热力学过程分析及其计算

一次节流中间不完全冷却双级蒸汽压缩式制冷循环的流程图和 lgp-h图
热力学过程分析及其计算
双级循环压焓图状态点 的查找与分析
氨泵供液的一级节流中间完全冷却制冷循环的流程图和 lgp-h图 热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
• 双级蒸气压缩式制冷循环
（1）选配压缩机时中间压力的确定 选配压缩机时，中间压力pm的选择，可以根据制 冷系数最大这一原则去选取，这一中间压力pm又 称最佳中间压力。确定最佳中间压力pm常用的方 法有公式法和图解法。 1）公式法 常用的公式法有比例中项公式法和拉塞经验公 式法两种 。
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
①比例中项公式法 按压力的比例中项确定中间压力 pm=√po*pk 式中Pm ,Po和Pk分别为中间压力、蒸发压力和 冷凝压力,单位MPa。 按式求出的中间压力和制冷循环的最佳中间压力有 一定的偏差。但公式很简单，可用于初步估算。 按温度的比例中项确定中间压力 Tm=√To*Tk 式中Tm ,To和Tk分别为中间温度，蒸发温度和冷 凝温度,单位均为K。
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
单位质量制冷量为： q0=h1-h8
低压级的理论比功为： w0d=h2-h1
低压级制冷剂的质量流量qmd为：qmd = Q0/q0=Q0/（h1-h8） 低压级压缩机的理论功率为 P0d= qmd * w0d= Q0*（h2-h1 ）*（h1-h8 ） 热力学过程分析及其计算
单级循环热力学计算
4.单位冷凝热负荷 qk • 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 • 式中： qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）； h2与冷凝压力对应的干饱和蒸汽状态 所具有的比焓值（kJ/kg）； h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有 的比焓值（kJ/kg）； 对于单级蒸汽压缩式制冷理论循环，存在着 下列关系 qk = q0 +w0 5.制冷系数 0 单位质量制冷量与理论比功之比，即理论循 环的收益和代价之比，称为理论循环制冷系 数，用0表示， ε0=q0 / w0 =（h1-h4）/（h2-h1）
热力学过程分析及其计算
单级理论循环热力学计算
• 1.单位质量制冷量 q0 • 制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷 却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量， 用q0表示。 • q0=h1-h4=r0（1-x4） • 式中 ：
– – – – – q0单位质量制冷量（kJ/kg）； h1与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）； h4节流后湿蒸汽的比焓值（kJ/kg）； 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。
液体过冷对循环的影响：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
液体过冷对循环的影响：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
吸汽过热对循环的影响：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响：
8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
•液体过冷对循环的影响； •吸汽过热对循环的影响； •回热对循环的影响。
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
吸汽过热图：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响：
吸气过热制冷量和制冷系数变化对比 ：
理论循环 1-2-3-4-1
q0=h1-h4 w0=h2-h1 过热循环 1-2-3-4-1 有效过热 有害过热 q0=h1-h4=（h1-h4）+ q0=h1-h4= q0 （h1- h1）=q0+q0 w0=h2-h1=w0+w0 w0=h2-h1=w0+w0
对于中间完全冷却的两级循环：
qmgh9+qmdh2=qmgh3+qmdh4 qmg =qmd(h2-h4) /( h3- h9)
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
高压压缩机的单位理论功为：
wg=h7-h3
由此可得高压压缩机的理论功率：
P0g= qmg * w0g = Q0*[(h2-h7)*(h4-h3)]/[(h3-h5)*(h1-h8)]
• 3.理论比功w0
– 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂 蒸汽所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。 – w0=h2-h1 – 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）
热力学过程分析及其计算
热力学过程分析及其计算
单级循环热力学计算
1）单位质量制冷量 q0=h1-h4= h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg
2）单位容积制冷量
qv= q0/v1=158.411/0.0653=2426kJ/m3
3）制冷剂质量流量
qm= Q0/q0=55/158.443=0.3741kg/s
单级循环热力学状态点分析
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单级蒸气压缩式制冷循环
单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组
成。 制冷剂蒸汽压缩、冷凝成液体，放出热量 冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降 低到 低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸汽。 制冷剂液体在低压（低温）下蒸发吸热 制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩
根据制冷系数的定义，两级压缩制冷循环的理 论制冷系数为
ε= Q0/（P0g + P0d） =[(h3-h5)*(h1-h8)]/[(h3-h5)*(h2-h1)]+[(h2-h7)*(h4-h3)]
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
热力学过程分析及其计算
单级循环热力学状态点分析
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理论单级循环压焓图状态点的查找与分析
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状态点1 低温低压（饱和蒸气）
状态点2 高温高压（过热蒸气） 热力学过程分析及其计算
单级循环热力学状态点分析
