蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图共74页
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单级蒸汽压缩式制冷循环PPT课件
若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液 体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平 衡关系为
h4 h4 h1 h1
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(1-20)
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p
4’4 pk 3 2 2’ 5’ 5 p0 1 1’
q0 q0
h 回热循环在p-h图上的表示
回热循环中各性能指标的变化完全同于有效过热循环。
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无效过热循环
无效过热循环：过热过程中产生的冷量没有被冷 却介质所吸收。
（1）单位制冷量 q0
不变
q0 (h1 h5 )
(1-13)
(2)单位容积制冷量 qv 减小
qv
h1 h5 v1'
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(3)理论比功 w0
增加
w0 h2' h1'
q h w
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
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（1）压缩过程: q 0 w h2 h1
(2)冷凝过程： w 0
（1-2）
qk h2 h4
（1-3）
(3) 节流过程： w 0, q 0
h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w 0
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吸气管道中的热交换可视情况当作有效过热 或无效过热来分析。
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（2）排出管道
在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂 蒸气传给周围空气，它不会引起性能的改变，仅 仅是减少了冷凝器中的热负荷。
排气管道中的压降会引起压缩机排气压力 升高。
压焓图ppt课件
吸气状态计），在蒸发器中所产生的制冷量 。
qv＝q0 / v1＝（h1－h4）/v1
• 制冷剂质量流量MR： MR=Qo / q0 • 制冷剂体积流量VR: VR=MR*v1
10
• 单位冷凝负荷qk ：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出
的热量 。 qk＝h2－h3
• 单位理论压缩功w0 ：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所
（kJ/kg） （kJ/m3） （kg/s） （m3/s） （kJ/kg）
冷凝器热负荷 Qk MR qk 23
（kW）
单位理论功 wo h2 h1 170
（kJ/kg）
压缩机理论耗功率 No MR wo 3 （kW）
理论制冷系数 热力完善度 c
o
Qo ToN o
to=5℃，冷凝温度tk=40℃。试对该理论制冷循环进行热力计算。
解: h1=1460（kJ/kg） h2=1630（kJ/kg） h3=h4=380（kJ/kg） v1=0.245（m3/kg）
单位质量制冷量 qo h1 h4 1080 单质体位量积容流流积量量制MVR冷R MQq量oOR q10.v0108.5q001o45 4446 .9 单位冷凝热负荷 qk h2 h3 1250
• 1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 • 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点 • 2点: Pk等压线与s1等熵线交点 • 4点： Po等压线与h3等焓线交点
9
五、理论制冷循环的热力计算
• 单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物
体吸收的热量 。
q0＝h1－h4 • 单位体积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按
qv＝q0 / v1＝（h1－h4）/v1
• 制冷剂质量流量MR： MR=Qo / q0 • 制冷剂体积流量VR: VR=MR*v1
10
• 单位冷凝负荷qk ：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出
的热量 。 qk＝h2－h3
• 单位理论压缩功w0 ：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所
