空调制冷 制冷原理 压焓图
制冷知识第四讲压焓图
第四讲压熔图在进行制冷循环的分析及计算时，经常需要利用制冷剂的压焰图来确定制冷剂的状态参数及其变化过程。
压焰图实际为压力-比焰图，也称lg>∕ι图，简称压培图。
它是以制冷剂的比给人作为横坐标，以压力P作为纵坐标绘制而成的，见图2-1。
图中共有8种线条，反应6个参数：图2T 制冷剂的压焰图①饱和液体线（X = 0）；②干饱和蒸气线（X= 1）;③等于度线，参数为X（X=定值），图2-1中，1 = 0与N=I 之间的等干度线没有画出；④等压线，参数为力（。
=定值）；⑤等温线，参数为EU=定值）；⑥等比母线，参数为无6 =定值）；⑦等比嫡线,参数为$（S=定值）；⑧等比体积线，参数为V （V=定数）压培图所标的物理呈压力：垂直于物体表面的作用力，单位牛顿（N）。
压强：单位面积所受到的作用力，单位帕（Pa）。
培：物体内能与压力能之和。
单位焦（J）.等压过程中，系统从外界所吸收的热量等于系统熔值的增加。
比玲：Ikg某物质的始值。
单位kj/kg。
在压焰图上，X轴所表示的单位为比焙。
Y轴所表示的单位为压强。
为缩小尺寸，提高低压表示的精度，故取对数。
等墙线燧：能与绝对温度的比值，表示热量转换成功的程度。
在绝热过程中系统的燃不变。
单位 J/Ko系统的燃在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。
这就是懒增加原理。
由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以端增加原理也可表为：一个孤立系统的牖永远不会减少。
它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态,其烯单调增大, 当系统达到平衡态时，摘达到最大值。
燧的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，端增加原理就是热力学第二定律。
温度：表征物体冷热程度的物理量。
标志着物体内部无规则运动的剧烈程度。
一切相互热平衡的系统，温度一定相同。
温标：表示温度数值的方法称为温标。
常用为摄氏温标与理想气体温标。
等温线：在气体区，液体区，都随压力下降温度直线下降，只有在饱和区内，与等压线重合, 平行于X轴。
制冷系统压焓图及主要参数
（2）等焓线：图上与横坐标轴垂直的细实线 为等焓线，凡处在同一条等焓线上的工质，不 论其状态如何焓值均相同。
（3）等温线：图上用点划线表示的为等 温线。等温线在不同的区域变化形状不同，在 过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直；在湿蒸气 区却是与横坐标轴平行的水平线；在过热蒸气 区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热 （kJ/kg）；
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸
气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷
量，称为单位容积制冷量，用qv表示。
qv
q0 v1
h1 h4 v1
式中 qv单位容积制冷量（kJ/m3）；
v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）。
w0=h2-h1
（1-3）
式中 w0理论比功（kJ/kg）；
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值 （kJ/kg）；
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值 （kJ/kg）。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负 荷，用qk表示。
qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3 （1-4）
（6）等干度线：从临界点K出发，把湿 蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度 线。它只存在与湿蒸气区。
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s） 中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可 确定制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其 状态点，可查取该点的其余四个状态参数
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环
由式可知，吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量 qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的
下降而增大，所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类 而改变，而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
制冷原理的压焓图应用
制冷原理的压焓图应用1. 简介制冷原理中，压焓图（Pressure-Enthalpy Diagram）是一种重要的图示方法，用于描述和分析制冷循环过程中的热力学性质变化。
本文将介绍制冷原理中压焓图的基本概念和应用。
2. 压焓图概述压焓图是一种在压力-焓坐标系下绘制的图形，用于分析和展示制冷系统中的热力学性质变化。
在压焓图中，横轴表示焓（即热含量）而纵轴表示压力。
通过绘制制冷循环过程的轨迹，可以直观地了解制冷系统中的性质变化。
3. 压焓图的绘制制冷系统的压焓图可以通过实际测量数据或理论计算得到。
一般情况下，制冷系统的工作流程可以分为压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个阶段。
