制冷技术课件(第一章)
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技
术
(三)关于热交换过程的传热温差 有传热温差制冷循环的冷凝温度必然高于
冷却剂的温度，蒸发温度必然低于被冷却 制 物的温度，因此，制冷系数必将降低，传
热温差越大，制冷系数降低越多；实际应 冷 用中应进行技术经济分析，以选择合理的
传热温差，使初投资和运行费的综合值最 技 为经济。
术
单级蒸气压缩式制冷理论循环的 热力计算
（2-5）
（4）蒸发过程： dw=0因而
术
dq=dh
技
= T0/ （T0- Tk）
逆卡诺循环的制冷系数与制冷性质无关，仅
术
决定于冷热源温度
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
制 气化制冷的特征
冷 利用制冷剂液体在气化时（沸腾时）
技 产生的吸热效应，达到制冷目的。
术
工作过程
制 冷 技 术
流程图：
制
蒸发器
冷
技
术
压缩机 节流阀
冷凝器
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过 程是：
术
饱和蒸气或过热蒸气，这种压缩过程称为干 压缩过程。
采用干压缩过程，虽然可以增加单位质 量制冷能力△q0，但由于压缩终状态点 为过热蒸气，故压缩机耗功较大，制冷
制 系数亦将有所降低。降低程度称为过热 损失△we。，其大小与制冷剂物理性质
冷 有关，一般来说，节流损失大的制冷剂， 过热损失较小 。
制 它与理想制冷循环相比，有以下三个特点： (1)用膨胀阀代替膨胀机；
冷 (2)蒸气的压缩在过热区进行，而不是在湿 蒸气区内进行；
技 (3)两个传热过程均为等压过程，并且具有 传热温差。
术
(一)膨胀阀代替膨胀机
两部分损失：
(1)节流过程3—4是不可逆过程，制冷剂吸 制 收摩擦热，产生无益气化，降低有效制
制
单级理论循环是建立在以下一些假设的基 础上的：
冷
（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
技 （2）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 术
（3）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
制 （4）制冷剂在管道内流动时，没有
冷
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
制
①制冷剂液体在低压（低温）下蒸
发，成为低压低温蒸气(蒸发器)
冷
②将该低压低温蒸气提高压力、温
度成为高压高温蒸气(压缩机)
技
③将高压高温蒸气冷凝，使之成为 高压常温液体(冷凝器)
④高压常温液体降低压力、温度重 术 新变为低压低温液体，返回到蒸发器从
而完成循环。(节流阀)
制 冷 技 术
实际采用的蒸气压缩式制冷的理论循环是 由两个等压过程、一个绝热压缩过程和一 个绝热节流过程组成的。
1234是逆卡诺循环：
冷
技
术
逆卡诺循环
制 冷 技 术
按逆卡诺循环工作的蒸气压缩机式 制冷机
制 冷 技 术
制冷量与制冷系数
制冷量:制冷机(制冷系统)单位时间内从
制
被冷却物体或空间中提取的热量,即制冷 机中蒸发器所吸取的热量.
冷 Qe表示 单位W、KW
技
冷吨：一吨00C的水在24小时内凝固成 00C的冰所需提出的热量。
外介质之间没有热交换 技
术
（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，为等焓过程
制 冷
技 图2-1理论循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进
术 行的状态变化存在如下关系：
dq dh dw
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。对上式积 分可以得到整个过程的表达式 ：
冷 液体的气化获取所要求的低温。
技
术
制
冷
水泵
技
术
建 筑 负 荷
蓄水槽
水泵
制冷机
制 组成 是由压缩机、冷凝器膨胀阀（或其它节
冷 流膨胀装置）和蒸发器等四大件及其连 接管组成，其系统内充注制冷剂。
技
术
制 工作原理
压缩机将从蒸发器来的低压制冷剂蒸气
冷 进行压缩，变成高温、高压蒸气后进入
冷凝器，受到冷却剂空气或水的冷却放
制
缸壁之间发生强烈热交换，特别是与气缸壁 接触的液珠更会迅速蒸发，占据气缸的有效
空间，致使压缩机吸收的制冷剂质量大为减
冷
少，制冷量显著降低。 (2)过多液珠进入压缩机气缸后，很难立即气化，
这样，既破坏压缩机的润滑，又会造成液击，
技
使压缩机遭到破坏。
因此，蒸气压缩式制冷装置运行时，严禁发
生湿压缩现象，要求进入压缩机的制冷剂为
制
q h w
（2-2）
冷
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制
冷机循环的各个过程有如下关系：
技
术
（1）压缩过程: dq=0,Hale Waihona Puke Baidu而
dw=dh