（kJ/kg） （kJ/m3） （kg/s） （m3/s） （kJ/kg）
冷凝器热负荷 Qk MR qk 23
（kW）
单位理论功 wo h2 h1 170
（kJ/kg）
压缩机理论耗功率 No MR wo 3 （kW）
理论制冷系数 热力完善度 c
o
Qo ToN o
to=5℃，冷凝温度tk=40℃。试对该理论制冷循环进行热力计算。
解: h1=1460（kJ/kg） h2=1630（kJ/kg） h3=h4=380（kJ/kg） v1=0.245（m3/kg）
单位质量制冷量 qo h1 h4 1080 单质体位量积容流流积量量制MVR冷R MQq量oOR q10.v0108.5q001o45 4446 .9 单位冷凝热负荷 qk h2 h3 1250
• 1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 • 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点 • 2点: Pk等压线与s1等熵线交点 • 4点： Po等压线与h3等焓线交点
9
五、理论制冷循环的热力计算
• 单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物
体吸收的热量 。
q0＝h1－h4 • 单位体积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图
蒸汽被压缩机抽吸压缩，变成高温高压气体，完成一个制冷系统的循环。
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
必须选定参考机组 考察多联机EER、COP与参考机组 的TEER、TCOP（包含水泵、风机 盘管的耗功），确定经济性作用域 与参考机组的能效水平和连接管的 保温效果有关
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
25
经济性作用域
3 4
2 2’
1 1’
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
“制冷空调技术提高与创新”继续教育讲座
第二讲 蒸汽压缩式制冷/热泵系统的压焓图与
性能图
清华大学 王宝龙
2019/7/25
1
提纲
预备知识 压焓图（lgp-h图）的应用 制冷装置的性能图及其应用 总结
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
2
第一节 预备知识
2019/7/25
3
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
<100
室内机与室外机之间的高差Z [-90，36]
<200 [-140，64]
室内机组之间的高差ΔZ
<50
<100
室内、外机组之间管长应L
<100
<200
热泵型 室内机与室外机之间的高差Z [-33，36] [-56，64]
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
必须选定参考机组 考察多联机EER、COP与参考机组 的TEER、TCOP（包含水泵、风机 盘管的耗功），确定经济性作用域 与参考机组的能效水平和连接管的 保温效果有关
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
25
经济性作用域
3 4
2 2’
1 1’
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
“制冷空调技术提高与创新”继续教育讲座
第二讲 蒸汽压缩式制冷/热泵系统的压焓图与
性能图
清华大学 王宝龙
2019/7/25
1
提纲
预备知识 压焓图（lgp-h图）的应用 制冷装置的性能图及其应用 总结
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
2
第一节 预备知识
2019/7/25
3
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
<100
室内机与室外机之间的高差Z [-90，36]
<200 [-140，64]
室内机组之间的高差ΔZ
<50
<100
室内、外机组之间管长应L
<100
<200
热泵型 室内机与室外机之间的高差Z [-33，36] [-56，64]
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图_图文
扰动因素
– 蒸发器 – 节流装置
调节变量
采用图形法进行性能 分析，简单、直观
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
44
2.定速压缩机制冷系统的性能图
*
45
压缩机工作特性（1）
*
– 如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
3
2
6 4
1
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
