来制冷。
······
2
第一章 制冷原理
3
第一章 制冷原理
液体汽化制冷
T2 T1
3500
3000
2500
2000
P1
P / KPa
1500
1000
P2
500
0
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420
T/K
饱和蒸气压曲线
温度下 降
抽 气
蒸 发
吸 热 Q
4
第一章 制冷原理
液体汽化制冷
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气喷射式制冷
工作过程如下：锅炉产生的高温高压工作 蒸气进入喷嘴，膨胀并以高速流动（流速 可达1000m/s以上），在喷嘴出口处造成 很低的压力，使蒸发器中的水汽化，吸收 潜热，使未汽化的水温度降低（制冷）产 生低温水。蒸发器中产生的水蒸气与工作 蒸气在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器； 在扩压器中流速降低压力升高；到冷凝器， 被冷却水冷却为液态水后分两路：一路经 过节流阀降压后送回蒸发器，继续蒸发制 冷；另一路用泵提高压力送回锅炉，重新 加热产生工作蒸气。
17
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——吸附式制冷
吸附现象
根据气体-固体 有无化学反应
物理吸附：是气体分子在范德瓦尔力作用下向吸附 剂运动，并在吸附势场作用下压缩而在吸附剂内凝 聚成液体的过程，没有化学反应。
化学吸附：吸附剂和被吸附的气体或液体相互接触 时发生了化学反应，形成了化学键。
吸附制冷的工作介质是吸附剂-制冷剂工质对。常用的有：活性 炭-甲醇（太阳能吸附制冷中应用最广）、沸石-水、硅胶-水、 金属氢化物-氢（物理吸附）、氯化锶-氨、氯化钙-氨（化学吸 附）。
10
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气吸收式制冷
吸收式制冷机利用溶液在一定条件 下能析出低沸点组分的蒸气，在另一种 条件下又能吸收低沸点组分这一特性完 成制冷循环。
吸收式制冷系统是由发生器、冷凝 器、制冷节流阀、蒸发器、吸收器、溶 液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。
11
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气吸收式制冷
压缩式通过压缩机完成，吸收式则是通过吸 收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。
14
第一章 制冷原理
液体汽化制冷——蒸气喷射式制冷
蒸气喷射式制冷系统组成部件包 括：喷射器、冷凝器、蒸发器、 节流阀、泵。喷射器又由喷嘴、 吸入室、扩压器三个部分组成。 喷射器的吸入室与蒸发器相连； 扩压器于冷凝器相连。
15