根据不同的制冷循环类型，可以得到相应的压焓图。
下面以蒸氨制冷循环为例，简要介绍压焓图的绘制过程：1.根据制冷系统中的工质和工作参数，确定系统所处的工质状态点。
2.在压焓图上标出各个状态点，并相应地绘制系统的工作流程轨迹。
3.根据工质的热力学性质，计算各个状态点的焓值，并将其标在图上。
4.连接各个状态点，得到系统的工作流程轨迹。
4. 压焓图的应用压焓图在制冷领域中有广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景：4.1 制冷剂选择制冷剂的选择是制冷系统设计中的重要一环。
通过压焓图，可以对比不同制冷剂的性能指标，如蒸发温度、冷凝温度、压缩功率等。
利用压焓图中的等温线和等熵线分析，可以找到系统最优的制冷剂。
4.2 制冷循环分析压焓图可以帮助工程师对制冷循环过程进行详细的分析。
通过观察压焓图上的轨迹，可以判断制冷系统中存在的问题，如液态回流、过热过冷程度不合理等。
同时，可以对制冷系统的性能进行评估和优化。
4.3 热交换器设计在制冷系统中，热交换器是实现热量传递的关键设备。
通过压焓图，可以确定制冷循环中的热量传递过程。
通过计算不同状态点的焓差，可以确定热交换器的设计参数，如传热面积、换热系数等。
4.4 节能改造通过分析制冷循环中的能量流动和损失，可以找到节能改造的潜力。
空调制冷原理-压焓图
汽液共存
过冷
饱和
过热
焓
17
P-H 图简介 :
饱和区
饱和区 汽液混合物
18
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 液体
焓
19
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 蒸汽
焓
20
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
20% 液体 80% 蒸汽
焓
21
P-H 图简介 :
质量恒定
LATENT
22
P-H 图简介 :
39
在P-H图上描绘制冷循环:
节流装置
节流装置
压力
22.8 psia
节流装置 • 热力膨胀阀 • 节流孔板 • 浮球阀
6 psia
焓
40
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环
压力
冷凝器 节流装置
蒸发器
压缩机
焓
制冷剂将热 量排放给冷
却介质
制冷剂从负 荷吸收热量
41
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环效率
59
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
满液式蒸发器 (冷冻水在管内流动 ，制冷剂在管外)
60
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
挡液板 (阻止制冷剂液体
进入吸气管)
61
冷水机组工作原理(P-H图)
导流叶片 (冷量控制) 压力
焓
62
冷水机组工作原理(P-H图)
吸气管
TURNING VANES
SUCT PIPE
压缩机
压头
35
在P-H图上描绘制冷循环:
十分钟掌握：制冷系统与压焓图（附视频讲解）
⼗分钟掌握：制冷系统与压焓图（附视频讲解）本次福利：1纯物质的特性纯物质的特性可以绘制成图表。
1、压⼒ – 温度图（P - T 图）2、温度 – 熵图（T - S 图）3、温度 – 焓图（T - h 图）4、压⼒ – 焓图（P - h 图）注意：压⼒ – 焓图经常⽤于制冷和空调系统。
现在举例如下：1、温度 – 焓图（T-h 图）⽔的温度 – 焓图⽔的温度 – 焓图（不同压⼒）2、压⼒ – 温度图（CO2 相态图）CO2 的压⼒ – 温度图3、压⼒ – 焓图（P-h 图）4、压⼒ – 焓图（P-h 图）1、压⼒-焓图是纯物质的特性图。
2、图中包含物质的⼀些更为重要的特性，例如温度、压⼒、⽐容、密度、⽐热、焓或熵。
5、P-h 图和 Log(P)-h 图2压⼒ – 焓图（Log(P)-h 图）压焓图（lgp-h图）指压⼒与焓值的曲线图，，压焓图以绝对压⼒为纵坐标（为了缩⼩图的尺⼨，提⾼低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。
压焓图是分析蒸⽓压缩式制冷循环的重要⼯具，常⽤于制冷循环设计、计算和分析。
1、压焓图概述1）、图中有三个区域，分别表⽰液体-混合物- 蒸⽓2）、这些区域⽤蓝⾊的半圆形曲线隔开，这条曲线叫做饱和曲线。
在半圆形区域内，制冷剂达到热平衡，以蒸⽓和液体的混合物形式存在。
3）、混合物中的蒸⽓含量从 0%（饱和半圆的左侧）变为 100%（半圆的右侧）。
4）、在饱和曲线的左外侧，制冷剂仅以液体形式存在。
在饱和曲线的右外侧，制冷剂仅以蒸⽓形式存在。
2、压焓图与制冷循环现在我们⽤ Log(P)-h 图来表现⼀个制冷循环。
3、详细理解压焓图我们来看看如何阅读真正的制冷剂——R134a 的压焓图1）、等温线的绘制2）、等容线的绘制3）、等熵线的绘制4）、等湿线的绘制5）完整的压焓图在压焓图上，我们可以把它分为：⼀点、⼆线、三区、五态、六线。
⼀点：指临界点，临界点为两根粗实线的交点。
在该点，制冷剂的液态和⽓态差别消失。
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失 （2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体 （4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
p
4’ 4
5’ 5
pk
3
2
p0
q0
q0
1
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
（1）单位制冷量
q0 h1 h5
q0
增加
) (h1 h5 ) (h5 h5 (2)单位容积制冷量 qv 增加
h1 h5 q v1 (3)理论比功 w0
' v
(1-13)
不变
(4)单位冷凝热
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B C 5 D 2