33
预备知识
• 制冷量Qe
3
• 输入功率Pin
4
• COP (当Mrev=Mrcom时)
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
2 1
34
回热循环
• 特点
– 可提高压缩机回气过热度，防止液 击、以利于提高带油速度
– 高压液体得到再冷，可防止制冷剂 沿程闪发
– 对于某些制冷剂而言，回热是减小 节流损失的重要措施
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
• 消耗能量
• 消耗能量
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
4
制冷机与热泵的相互关系
• 相同点
– 热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） – 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
• 不同点
– 使用目的（功能）不同
– 蒸发器 – 节流装置
调节变量
采用图形法进行性能 分析，简单、直观
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
44
2.定速压缩机制冷系统的性能图
*
45
压缩机工作特性（1）
*
– 如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
3
2
6 4
1
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
*
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33
预备知识
• 制冷量Qe
3
• 输入功率Pin
4
• COP (当Mrev=Mrcom时)
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
2 1
34
回热循环
• 特点
– 可提高压缩机回气过热度，防止液 击、以利于提高带油速度
– 高压液体得到再冷，可防止制冷剂 沿程闪发
– 对于某些制冷剂而言，回热是减小 节流损失的重要措施
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
• 消耗能量
• 消耗能量
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
4
制冷机与热泵的相互关系
• 相同点
– 热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） – 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
• 不同点
– 使用目的（功能）不同
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图资料
水车 水泵
田中俊六. 省エネ ルギーシステム 概論（ヒートポン プとヒートパイプ はまったく別物な のか？）
(b) 水泵·水车灌溉
电力
∞℃
100kW
COP=5
制热量 500kW
电驱动热热汇泵
. Q
电动机
大气
RM
采热量400kW . P Q
热源
(d) 电驱动热泵制热
热泵装置 制取热量 制冷装置 制取冷量
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
6
制冷机与热泵的相互关系
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
7
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
目前，制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
10
第二节 lgp-h图及其应用
8/22/2019
11
1.制冷剂的 lgp-h图
8/22/2019
12
压焓图（lgp-h图）的功能
蒸气压缩式制冷的应用领域
蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
田中俊六. 省エネ ルギーシステム 概論（ヒートポン プとヒートパイプ はまったく別物な のか？）
(b) 水泵·水车灌溉
电力
∞℃
100kW
COP=5
制热量 500kW
电驱动热热汇泵
. Q
电动机
大气
RM
采热量400kW . P Q
热源
(d) 电驱动热泵制热
热泵装置 制取热量 制冷装置 制取冷量
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
6
制冷机与热泵的相互关系
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
7
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
目前，制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
