蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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还原为液体。 2）冷凝器 提供制冷剂高压蒸气与环境温度介质充分热交换的场所，使其
还原成液态。
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
武汉理工大学
3）节流阀（膨胀阀） ①使高压常温制冷剂节流膨胀降压； ②调节进入蒸发器的制冷剂流量，以便适应冷却空间热负荷的变
化，防止压缩机发生“液击”。 4）蒸发器
提供低压制冷剂与冷却空间充分热交换的场所，使制冷剂不断吸 热汽化。
w0=h2-h1
KJ/Kg
w0 — 压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功，称为理论比功。
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
武汉理工大学
③蒸发器
被冷却物体通过蒸发器向制冷剂传递热量Q0，因为蒸发器不作功， 故蒸发器的能量方程式为
Q0 =G(h1-h4)= G(h1-h3) kW q0 =h1-h4 ——单位质量制冷量， kJ/kg G与压缩机的尺寸和转速有关。
第十一章 船舶制冷装置
武汉理工大学
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
压焓图 1点：临界点K 2线：饱和液体线、饱和蒸 气线 3区域：过冷液体区、湿蒸 气区、过热蒸气区
武汉理工大学
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
武汉理工大学
压焓图上的等参数曲线 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
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
一、单级蒸气压缩式制冷循环 1.单级蒸气压缩式制冷的理论循环及热力计算 （1）单级蒸气压缩式制冷系统的基本组成：
蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀
武汉理工大学
④
③
②
⑤
①
武汉理工大学
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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（2）各部件的作用 1）压缩机 ①保持蒸发器内的低压； ②形成输送制冷剂的动力； ③提高制冷剂的压力，以便它能在冷凝器中利用环境温度介质
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
过程线3—4 冷剂通过膨胀阀的节流过程 压力由pk降到po，温度由tk降到t0， 并进入两相区 节流前后制冷剂焓值不变
过程线4---1 等压气化过程 制冷剂吸取热量不断气化 向干度增大方向，直到过热蒸气
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第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
（5）单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 1）热力计算的目的： ①确定各状态点的参数值； ②确定各主要设备的热、功转换数值； ③确定系统经济性的数量关系，为实际循环指明方向； ④为系统各设备的结构设计提供基本数据； ⑤对系统工作性能的评价提供理论依据。
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第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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2）稳定流动的能量方程
根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，加给系统的热
量与外界功等于系统焓的变化，则稳定流动的能量方程可表示为
Q十P=qm(h2-h1)
kW
当热量和功朝向系统时，Q和P取正值。该方程可单独适用于制冷
系统中的每一个设备。
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； 等熵线——向右上方倾斜的实线; 等容线——向右上方倾斜的虚线,比等墒线平坦; 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。
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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④冷凝器
假设制冷剂在冷凝器中向外界放出热量为Qk,那么
Qk =qm (h2-h3)
kW
式中 (h2-h3)称为冷凝器单位热负荷,用qk表示。它表示1kg制
冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量，单位为KJ/kg。
⑤制冷系数 按定义,在理论循环,制冷系数可用下式表示
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制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，
对外不作功：
Q=0，P=0。
故节流阀的能量方程式变为：
0=G(h4-h3) h4=h3 因此，可以认为节流前后其焓值不变。节流阀出口处(点4)为两相 混合物，它的焓值也可由下式表示:
h4=(1-x4)hf0+x4hg0 式中 hf0、hg0 —分别为蒸发压力p0下饱和液体和饱和蒸气的焓值；
x4 —制冷剂出节流阀时的干度。将上式移项并整理，得到 x4=(h4-hf0)/(hg0-hf0)
点4的比容为 v4=(1-x4)vf0+x4vg0
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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②压缩机
在理论上，可以认为工质在压缩机中的压缩过程为绝热压缩，则
Q=0
P0=G（h2-h1） KW
令 w0=P0 /qm则有
ε0=q0/W0
=（h1-h4）/ （h2-h1）
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
⑥制冷Βιβλιοθήκη Baidu的质量流量
G＝Q0/q0=Q0/(h1-h2)
kg/s
⑦压缩机的容积流量Vs （按吸气状态的容积计算）
Vs =Gv1 =Q0v1/q0
qv= q0 / v1 qv -----------单位容积制冷量（KJ/m3) 所以，制冷量又可以表示为：
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（3）理论循环假设： ①压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失，为等熵过程； ②制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失，为等压过
程； ③制冷系统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过
膨胀阀时未作功，又无热交换，为等焓过程。
（4）理论循环的工作过程：
过程线1—2：等熵压缩过程，压力由p0 提高到pk，压缩机对制冷剂作功，制冷 剂温度提高，点2处于过热蒸气状态。 过程线2—3：制冷剂在冷凝器内的冷却、 冷凝过热蒸气在等压下先放热冷却降温， 再继续放热冷凝，然后过冷。
制 冷 剂 压 焓 图
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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各状态参数之间的关系 在温度、压力、比容、比焓、比熵、干度等参数中,只要知道其中
任意两个状态参数,就可以在压焓图或温熵图中确定过热蒸气及过冷液 体的状态点,其它状态参数便可直接从图中读出。对于饱和蒸气及饱和 液体,只需知道一个状态参数就能确定其状态。
式中 Q—单位时间内加给系统的热量， 单位为kW ；
P —单位时间内加给系统的功，单位为kW ；