p
1 A
4
pk
3
2
5 单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
p0
q0
1
w
h
理论循环在p-h图上的表示
q0 (h1 h5 )
(2)单位容积制冷量
(1-13)
qv
减小
制冷原理及压焓图基本知识
同的区域变化形状不同，在过冷区等温线几乎与横坐 标轴垂直；在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线 ；在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。
制冷剂的压缩过程沿等熵线进行，因此过热蒸气区的 等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作 为起点。 等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线 。与等熵线比较，等比容线要平坦些。制冷机中常用 等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。 等干度线：从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干 度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区
流程图
高温高压气体
冷凝器
低温高压气液 混合
压缩机
节流
低温低压气体
蒸发器
低温低压气液 混合
压缩机: 压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器
中低压、冷凝器中高压，是整个系统 的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器
中吸收的热量和压缩机消耗功所转化 的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节进
p0
1
h
理论循环在p-h图上的表示
END
谢 谢！
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知
道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力 状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其 余四个状态参数
3、制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B 2
p
C
5 D
1 A
4
pk
3
2
5 制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
制冷原理及压焓图基本知识
杜波波 2011.8.16
制冷原理与压焓图图文详解
1）将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水；
2）贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形成液封阻隔蒸气。
膨胀阀的作用？
膨胀阀是截流元件的一种。来自冷凝器的高压液体流经膨胀阀后转变成低压的气
/液体混合物。
蒸发器中提供换热表面，使低压制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。在液态向气态的 转变过程中吸收潜热。这些潜热来自被冷却的载冷剂（冷冻水）。
饱和：某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混合状态。
过热：指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和温度的值 Nhomakorabea是过热 度。
过冷:指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值即是过冷度。 制冷循环示意图
蒸气压缩
高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。当高温气体与冷的管壁接触时，它首先释 放显热（过热）成为饱和气体。然后，将潜热释放给管内的冷却水之后，气态制 冷剂凝结成液体。
制冷原理与压焓图图文详解
发布时间：2018-04-1611:33
制冷一些概念和术语
T与C的换算
F=9/5C+32, C=5/9（F-32）
式中F-华氏温度，C-摄氏温度。
显热：显热即指引起物质温度变化的热量；如果加热某种物质，使其温度升高， 则加入的热量称为显热；同样地，如果冷却某种物质，使其温度降低，则释放的 热量也称为显热；显热可以通过温度的变化测量出来。
在冷凝过程中，制冷剂压力保持不变。
低温、低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入，压缩机将其压缩成高温、高压的制冷剂 蒸气。
蒸发器split:蒸发器饱和温度与蒸发器出水温度差。
蒸发器ran ge:蒸发器进、出水温度差。
冷凝器split:冷凝器饱和温度与冷凝器出水温度差。
制冷原理与压焓图图文详解
制冷原理与压焓图图文详解发布时间：2018-04-16 11:33℉与℃的换算F=9/5C+32，C=5/9(F-32)式中 F-华氏温度，C-摄氏温度。
显热：显热即指引起物质温度变化的热量；如果加热某种物质，使其温度升高，则加入的热量称为显热；同样地，如果冷却某种物质，使其温度降低，则释放的热量也称为显热；显热可以通过温度的变化测量出来。
潜热：使物质状态发生改变，而不改变温度的热量称为潜热。
这种物质“状态的改变”可以是固态和液态之间的转变，也可以是液态和气态之间的转变。
制冷是释放热量的过程。
制冷机组的重要组成部分有哪些：1)压缩机2)冷凝器3)膨胀阀4)蒸发器5)制冷剂压缩机有两大重要作用：1)使制冷剂在系统中循环；2)将低压的制冷剂蒸气压缩至较高的冷凝压力，以便于凝结成液体。