8/22/2019
清华大学建筑学院建筑技术科学系
10
第二节 lgp-h图及其应用
8/22/2019
11
1.制冷剂的 lgp-h图
8/22/2019
12
压焓图（lgp-h图）的功能
蒸气压缩式制冷的应用领域
蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
制冷原理—蒸汽压缩式制冷的理论循环和实际循环
制冷剂压焓图
一、制冷剂压焓图（P-V图）
制冷系统中循环流动的工作介质叫制冷剂(又称制
冷工质)，它在系统的各个部件间循环流动以实现能
量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热；从
低温热源吸热，实现制冷的目的。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
以特定制冷剂的焓值为横坐标，以压
力为纵坐标绘制成的线图成为该制冷剂的
具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。
有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，
产生有用的制冷效果。
有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。
1、有害过热分析：
（1）单位制冷量不变，单位压缩功增加
（2）单位冷凝负荷增大
（3）进入压缩机的制冷剂比容增大
（4）压缩机的排气温度升高
（1）蒸发器面积大于设计所需面积（有效过热）
压焓图。为了缩小图的尺寸，并使低压区
内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力
的对数值LgP绘制，因此压--焓图又称
LgP-E图。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
一点（临界点）
两线（饱和液体线；干饱和蒸气线）
三区（过冷区；湿蒸气区；过热气区）
五状态（未饱和液体；饱和液体；湿饱
和蒸气；干饱和蒸气； 过热蒸气）
在循环制冷计算中，将制冷剂饱和液
体的温度降低就变为过冷液体。
气液两相区：介于饱和液体线与饱和
气体线之间的区域为。
过热蒸气区：干饱和蒸气线右边区域。
饱和液体线
干饱和蒸气线
饱和液体线
（压力）
未饱和液体
过热蒸气
焓
六参数：
➢等压线p — 水平线
➢等焓线 h— 垂直线
➢等干度线 x
2、蒸气压缩制冷循环的P-h图，试指出进行各热力过程相应设备的名
一、制冷剂压焓图（P-V图）
制冷系统中循环流动的工作介质叫制冷剂(又称制
冷工质)，它在系统的各个部件间循环流动以实现能
量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热；从
低温热源吸热，实现制冷的目的。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
以特定制冷剂的焓值为横坐标，以压
力为纵坐标绘制成的线图成为该制冷剂的
具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。
有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，
产生有用的制冷效果。
有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。
1、有害过热分析：
（1）单位制冷量不变，单位压缩功增加
（2）单位冷凝负荷增大
（3）进入压缩机的制冷剂比容增大
（4）压缩机的排气温度升高
（1）蒸发器面积大于设计所需面积（有效过热）
压焓图。为了缩小图的尺寸，并使低压区
内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力
的对数值LgP绘制，因此压--焓图又称
LgP-E图。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
一点（临界点）
两线（饱和液体线；干饱和蒸气线）
三区（过冷区；湿蒸气区；过热气区）
五状态（未饱和液体；饱和液体；湿饱
和蒸气；干饱和蒸气； 过热蒸气）
在循环制冷计算中，将制冷剂饱和液
体的温度降低就变为过冷液体。
气液两相区：介于饱和液体线与饱和
气体线之间的区域为。
过热蒸气区：干饱和蒸气线右边区域。
饱和液体线
干饱和蒸气线
饱和液体线
（压力）
未饱和液体
过热蒸气
焓
六参数：
➢等压线p — 水平线
➢等焓线 h— 垂直线
➢等干度线 x
2、蒸气压缩制冷循环的P-h图，试指出进行各热力过程相应设备的名
3-制冷系统的压焓图与性能图(for+DunAn)
35
采用满液式蒸发器的制冷循环
冷库用重力供液盘管式蒸发器 空调用冷水机组的满液式蒸发器
输出功率Pout
轴功率Pe
指示功率Pi
有效压缩功率 等熵压缩功率Pε i 等熵压缩功率Pth
2015-7-15
清华大学建筑学院建筑技术科学系
31
预备知识
制冷量Qe
Qe M r ( ev ) (h1 h4 )
输入功率Pin
3
Qe M rev (h1 h4 )
2
Pin
M rcom (h2 h1 )