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理论单级循环压焓图状态点的查找与分析
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状态点2 高温高压（过热蒸气）
状态点3 常温高压（饱和液体） 热力学过程分析及其计算
• （1）降低压缩机的排气温度 • （2）降低压力比 • （3）减少节流损失
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双级循环压焓图状态点 的查找与分析
一次节流中间完全冷却双级蒸汽压缩式制冷循环的流程图和 lgp-h图
热力学过程分析及其计算
双级循环压焓图状态点 的查找与分析
热力学过程分析及其计算
双级循环压焓图状态点 的查找与分析
制冷原理与设备配置
机械与动力学院
பைடு நூலகம்
热力学过程分析及其计算
• • • • • • • • • 理论单级循环压焓图状态点的查找与分析 单级理论循环的热力学计算 冷库单级循环压焓图状态点的查找与分析 冷库单级循环的热力学计算 理论双级循环压焓图状态点的查找与分析 双级理论循环的热力学计算 冷库双级循环压焓图状态点的查找与分析 冷库双级制冷系统的热力学计算 中央空调溴化锂制冷系统的热力学分析
单级循环热力学状态点分析
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理论单级循环压焓图状态点的查找与分析
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状态点4 高温高压（过热蒸气）
状态点5 常温低压（湿蒸气） 热力学过程分析及其计算
单级循环热力学状态点分析
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理论单级循环压焓图状态点的查找与分析
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状态点5 常温低压（湿蒸气）
状态点1 低温低压（饱和蒸气） 热力学过程分析及其计算
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
②拉塞经验公式法
• 对于两级氨制冷循环，拉赛(A.Rasi)提出了较为简单 的最佳中间温度计算式： • tm=0.4tk+ 0.6to+3 • 式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发 温度，单位均为℃。 • 上式不只适用于氨，在－40～40℃温度范围内，对于 R12也能得到满意的结果。
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单级循环热力学计算
• 2.单位容积制冷量 qv
– 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸汽（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 – 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）
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单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
回热对循环的影响：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学分析
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
回热对循环的原理图：
热力学过程分析及其计算
单级实际循环热力学计算
– 实际工况及制冷剂的变化对循环的影响
回热制冷量和制冷系数变化对比 ：
双级循环热力学计算
在二级压缩制冷循环中，制取冷量的都是低压 部分的蒸发过程，其单位制冷量： q0=h1-h4 低压压缩机的单位理论功： wd=h2-h1 当制冷机的冷负荷为Q0时，低压级制冷剂循 环量： qmd = Q0/q0=Q0/（h1-h8）
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
低压压缩机消耗的理论功率： P0d=P0d= qmd * w0d = Q0*（h2-h1 ）*（h1-h8 ）
4）理论比功
w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg
5）压缩机消耗的理论功率
P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW
热力学过程分析及其计算
单级循环热力学计算
6）制冷系数
ε0=q0 / w0=158.411/33.645=4.71
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg
理论循环1-2-3-4-1 q0=h1-h4 w0=h2-h1 回热循环1-2-3-4-1 q0 =h1-h4 =q0+q0 w0=h2-h1=w0+w0
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双级循环压焓图状态点 的查找与分析
• 双级蒸气压缩式制冷循环
采用多级蒸汽压缩式制冷循环的特点及应用：
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双级循环热力学计算
2）图解法
①根据确定的蒸发压力p0和冷凝压 力pk， ②在pm（tm）值的上下，按一定间 隔选取若干个中间温度tm值。 ③根据给定的工况和选取的各个中 间温度tm分别画出双级缩循环的 lgp-h图，确定循环的各状态点的 参数，计算出相应的制冷系数 。 ④绘制 =f（tm）曲线，找到制冷 系数最大值 max，由该点对应 的中间温度tm 。
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双级循环热力学计算
（2）既定压缩机时中间压力的确定
已经选定压缩机好，此时高、低压级的容积比已确定，即值一定， 这时可采用容积比插入法求出中间压力 。
热力学过程分析及其计算
双级循环热力学计算
1、冷凝温度：tk=th+Δtk 2、蒸发温度：to=tl-Δto 3、中间温度：上述分析。 4、低压级吸气温度：R717，查表选取；氟利昂吸气温度 取15℃。 5、高压级吸气温度：R717高压级压缩机的吸气状态为中 间压力下的干饱和蒸汽。氟里昂制冷剂，其高压级吸气 温度取15℃，吸气状态为中间压力下的过热蒸汽。 6、节流前液体的温度：制冷剂液体经中间冷却器盘管冷 却后的出液温度比中间温度高3一7℃，一般R717取小 值，氟里昂取大值。对于氟里昂双级制冷系统，还考虑 采用回热器，其过冷度由回热器的热平衡关系式求得。
热力学过程分析及其计算
单级循环热力学计算
• 例1-1 假定循环为单级蒸汽压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=10℃，冷凝温度tk=35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kW，试 对该循环进行热力计算。
解： 点1：t1=t0= 10℃， p1=p0=0.3543MPa， h1=401.555kJ/kg， v1=0.0653m3/kg 点3：t3=tk=35℃， p3=pk=1.3548MPa， h3=243.114 kJ/kg， 由图可知，h2=435.2 kJ/kg， t2=57℃