冷凝器提供了换热表面和贮存空间用于：1)将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水；2)贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形成液封阻隔蒸气。
膨胀阀的作用？膨胀阀是截流元件的一种。
来自冷凝器的高压液体流经膨胀阀后转变成低压的气/液体混合物。
蒸发器中提供换热表面，使低压制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。
在液态向气态的转变过程中吸收潜热。
这些潜热来自被冷却的载冷剂（冷冻水）。
制冷剂是一种物质，它可以在一定的温度下蒸发，从液态转变成气态，同时吸收热量达到制冷目的。
通常要得到70 ~150 ℉冷冻水的话，蒸发温度通常在40 ~80 ℉。
该蒸发过程的压力一定要合理。
制冷剂必须根据实际的温度需要来选择。
饱和蒸气：蒸气和液体之间存在着相互的联系。
饱和点:指某种物质在指定压力下的沸腾温度。
饱和:某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混合状态。
过热:指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和温度的值即是过热度。
过冷:指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值即是过冷度。
制冷循环示意图蒸气压缩高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。
当高温气体与冷的管壁接触时，它首先释放显热（过热）成为饱和气体。
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梦 境
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空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)演示幻灯片共62页
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)演 示幻灯片
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
大金制冷系统分析(压焓图)
实际吸气量(m3/h)=理论吸气量(m3/h)×容积效率
实习内容
一. 测量正常运转的数据 • 制冷,制暖在机组运转20分钟后测量 • 测量空调机出风口的风量,风速
实习数据分析： 1. 在莫里尔图上画出制冷循环 2. 正常的参数说明,并画出线图 3. 参数的计算
空调异常运行时的 系统状态
（过热＆潮湿）
高压压力上升
T２＇
T２
原因（例）
水冷 冷却水量不足 冷凝器的污染 制冷塔热交换不良
风冷 热交换器的污染 热风的短路
通用 制冷剂的过填充 制冷剂系统中混入空气
现象
随着高压的上升，低压也有若干上升。使用毛细管的机器，有时低压会明显上升， 这种场合下，过热度变小。 排放气体温度也会变得相当高。 过冷却度只有在充填制冷剂的场合下增大，在其他原因的场合下，则基本没有变化， 反而有稍微减小的倾向。
低压上升 过热压缩
T２＇
T２
原因
制冷负荷的增加 机型选定错误（过小）
现象
随着低压的上升，高压也有若干的上升。 吸入气体的温度上升，比容减小。 排放气体温度升高。 过冷却度减小。
低压上升 湿压缩
T２＇
T２
原因（例）
膨胀阀功能不良 （感温元件装配不良）
制冷剂过填充 （使用毛细管的机器）
现象
使用膨胀阀的机器，有过冷却度减小的倾向。 使用毛细管的机器，相反地过冷却度会增大。两者高压均上升。 吸入气体的比容减小，温度则同标准运行基本相同。 排放气体即使高压很高，温度也会少许降低。
– 高压=17.5kgf/cm2·G – 低压=4kgf/cm2·G – 吸入管温度=8。C – 膨胀阀入口温度=38。C
• 求当前状态下：
⑴制冷效果 ⑵压缩功的热当量 ⑶冷凝负荷 ⑷压缩比 ⑸能效系数 ⑹吸入气体比容
制冷原理及压焓
4
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可确定 制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其余四个状态参数
3、制冷循环 过程在压焓图
上的表示
3
4
B C
5D
p
2
1A
制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
4
pk
3 2
a
hb
压焓图
h
临界点K和饱 和曲线
02
K点左边的粗实线Ka 为饱和液体线，在Ka 线上任意一点的状态 ，均是相应压力的饱
和液体；K点的右边 粗实线Kb为饱和蒸 气线，在Kb线上任 意一点的状态均为饱 和蒸气状态，或称干
蒸气。
01
临界点K为两根粗实 线的交点。在该点， 制冷剂的液态和气态 差别消失。
三个状态区
01
Ka左侧——液体区，该区域内的制冷剂 温度低于同压力下的饱和温度；
02
Kb右侧——过热蒸气区，该区域内的 蒸气温度高于同压力下的饱和温度；
03
Ka和Kb之间——气液混合区，即湿蒸 气区。该区内制冷剂处于饱和状态，压 力和温度为一一对应关系。
04
在制冷机中，蒸发与冷凝过程主要在湿 蒸气区进行，压缩过程则是在过热蒸气 区内进行。
5
p0 1
h 理论循环在p-h图上的表示
谢！
谢
END
1
等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。制冷剂的压缩过程沿等熵线进行，因此 过热蒸气区的等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作为起点。
2
等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。与等熵线比较，等比容线要平坦些。 制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。
压焓图
两相比例由干度x确定
定义
干饱和蒸汽质量 x?
＝
mv
湿饱和蒸汽质量
mv ? mf