Z ＋ L ∆Z 0
安全性作用域 舒适性作用域 经济性作用域 调节性作用域
多联机作用域问题是四种作用 域的交集 多联机作用域问题是指导多联 机系统设计、安装的重要理论 基础
2015-7-15
－
20
清华大学建筑学院建筑技术科学系
安全性作用域
安全性作用域是指防止垂直液管 内因重力作用而影响系统安全运 行的室内、外机之间连接管的最 大高差
单质/共沸/近共沸制冷剂压焓图（R134a）
清华大学建筑学院建筑技术科学系
13
2.制冷循环的lgp-h图
2015-7-15
14
制冷循环在压焓图上表示
Receiver
Condenser
hC hB COP hD hC
Compressor
hD hA COPh hD hC
注意：高压液体管有上 升立管与下降立管，二 者有何区别？
清华大学建筑学院建筑技术科学系
17
lgp-h图的应用举例 2
思考：
单元式空调的室外机（冷凝器、压缩机）低于室 内机（膨胀阀、蒸发器）为何有时出现制冷效果 不好的问题？ 多联机的室内外机之间的连接管长度L和高差Z可 以很大吗？
第五章蒸气压缩式制冷机组和热泵机组-PPT(精)
热泵低位热源的选择应该考虑的要求（四点）见教材P101。
LOGO
空气
优点： （1）取之不尽，用之不竭。 （2）空气源热泵系统简单。 （3）对设备无腐蚀作用。 缺点： （1）温度品位不高。 （2）温度波动大，热泵制热量、建筑热负荷与空气温度的变化规律相 反。 （3）比热、密度小，因此设备大，风机噪声大。 （4）0℃以下运行时，有结霜的不利影响。 空气作热汇时，除缺点（4）外，优缺点类似。
水侧换热器（冷凝器）
将热量释放到水中
制热工况：空气侧换热器（冷凝器） 加热
水侧换热器（蒸发器）
从水中提取热量
分类：见教材P105。
用户端 LOGO
水源热泵空调机的特性 制冷量、制热量、制冷和制热性能系数与空调 机的空气、水的温度有关。
某型号的水-空气热泵空调机特性
水源热泵的特点见教材P106。 LOGO
1.空调机种类
窗式空调器 按外型分 多分联体式式空空调调机器
立式空调机
屋顶式空调机
单冷式空调机 冷风机
按功能分 冷恒热温风恒空湿调空机调机电热热泵型型
低温空调机
除湿机
大型分体空调机
LOGO
2.水-空气热泵空调机 又称水源热泵空调机
原理
制冷工况：空气侧换热器（蒸发器） 冷却去湿
①部分负荷相对应的冷却介质进口温度：
水冷离心式冷水机组部分负荷下消耗功率
tc，i=Δ˙（负荷百分数）+t0 式中t0指负荷为零时的冷却介质温度；
Δ指单位负荷（百分数）冷却介质温升。
②综合部分负荷性能系数COP*——表征冷水机组在运行期间平均特性，定义为 COP*=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D
LOGO
空气
优点： （1）取之不尽，用之不竭。 （2）空气源热泵系统简单。 （3）对设备无腐蚀作用。 缺点： （1）温度品位不高。 （2）温度波动大，热泵制热量、建筑热负荷与空气温度的变化规律相 反。 （3）比热、密度小，因此设备大，风机噪声大。 （4）0℃以下运行时，有结霜的不利影响。 空气作热汇时，除缺点（4）外，优缺点类似。
水侧换热器（冷凝器）
将热量释放到水中
制热工况：空气侧换热器（冷凝器） 加热
水侧换热器（蒸发器）
从水中提取热量
分类：见教材P105。
用户端 LOGO
水源热泵空调机的特性 制冷量、制热量、制冷和制热性能系数与空调 机的空气、水的温度有关。
某型号的水-空气热泵空调机特性
水源热泵的特点见教材P106。 LOGO
1.空调机种类
窗式空调器 按外型分 多分联体式式空空调调机器
立式空调机
屋顶式空调机
单冷式空调机 冷风机
按功能分 冷恒热温风恒空湿调空机调机电热热泵型型
低温空调机
除湿机
大型分体空调机
LOGO
2.水-空气热泵空调机 又称水源热泵空调机
原理
制冷工况：空气侧换热器（蒸发器） 冷却去湿
①部分负荷相对应的冷却介质进口温度：
水冷离心式冷水机组部分负荷下消耗功率
tc，i=Δ˙（负荷百分数）+t0 式中t0指负荷为零时的冷却介质温度；
Δ指单位负荷（百分数）冷却介质温升。
②综合部分负荷性能系数COP*——表征冷水机组在运行期间平均特性，定义为 COP*=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D
第二章 蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理 ppt课件
27
饱和循环在lgp-h图上的表示
PPT课件
28
（1）蒸发器（4-1）
制冷量
Qe Mr (h1 h4 )
单位质量制冷剂的制冷量
（2）蒸发器（2-3）
qe
Qe Mr
h1 h4
制热量
Qc Mr (h2 h3 )
单位质量冷凝热量或热泵制热量
（3）压缩机（1-2）
qc
Qc Mr
T2 T2 T1
PPT课件
25
在湿蒸气区中的逆卡诺循环
实际上这个循环无法实现，其原因是： （1）无温差传热实际上是行不通的。 （2）压缩过程在湿蒸气区进行危害性 大。 （3）膨胀机的尺寸很小，制造不易。 （4）状态点1很难检测和控制。（干 度）
PPT课件
26
饱和循环
蒸气压缩式制冷饱和循环在T-s 图上的表示
