船舶制冷原理

q0
0
392
240 464
412
2.92
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
冷剂的质量流量：G
[Refrigerant]
Q0
/ q0
Q0 h1 h5
按冷库条件计算
kg/s
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
压缩机的容积流量：
Vs G v1 Q0 v1 / q0 Q0 / qv
船舶辅机
2. 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
理论循环的假设 压缩机的压缩过程不存在换热和流阻
等熵过程
制冷剂在流动过程中无阻力损失 等压过程
制冷剂只与热交换器有热交换，流
过膨胀阀不作功
等焓过程
船舶辅机
p
3
tk
1:出蒸发器进压缩机 2 2:出压缩机进冷凝器
t0
4
1
3:出冷凝器进膨胀阀 4:出膨胀阀进蒸发器
吸气比容v1 不变
1 w0
若压缩机转速n和工作缸数不变，则VT为定值。
因此 Q0 f (, qv )
P f (,, wv )
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响
p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
1
h
冷凝温度tk时：1-2-3-4-5-6-1 冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´-5´-6´-1
热力 p
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位（质量）
制冷量：
q0 h1 h5
kJ/kg
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位容积制冷量：qv q0 / v1
3 kJ/m
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
等熵压缩单位理论功：w0 h2' h1 1-2为等熵压缩线
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响 p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
1
q´0
h
q0
单位制冷量q0
输气系数
qv
吸气比容v1 不变
Q0
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响 p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
单位压缩功w0
R12：3.1~4.0 R22：3.4~4.3
高温工况 低温工况
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
冷凝器的热负荷： Qk Q0 Pi kW
一般为制冷量的1.2 ~ 1.3倍
船舶辅机
问题：Ke=4，每消耗1度电制冷量为( 4 )kWh。 热泵空调器冬季工作， Ke=4，每消耗1度电向室 内供热( 5 )kWh。 压缩机进出口焓值分别为420kJ/kg和475kJ/kg，冷 凝器出口焓值为250kJ/kg，单位制冷量为 ( 170 )kJ/kg，冷凝器单位排热量为( 225 )kJ/kg 。
k J/kg
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位指示功： wi h2 h1
kJ/kg
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
理论制冷系数： [Coefficient Of Performance(COP)]
q0
/
w0
h1 h5 h2' h1
船舶辅机
h
1－2：压缩机中的等熵压缩过程 2－3：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程
3－4：膨胀阀内的等焓节流过程 4－1：蒸发器内的吸热等压气化过程
船舶辅机
问题：制冷剂由高压变为低压以( 膨胀1 阀 )为分界 点。冷剂流经膨胀阀(比2焓)相等，冷剂由( 过3冷 ) 液体变成( 湿4 )蒸气。冷剂在蒸发器进口是 (湿蒸5 气)、出口是(过热6蒸气)。冷剂在蒸发器中 完全气化前是( 降7 )压( 降8 )温过程、干度( 增9加) 。 冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度( 增1加0 ) 、 压力( 降11低) ，冷剂在压缩机进口是( 过12热)蒸气、 出口是( 过1热3 )蒸气；冷剂在液管中流动一般是 ( 1降4 )压( 1升5 )温过程。
压缩机的轴功率：
P Pi/m PT /(m i ) PT / kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位轴功率制冷量：
Ke
Q0 P
G(h1 h5 )
G
(
h 2
'
h1) /
船舶辅机
单位轴功率制冷量Ke 压缩机每消耗单位轴功率所能得到的制冷量， 相当于实际制冷系数。 开启式压缩机的Ke值:
3 m /s
热力
4
计算
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
输气系数 [Volumetric Efficiency] ：含义、组成、影响因素与空压机类似。
压缩机的理论流量（活塞行程容积）：
VT Vs / Q0 /( qv )
3 m /s
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
船舶辅机
二、单级制冷压缩机的工况和特性
压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等
蒸发温度
冷凝温度
蒸发压力
冷凝压力
蒸发器单位时间产气量
？
压缩机单位时间吸气量
蒸发器传热不良
库温降低
蒸发量
蒸发器供液不足 蒸发压力
压缩机单位时间排气量
？
冷凝器单位时间冷凝量
吸气压力高 质量流量大 冷凝压力 冷凝器换热能力差
h
压缩机的理论功率： PT G w0 kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
指示效率(考虑非等熵压缩的损失，0.8) 压缩机的指示功率：
Pi G wi Gw0/i PT /i kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
机械效率(0.9) 总效率(0.7)
船舶辅机
1.工况参数对制冷工作的影响
制冷压缩机的制冷量： Q0 Gq0 VT qv
kJ/h
Hale Waihona Puke Baidu制冷压缩机的轴功率：
P Gw0 / VT w0 /(v1) VT wv /
kW
压缩机的单位容积压缩功，即每压送1m3吸气状态下的
蒸气所消耗的理论功。wv w0 / v1
3 kJ/(kg m )
问题：冷剂在压缩机进口焓值为400kJ/kg，出口 焓值为450kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg， 制冷系数为( )。
q0
0
400
250 450
400
3
问题：压缩机进出口h1=412kJ/kg， h2=464kJ/kg， 冷凝器出口焓值为h3’=250kJ/kg，膨胀阀进口 h3=240kJ/kg，蒸发器出口h1’=392kJ/kg，制冷系 数为( )。