Quality
干饱和蒸汽
对干度x的说明：
饱和水
x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽
0≤x ≤1
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
? 对于理论循环，离开蒸发器、进入压缩机的 制冷剂蒸汽是处于蒸发压力下的饱和蒸汽； 离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是冷凝压力 下的饱和液体；
? 等熵过程：制冷剂在压缩机中压缩是等熵过 程；
? 等压过程：制冷剂在冷却及冷凝过程为等压 过程
? 等焓过程：制冷剂通过膨胀阀节流时，节流 前后焓值相等：
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
注意：
环境压力一般为 barometer
h
大气压，但不一定。
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
Condenser Expansion valve
Evaporator
Compressor
制冷循环和制冷系数
Coefficient of Performance
COP ? ? ? q2
w
1
?
T0环T境0 ? 1
T
T2
卡诺逆循环 Reversed Carnot cycleq1 w
?C
?
空调制冷 制冷原理 压焓图
②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 器中低压、冷凝器中高压，是整个
系统的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
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 q 0
不变
q0 (h1h5)
(1-13)
(2)单位容积制冷量 q v
qv
h1 h5 v1'
减小
(3)理论比功 w 0
增加
w0 h2' h1'
(4)单位冷凝热 q k 增加
qk h2' h4
(h2' h2)(h2h4)
压力降没有关系，只要没有气化。
（4）膨胀阀到蒸发器之间的管道
通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若 将它安装在被冷却空间内，传给管道的热量 将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的 传递使制冷减少，因而此段管道必须保温。
压力降也没关系。
（5）冷凝器
假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器 中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器时 制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压 力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制 冷系数下降。
（6）蒸发器
若保证蒸发器的出口压力不变，为克服蒸 发器中制冷剂的流动阻力，必须提高进蒸发器 时制冷剂的压力，这必然导致平均蒸发温度升
高，传热温差下降。
若保证传热温差不变，克服蒸发器中制 冷剂的流动阻力，这必然导致压缩机的吸气 压力下降，吸气比容增大，压力比增大，压
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)(1)
p
4 pk 3 2 2’ 5 p0 1 1’ q0 q0
h 过热循环在p-h图上的表示
过热循环分有效过热和无效过热两种情况
有效过热循环
有效过热循环：过热过程中产生的冷量也为
被冷却介质所吸收。
（6）蒸发器
若保证蒸发器的出口压力不变，为克服蒸 发器中制冷剂的流动阻力，必须提高进蒸发器 时制冷剂的压力，这必然导致平均蒸发温度升
高，传热温差下降。
若保证传热温差不变，克服蒸发器中制 冷剂的流动阻力，这必然导致压缩机的吸气 压力下降，吸气比容增大，压力比增大，压
缩机耗功增加，制冷量减小，制冷系数下降。
（7）压缩机
在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。 而实际上，整个过程是一个压缩指数 在不断 变化的多变过程。另外，由于压缩机气缸中有 余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道 出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压 缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率 增大。
p 4 5
pk
3 2s 2
p0 0
第一讲
单级蒸气压缩制冷循环
1 单级压缩制冷的理论循环 2 单级压缩制冷的实际循环 3 工况与性能
1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
1.1 系统与循环 1.2 压焓图 1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示 1.4 单级蒸气压缩式制发制冷构成循环的四个基本过程是：
0 h1 h4 1 h1 h4 Tk T0
c h2 h1 Tk 1 h2 h1 T0
T0
(1-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
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②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数 都是有利的
p
4’ 4
pk 3 2
5’ 5 p 0 1
q0 q 0
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
（1）单位制冷量 q 0 增加
q0 h1h5