设M（kg）工质在系统内循环一周，则 Q1=T1（sb－sa）M （低温热源处吸取热量） Q2=T2（sb－sa）M（高温热源处排出热量）
循环消耗的净功
W=Q2－Q１＝（T2－T1）（sb－sa）M
PPT课件
24
制冷性能系数：
COPc
Q1 W
T1 T2 T1
制热性能系数：
COPh,c
Q2 W
符号中第一个C代表氯，第二个C代表碳。
PPT课件
18
2、饱和碳氢化合物 甲烷（CH4）—R50，乙烷（C2H6）—R170 丁烷及以后的烷类按序号600依次编号，如丁烷为R600、 R600a。 3、环状有机化合物 分子结构呈环状的有机化合物，如C4F8，编号为RC318。 4、共沸混合制冷剂 由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的 液相和气相的组分相同，且保持恒定的沸点，这样的混合物称为共沸混合制冷 剂。 例如R125/134a（50/50），编号为R507A 编号法则：已商品化的共沸混合制冷剂给予编号，序号从500开始。
饱和循环在lgp-h图上的表示
PPT课件
28
（1）蒸发器（4-1）
制冷量
Qe Mr (h1 h4 )
单位质量制冷剂的制冷量
（2）蒸发器（2-3）
qe
Qe Mr
h1 h4
制热量
Qc Mr (h2 h3 )
单位质量冷凝热量或热泵制热量
（3）压缩机（1-2）
qc
Qc Mr
T2 T2 T1
PPT课件
25
在湿蒸气区中的逆卡诺循环
实际上这个循环无法实现，其原因是： （1）无温差传热实际上是行不通的。 （2）压缩过程在湿蒸气区进行危害性 大。 （3）膨胀机的尺寸很小，制造不易。 （4）状态点1很难检测和控制。（干 度）
PPT课件
26
饱和循环
蒸气压缩式制冷饱和循环在T-s 图上的表示
设M（kg）工质在系统内循环一周，则 Q1=T1（sb－sa）M （低温热源处吸取热量） Q2=T2（sb－sa）M（高温热源处排出热量）
循环消耗的净功
W=Q2－Q１＝（T2－T1）（sb－sa）M
PPT课件
24
制冷性能系数：
COPc
Q1 W
T1 T2 T1
制热性能系数：
COPh,c
Q2 W
符号中第一个C代表氯，第二个C代表碳。
PPT课件
18
2、饱和碳氢化合物 甲烷（CH4）—R50，乙烷（C2H6）—R170 丁烷及以后的烷类按序号600依次编号，如丁烷为R600、 R600a。 3、环状有机化合物 分子结构呈环状的有机化合物，如C4F8，编号为RC318。 4、共沸混合制冷剂 由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的 液相和气相的组分相同，且保持恒定的沸点，这样的混合物称为共沸混合制冷 剂。 例如R125/134a（50/50），编号为R507A 编号法则：已商品化的共沸混合制冷剂给予编号，序号从500开始。
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目前，制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
9
第二节 lgp-h图及其应用
2020/4/1
10
1.制冷剂的 lgp-h图
2020/4/1
11
压焓图（lgp-h图）的功能
压焓图（lgp-h图）是分析蒸气压缩式制冷 （热泵）循环的重要工具
消耗能量 PinH2H1
消耗能量 PinTc Te
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
3
（水泵）农田灌溉与（热泵）建筑采暖
100m
瀑布流量 100T/d
80m
20m 0m
100℃
20 ℃ 0℃
80℃
灌溉水量 100T/d
河流
(a) 瀑布直接灌溉
COP=2
热量 100kW
高温热源
高温热源
制热量 200kW
COPh
hD hD
hA hC
Compressor
B Evaporator
qo
wc
h
1、实际制冷循环中，制冷剂 流量不是1 kg/s，而是m kg/s；
2、实际制冷循环存在各种压 力损失。
清华大学建筑学院建筑技术科学系
16
lgp-h图的应用举例 1
两相区以外的制冷剂状态点必须由两 个独立状态参数才能描述
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
lg p
pk
3
2
p0
4
p1
6 1 h
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
17
lgp-h图的应用举例 2
当从贮液器至膨胀阀之间的高
lg p
压液体管存在较大压力损失时， pk
3
2
制冷剂容易出现沿程闪发
使用目的（功能）不同
• 制冷机：吸收蒸发潜热，降温、除湿 • 热泵：释放冷凝潜热，升温
二者可以构成独立的机器；也可集成为一台机器， 通过自动控制部件转换制冷剂流向，改变机器的 功能
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
5
制冷机与热泵的相互关系
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
6
蒸汽被压缩机抽吸压缩，变成高温高压气体，完成一个制冷系统的循环。