w=h2-h1
(2)冷凝过程： dw=0
制
dq=dh
qk=h2-h4
冷
(3) 节流过程：
w=0 q=0
（2-3） （2-4）
技
Δ h=0 h4=h5
第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理
制 冷 技 术
1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa下，饱和温 度为5℃，气化时需要吸收2488.7kJ热量。
制
1kg的氨，在1个标准大气压力下，气化时需吸 收1369.59kJ热量，温度可低达—33.33 ℃ 。
因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用
冷能力。
冷 (2)损失了膨胀功 。
节流损失大小除随冷凝温度与蒸发温度
技 之差的增加而加大以外，还与制冷剂的
物理性质有关，由温熵图可见，饱和液
术
线越平缓(即液态制冷剂比热越大)以及
制冷剂的比潜热越小，节流损失越大。
(二)干压缩过程
湿压缩过程压缩机吸入的是湿蒸气，它有两个
缺点：
(1)压缩机吸入湿蒸气时，低温湿蒸气与热的气
技
出热量，并凝结成高压液体，再经膨胀 阀节流后变成低压、低温液体，进入蒸
发器进行汽化吸热制冷，得到所要求的
术 低温和所需要的冷量。吸热汽化后的低 压制冷剂再进入压缩机，进行下一个制
冷循环。
第一节理想制冷循环
制 冷 技 术
一、逆卡诺循环
1.气相区逆卡诺循环
由两个定温和两个和两个绝热（等熵）四个
制
过程组成。
术 1美国冷吨=3517W 1日本冷吨=3861W
制冷循环的性能指标用制冷系数ε 表示，制冷 系数为单位耗功量所获取的冷量，
即 ε=q0/∑w
制
q0=T0（S1-S4） qK=TK（S2-S3）= TK （S1-S4）
冷
∑w=qk-q0=（T0-Tk）（S1-S4） ε=q0/∑w= T0（S1-S4）/ （T0-Tk）（S1-S4）
术
(三)关于热交换过程的传热温差 有传热温差制冷循环的冷凝温度必然高于
冷却剂的温度，蒸发温度必然低于被冷却 制 物的温度，因此，制冷系数必将降低，传
热温差越大，制冷系数降低越多；实际应 冷 用中应进行技术经济分析，以选择合理的
传热温差，使初投资和运行费的综合值最 技 为经济。
术
单级蒸气压缩式制冷理论循环的 热力计算
（2-5）
（4）蒸发过程： dw=0因而
术
dq=dh
技
= T0/ （T0- Tk）
逆卡诺循环的制冷系数与制冷性质无关，仅
术
决定于冷热源温度
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
制 气化制冷的特征
冷 利用制冷剂液体在气化时（沸腾时）
技 产生的吸热效应，达到制冷目的。
术
工作过程
制 冷 技 术
流程图：
制
蒸发器
冷
技
术
压缩机 节流阀
冷凝器
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过 程是：
术
饱和蒸气或过热蒸气，这种压缩过程称为干 压缩过程。
采用干压缩过程，虽然可以增加单位质 量制冷能力△q0，但由于压缩终状态点 为过热蒸气，故压缩机耗功较大，制冷
制 系数亦将有所降低。降低程度称为过热 损失△we。，其大小与制冷剂物理性质
冷 有关，一般来说，节流损失大的制冷剂， 过热损失较小 。
制 它与理想制冷循环相比，有以下三个特点： (1)用膨胀阀代替膨胀机；
冷 (2)蒸气的压缩在过热区进行，而不是在湿 蒸气区内进行；
技 (3)两个传热过程均为等压过程，并且具有 传热温差。
术
(一)膨胀阀代替膨胀机
两部分损失：
(1)节流过程3—4是不可逆过程，制冷剂吸 制 收摩擦热，产生无益气化，降低有效制
制
单级理论循环是建立在以下一些假设的基 础上的：
冷
（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
技 （2）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 术
（3）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
制 （4）制冷剂在管道内流动时，没有
冷
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
制
①制冷剂液体在低压（低温）下蒸
发，成为低压低温蒸气(蒸发器)
冷
②将该低压低温蒸气提高压力、温
度成为高压高温蒸气(压缩机)
技
③将高压高温蒸气冷凝，使之成为 高压常温液体(冷凝器)
④高压常温液体降低压力、温度重 术 新变为低压低温液体，返回到蒸发器从
而完成循环。(节流阀)
制 冷 技 术
实际采用的蒸气压缩式制冷的理论循环是 由两个等压过程、一个绝热压缩过程和一 个绝热节流过程组成的。
1234是逆卡诺循环：
冷
技
术
逆卡诺循环
制 冷 技 术
按逆卡诺循环工作的蒸气压缩机式 制冷机
制 冷 技 术
制冷量与制冷系数
制冷量:制冷机(制冷系统)单位时间内从
制
被冷却物体或空间中提取的热量,即制冷 机中蒸发器所吸取的热量.