(h1 h5)(h5 h5)
(2)单位容积制冷量 q v
增加
qv'
h1 h5 v1
(3)理论比功 w 0
不变
(1-13)
4
pk 3 2
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
q0r0(1x5)
(1-6)
由式（1-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单
位制冷量就越大。
(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
(3)理论比功 w 0
(1-7)
对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来 说，理论比功可表示为
w0 h2 h1
(1-8)
单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
1.2 压焓图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
（1-2）
qk h2h4
（1-3）
(3) 节流过程： w0,q0
h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w0
q0h1h5h1h4 （1-5）
为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环 的性能， 采用下列一些性能指标。
(1)单位制冷量 q 0
单位制冷量可按式（2-5）计算。单位制
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
qk q0w0
(1-10)
(5)制冷系数 0
对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，
制冷系数为
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
(1-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条
件下：
制冷系数愈大
经济性愈好
(6)压缩终温 t 2
影响到制冷剂的分解和润滑油结炭。
(7)热力完善度
单级压缩蒸气制冷机理论循环的热 力完善度按定义可表示为
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
第一讲
单级蒸气压缩制冷循环
1 单级压缩制冷的理论循环 2 单级压缩制冷的实际循环 3 工况与性能
1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
1.1 系统与循环 1.2 压焓图 1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示 1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循
环的热力计算
1.1系统与循环
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
(4)单位冷凝热 q k
增加
qk h2 h4'
(1-14)
(h2 h4)(h4 h4' )
(5)制冷系数
增加
h 1h h 42 h h 1 4h4 0h c 2 th 1
(6)压缩终温 t 2
不变
(1-15)
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.1 液体过冷对循环性能的影响
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝 温度的状态，称为过冷。 带有过冷的循环，叫做过冷循环。
0 c
h1h4 1 h1h4TkT0 h2h1Tk 1 h2h1 T0
T0
(1-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷系数。热力完善度愈大，说明该循
环接近可逆循环的程度愈大。
2单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2.1 液体过冷对循环性能的影响 2.2 蒸气过热对循环性能的影响 2.3 气-液热交换器对循环性能的影响 2.4 不凝性气体的存在对循环性能的影响 2.5 单级压缩实际制冷循环的热力计算
制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变 的。
(4)单位冷凝热
qk
单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中 放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝 热包括显热和潜热两部分
q k h 2 h 3 h 3 h 4 h 2 h 4 (1-9)
比较式（1-5）、（1-8）和（1-9） 可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理 论循环，存在着下列关系
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----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4
B C
5D
p
2 1A
单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
p
4
pk 3 2
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器都可以单 独作为一个控制体进行分析。
w
h
hh
q
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行 的状态变化存在如下关系：
qhw
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0
wh2 h1
(2)冷凝过程： w0