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
6线：等压线 等温线 等比焓线 等比熵线 等比容线 等干度线
清华大学建筑学院建筑技术科学系
13
单质/共沸/近共沸制冷剂压焓图（R134a）
清华大学建筑学院建筑技术科学系
14
2.制冷循环的lgp-h图
2020/4/1
15
制冷循环在压焓图上表示
Receiver p
Condenser
qk
COP hC hB hD hC
提纲
预备知识 压焓图（lgp-h图）的应用 制冷装置的性能图及其应用 总结
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
1
第一节 预备知识
2020/4/1
2
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
水泵
H2
制冷机（与热泵）
sink / ambient
Qc
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
例如：具有一定过热度的压缩机吸气 状态（点1）可由压缩机吸气管上的压 力表（p1）以及温度计（t1）读数， 经制冷剂物性方程或lgp-h图来确定
如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
蒸气压缩式制冷的应用领域
蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
制冷机类：电冰箱、冷藏柜、陈列柜、冷库、工艺冷水设备等 热泵类：房间空调器、商用中央空调、水源热泵、多联机等
2020/4/1
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8
小结
制冷机与热泵可以独立成为设备，也可成为 集成设备
中国称之为“热泵”的设备主要是指集成设备
4 4'
①高压液体上升立管高度过高（重 力损失） ②管道过细及局部阻力部件过多 ③沿程吸热量过大
重力损失的计算方法
pgZPa
p0 55'
1' h
注意：高压液体管有上 升立管与下降立管，二 者有何区别？
2020/4/1
清华大学建筑学院建筑技术科学系
18
lgp-h图的应用举例 2
思考：
单元式空调的室外机（冷凝器、压缩机）低于室 内机（膨胀阀、蒸发器）为何有时出现制冷效果 不好的问题？ 多联机的室内外机之间的连接管长度L和高差Z可 以很大吗？
循环设计：构造各种制冷循环 循环计算：计算制冷（热泵）循环，选配各部件 容量 循环分析：对已知系统进行热力分析
2020/4/1
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12
制冷剂压焓图（lgp-h图）
1点：临界点C
lg p
C
s
2线：饱和液线ф =0
饱和气线ф =1
p ф =0x
ф =1
h
v
t
h
3区：过冷液体区 饱和区 过热蒸气区
热驱热汇动热泵
. Q
大气
RM
. Q
采热量100k.W
Q
(c) 热驱动热低温泵热制源热
瀑布流量 100T/d
灌溉水量 500T/d
采水量400T/
水坝
水车 水泵
田中俊六. 省エネ ルギーシステム 概論（ヒートポン プとヒートパイプ はまったく別物な のか？）
(b) 水泵·水车灌溉
电力
∞℃
100kW
COP=5
制热量 500kW
电驱动热热汇泵
. Q
电动机
大气
RM
采热量400kW . P Q
热源
(d) 电驱动热泵制热
热泵装置 制取热量 制冷装置 制取冷量
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4
制冷机与热泵的相互关系
相同点
热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
不同点
2020/4/1
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9
第二节 lgp-h图及其应用
2020/4/1
10
1.制冷剂的 lgp-h图
2020/4/1
11
压焓图（lgp-h图）的功能
压焓图（lgp-h图）是分析蒸气压缩式制冷 （热泵）循环的重要工具
消耗能量 PinH2H1
消耗能量 PinTc Te
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3
（水泵）农田灌溉与（热泵）建筑采暖
100m
瀑布流量 100T/d
80m
20m 0m
100℃
20 ℃ 0℃
80℃
灌溉水量 100T/d
河流
(a) 瀑布直接灌溉
COP=2
热量 100kW
高温热源
高温热源
制热量 200kW
COPh
hD hD
hA hC
Compressor
B Evaporator
qo
wc
h
1、实际制冷循环中，制冷剂 流量不是1 kg/s，而是m kg/s；
2、实际制冷循环存在各种压 力损失。
清华大学建筑学院建筑技术科学系
16
lgp-h图的应用举例 1
两相区以外的制冷剂状态点必须由两 个独立状态参数才能描述
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
lg p
pk