冷 Qe表示 单位W、KW
技
冷吨：一吨00C的水在24小时内凝固成 00C的冰所需提出的热量。
外介质之间没有热交换 技
术
（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，为等焓过程
制 冷
技 图2-1理论循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进
术 行的状态变化存在如下关系：
dq dh dw
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。对上式积 分可以得到整个过程的表达式 ：
冷 液体的气化获取所要求的低温。
技
术
制
冷
水泵
技
术
建 筑 负 荷
蓄水槽
水泵
制冷机
制 组成 是由压缩机、冷凝器膨胀阀（或其它节
冷 流膨胀装置）和蒸发器等四大件及其连 接管组成，其系统内充注制冷剂。
技
术
制 工作原理
压缩机将从蒸发器来的低压制冷剂蒸气
冷 进行压缩，变成高温、高压蒸气后进入
冷凝器，受到冷却剂空气或水的冷却放
制
缸壁之间发生强烈热交换，特别是与气缸壁 接触的液珠更会迅速蒸发，占据气缸的有效
空间，致使压缩机吸收的制冷剂质量大为减
冷
少，制冷量显著降低。 (2)过多液珠进入压缩机气缸后，很难立即气化，
这样，既破坏压缩机的润滑，又会造成液击，
技
使压缩机遭到破坏。
因此，蒸气压缩式制冷装置运行时，严禁发
生湿压缩现象，要求进入压缩机的制冷剂为
制
q h w
（2-2）
冷
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制
冷机循环的各个过程有如下关系：
技
术
（1）压缩过程: dq=0,Hale Waihona Puke Baidu而
dw=dh
w=h2-h1
(2)冷凝过程： dw=0
制
dq=dh
qk=h2-h4
冷
(3) 节流过程：
w=0 q=0
（2-3） （2-4）
技
Δ h=0 h4=h5
第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理
制 冷 技 术
1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa下，饱和温 度为5℃，气化时需要吸收2488.7kJ热量。
制
1kg的氨，在1个标准大气压力下，气化时需吸 收1369.59kJ热量，温度可低达—33.33 ℃ 。
因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用
冷能力。
冷 (2)损失了膨胀功 。
节流损失大小除随冷凝温度与蒸发温度
技 之差的增加而加大以外，还与制冷剂的
物理性质有关，由温熵图可见，饱和液
术
线越平缓(即液态制冷剂比热越大)以及
制冷剂的比潜热越小，节流损失越大。
(二)干压缩过程
湿压缩过程压缩机吸入的是湿蒸气，它有两个
缺点：
(1)压缩机吸入湿蒸气时，低温湿蒸气与热的气
技
出热量，并凝结成高压液体，再经膨胀 阀节流后变成低压、低温液体，进入蒸
发器进行汽化吸热制冷，得到所要求的
术 低温和所需要的冷量。吸热汽化后的低 压制冷剂再进入压缩机，进行下一个制
冷循环。
第一节理想制冷循环
制 冷 技 术
一、逆卡诺循环
1.气相区逆卡诺循环
由两个定温和两个和两个绝热（等熵）四个
制
过程组成。
术 1美国冷吨=3517W 1日本冷吨=3861W
制冷循环的性能指标用制冷系数ε 表示，制冷 系数为单位耗功量所获取的冷量，
即 ε=q0/∑w
制
q0=T0（S1-S4） qK=TK（S2-S3）= TK （S1-S4）
冷
∑w=qk-q0=（T0-Tk）（S1-S4） ε=q0/∑w= T0（S1-S4）/ （T0-Tk）（S1-S4）