qm —流进或流出该系统的稳定质量流量，单位为Kg/s； h1、h2 —比焓，单位为KJ/Kg，下标1和2分别表示流体流进系 统和离开系统的状态点。
第2节 3）各部件热力计算 ①节流阀
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还原成液态。
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3）节流阀（膨胀阀） ①使高压常温制冷剂节流膨胀降压； ②调节进入蒸发器的制冷剂流量，以便适应冷却空间热负荷的变
化，防止压缩机发生“液击”。 4）蒸发器
提供低压制冷剂与冷却空间充分热交换的场所，使制冷剂不断吸 热汽化。
w0=h2-h1
KJ/Kg
w0 — 压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功，称为理论比功。
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③蒸发器
被冷却物体通过蒸发器向制冷剂传递热量Q0，因为蒸发器不作功， 故蒸发器的能量方程式为
Q0 =G(h1-h4)= G(h1-h3) kW q0 =h1-h4 ——单位质量制冷量， kJ/kg G与压缩机的尺寸和转速有关。
第十一章 船舶制冷装置
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第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
压焓图 1点：临界点K 2线：饱和液体线、饱和蒸 气线 3区域：过冷液体区、湿蒸 气区、过热蒸气区
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第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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压焓图上的等参数曲线 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
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
一、单级蒸气压缩式制冷循环 1.单级蒸气压缩式制冷的理论循环及热力计算 （1）单级蒸气压缩式制冷系统的基本组成：
蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀
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④
③
②
⑤
①
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（2）各部件的作用 1）压缩机 ①保持蒸发器内的低压； ②形成输送制冷剂的动力； ③提高制冷剂的压力，以便它能在冷凝器中利用环境温度介质
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
过程线3—4 冷剂通过膨胀阀的节流过程 压力由pk降到po，温度由tk降到t0， 并进入两相区 节流前后制冷剂焓值不变
过程线4---1 等压气化过程 制冷剂吸取热量不断气化 向干度增大方向，直到过热蒸气
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（5）单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 1）热力计算的目的： ①确定各状态点的参数值； ②确定各主要设备的热、功转换数值； ③确定系统经济性的数量关系，为实际循环指明方向； ④为系统各设备的结构设计提供基本数据； ⑤对系统工作性能的评价提供理论依据。
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2）稳定流动的能量方程
根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，加给系统的热
量与外界功等于系统焓的变化，则稳定流动的能量方程可表示为
Q十P=qm(h2-h1)
kW
当热量和功朝向系统时，Q和P取正值。该方程可单独适用于制冷
系统中的每一个设备。
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； 等熵线——向右上方倾斜的实线; 等容线——向右上方倾斜的虚线,比等墒线平坦; 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。
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④冷凝器
假设制冷剂在冷凝器中向外界放出热量为Qk,那么
Qk =qm (h2-h3)
kW
式中 (h2-h3)称为冷凝器单位热负荷,用qk表示。它表示1kg制
冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量，单位为KJ/kg。
⑤制冷系数 按定义,在理论循环,制冷系数可用下式表示
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制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，
对外不作功：
Q=0，P=0。
故节流阀的能量方程式变为：
0=G(h4-h3) h4=h3 因此，可以认为节流前后其焓值不变。节流阀出口处(点4)为两相 混合物，它的焓值也可由下式表示:
h4=(1-x4)hf0+x4hg0 式中 hf0、hg0 —分别为蒸发压力p0下饱和液体和饱和蒸气的焓值；
x4 —制冷剂出节流阀时的干度。将上式移项并整理，得到 x4=(h4-hf0)/(hg0-hf0)
点4的比容为 v4=(1-x4)vf0+x4vg0
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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②压缩机
在理论上，可以认为工质在压缩机中的压缩过程为绝热压缩，则
Q=0
P0=G（h2-h1） KW
令 w0=P0 /qm则有
ε0=q0/W0
=（h1-h4）/ （h2-h1）
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
⑥制冷Βιβλιοθήκη Baidu的质量流量
G＝Q0/q0=Q0/(h1-h2)
kg/s
⑦压缩机的容积流量Vs （按吸气状态的容积计算）
Vs =Gv1 =Q0v1/q0
qv= q0 / v1 qv -----------单位容积制冷量（KJ/m3) 所以，制冷量又可以表示为：
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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（3）理论循环假设： ①压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失，为等熵过程； ②制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失，为等压过
程； ③制冷系统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过
膨胀阀时未作功，又无热交换，为等焓过程。
（4）理论循环的工作过程：
过程线1—2：等熵压缩过程，压力由p0 提高到pk，压缩机对制冷剂作功，制冷 剂温度提高，点2处于过热蒸气状态。 过程线2—3：制冷剂在冷凝器内的冷却、 冷凝过热蒸气在等压下先放热冷却降温， 再继续放热冷凝，然后过冷。
制 冷 剂 压 焓 图
第2节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理
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各状态参数之间的关系 在温度、压力、比容、比焓、比熵、干度等参数中,只要知道其中
任意两个状态参数,就可以在压焓图或温熵图中确定过热蒸气及过冷液 体的状态点,其它状态参数便可直接从图中读出。对于饱和蒸气及饱和 液体,只需知道一个状态参数就能确定其状态。
式中 Q—单位时间内加给系统的热量， 单位为kW ；
P —单位时间内加给系统的功，单位为kW ；
qm —流进或流出该系统的稳定质量流量，单位为Kg/s； h1、h2 —比焓，单位为KJ/Kg，下标1和2分别表示流体流进系 统和离开系统的状态点。
第2节 3）各部件热力计算 ①节流阀
蒸气压缩式制冷装置的工作原理