3
2
p0
4
p1
6 1 h
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
2020/4/1
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lgp-h图的应用举例 2
当从贮液器至膨胀阀之间的高
lg p
压液体管存在较大压力损失时， pk
3
2
制冷剂容易出现沿程闪发
使用目的（功能）不同
• 制冷机：吸收蒸发潜热，降温、除湿 • 热泵：释放冷凝潜热，升温
二者可以构成独立的机器；也可集成为一台机器， 通过自动控制部件转换制冷剂流向，改变机器的 功能
2020/4/1
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5
制冷机与热泵的相互关系
2020/4/1
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6
蒸汽被压缩机抽吸压缩，变成高温高压气体，完成一个制冷系统的循环。
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
6线：等压线 等温线 等比焓线 等比熵线 等比容线 等干度线
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13
单质/共沸/近共沸制冷剂压焓图（R134a）
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14
2.制冷循环的lgp-h图
2020/4/1
15
制冷循环在压焓图上表示
Receiver p
Condenser
qk
COP hC hB hD hC
提纲
预备知识 压焓图（lgp-h图）的应用 制冷装置的性能图及其应用 总结
2020/4/1
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1
第一节 预备知识
2020/4/1
2
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
水泵
H2
制冷机（与热泵）
sink / ambient
Qc
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
例如：具有一定过热度的压缩机吸气 状态（点1）可由压缩机吸气管上的压 力表（p1）以及温度计（t1）读数， 经制冷剂物性方程或lgp-h图来确定
如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
蒸气压缩式制冷的应用领域
蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
制冷机类：电冰箱、冷藏柜、陈列柜、冷库、工艺冷水设备等 热泵类：房间空调器、商用中央空调、水源热泵、多联机等
2020/4/1
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8
小结
制冷机与热泵可以独立成为设备，也可成为 集成设备
中国称之为“热泵”的设备主要是指集成设备
4 4'
①高压液体上升立管高度过高（重 力损失） ②管道过细及局部阻力部件过多 ③沿程吸热量过大
重力损失的计算方法
pgZPa
p0 55'
1' h
注意：高压液体管有上 升立管与下降立管，二 者有何区别？
2020/4/1
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18
lgp-h图的应用举例 2
思考：
单元式空调的室外机（冷凝器、压缩机）低于室 内机（膨胀阀、蒸发器）为何有时出现制冷效果 不好的问题？ 多联机的室内外机之间的连接管长度L和高差Z可 以很大吗？
循环设计：构造各种制冷循环 循环计算：计算制冷（热泵）循环，选配各部件 容量 循环分析：对已知系统进行热力分析
2020/4/1
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12
制冷剂压焓图（lgp-h图）
1点：临界点C
lg p
C
s
2线：饱和液线ф =0
饱和气线ф =1
p ф =0x
ф =1
h
v
t
h
3区：过冷液体区 饱和区 过热蒸气区
热驱热汇动热泵
. Q
大气
RM
. Q
采热量100k.W
Q
(c) 热驱动热低温泵热制源热
瀑布流量 100T/d
灌溉水量 500T/d
采水量400T/
水坝
水车 水泵
田中俊六. 省エネ ルギーシステム 概論（ヒートポン プとヒートパイプ はまったく別物な のか？）
(b) 水泵·水车灌溉
电力
∞℃
100kW
COP=5
制热量 500kW
电驱动热热汇泵
. Q
电动机
大气
RM
采热量400kW . P Q
热源
(d) 电驱动热泵制热
热泵装置 制取热量 制冷装置 制取冷量
2020/4/1
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4
制冷机与热泵的相互关系
相同点
热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
不同点