工程热力学第11章

也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降 低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的 可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
22
压缩蒸气制冷循环 （The vapor-compression cycle）
一、设备流程及T-s图
24
工作原理图和T-s图
冷却水 4 3 冷却器 膨胀阀 膨胀机 5 4 冷藏室 蒸发器 压缩机 1 2
3
11-1 概 述
动力循环与制冷(热泵)循环 • —正循环 动力循环 输入热,通过循环输出功; 制冷（热泵)循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），从低温热源取热; 热泵循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），向高温热用户供热;
4
• •
制冷循环和制冷系数
工作性能系数：Coefficient of Performance
wnet h2 h1
三、状态参数确定
1. T-s图和logp-h图
q1 h2 h4
qC h1 h4 T1 T4 wnet h2 h1 T2 T1
27
28
11-4 制冷剂(Refrigerants)性质
一、制冷剂热力性质的要求：
1. 对应制冷装置工作温度的饱和压力适中； 2. 汽化潜热大； 3. 临界温度应高于环境温度；
4. 蒸汽比体积小，导热系数大； 5. 蒸发压力不低于环境压力，三相点低于制冷循环下 限温度。 6. 上、下界限线（在T-s图）陡峭，使冷凝更接近定温 放热及减少节流引起制冷能力损失。
29
二、制冷剂其他性质
1.对环境友善； 2.安全无毒； 3.溶油性好，化学稳定性好，等等。
30
11-6 热泵循环
p2 p1

3. 活塞式流量m小，制冷量Qc=m qc小，
∴使用叶轮式，空气回热压缩制冷循环。 16
11-3 压缩蒸气制冷循环
水能否用？ 0℃以下凝固不能流动。 一般用低沸点工质，如氟利昂、氨，
不能
实现定温定压吸热或放热过程。
沸点： T 水
s
( p 1atm)
100°C - 40.8°C - 26.1°C
T 4 8 5 3 2s 2
1 1' b 7 s
1 2 3 4 5
2 定熵压缩 s 3 定压冷却 p 4 定压定温冷却 p T 5 绝热节流 s 1 定压定温吸热 p T
a 6
等效逆卡诺循环： 1'-3-4-8-1'
25
蒸气压缩制冷循环的计算
蒸发器中吸热量
qc h1 h5 h1 h4
21
氟利昂 22（R22）
氟利昂 134a（R134a）
为什么压缩空气制冷循环不能采用节流阀代 替膨胀机？
• 因为工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝 热节流熵增大，所以采用节流阀不但减少了制冷量也损失 了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸汽制冷循环在
膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功
T0 q0 制冷 qc wnet 热泵
qL wnet qH wnet wnet
TH qH wnet qL
Tc
制冷 qc 系数 wnet 制热 系数
T0
qH 1 wnet
31
热泵示意图
32
热泵lnp-h图及计算
lnp
4
q1
T
3
2
2
4 3
5
1
q2
w
h
1 5
s
qL h1 h5 h1 h4
TH不变, T0 T0不变, TH


TH qH wnet T0 qL Tc
qH wnet qL
6
s
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。 制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的 热量(kJ/s)。
商业上常用冷吨来表示。
1冷吨：1吨（1000kg）0℃饱和水在24小时内被 冷冻到0 ℃的冰所需制冷量。
qH h2 h4
qH h2 h4 wnet h2 h1
33
自我练习作业
• P364 • 习题11-1,11-3
34
35
T0不变, Tc Tc不变, T0
εc εc
qc Tc
5
s
热泵循环和供热系数
工作性能系数：Coefficient of Performance 1 qH COP T0 wnet 1 房间 T H TH
逆卡诺循环(热泵)
T
qH qH TH c wnet qH - qL TH - T0
水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨=3.86 kJ/s
1美国冷吨=3.517 kJ/s
7
制冷循环种类
压缩空气制冷
压缩制冷
蒸汽压缩制冷 吸收式制冷 制冷循环 吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
√ √
8
11-2 压缩空气制冷循环
冷却水
3
冷却器
2
膨胀机 4
换热器
压缩机 冷藏室 1
2
4
1

1 T2 1 T1

1 p2 p1
k 1 k

1
s

k 1 k
13
压缩空气制冷循环特点
优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。

缺点： 1. 无法实现
T 吸热和放热， < c；
2. qc=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不 能太大， qc 很小。 若(T1-T4)

qc q c COP q0 qc wnet
c
qc qc T c wnet q0 - qc T0 - Tc
1
逆卡诺循环
qc qc Tc c wnet q0 - qc T0 - Tc
T
T0环境 1
T0 1 Tc q0
T0 1 Tc
wnet T0
T 4 5 3
2
冷凝器中放热量
q1 h2 h4
制冷系数
1 s
qc qc h1 h4 h1 h4 q1 qc h2 h4 h1 h4 h2 h1 wnet
两个等压，热与功均与焓有关
lnp-h图
26
二、制冷系数ε
qC h1 h5 h1 h4
第十一章 制冷循环
Refrigeration cycle
11-1 概述 11-2 压缩气体制冷循环 11-3 压缩蒸气制冷循环 11-4 制冷剂性质
*11-5 其他制冷循环
11-6 热泵循环
1
本章基本知识点
• 1. 熟练空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、 制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和 途径。
• 2.了解制冷剂的性质以及热泵的原理。·
11
p-v图和T-s图
p
3
2
1
T
3
4 s s
2 T0 T2
4
1 s
1 2 3 4
v 2 绝热压缩 3 定压冷却 4 绝热膨胀 1 定压吸热
冷却水 3 2 冷却器
p
膨胀机
换热器
压缩机 冷藏室
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p
4
12 1
制冷系数
T 3
qc qc COP wnet q0 - qc h1 h4 h2 h3 h1 h4 c p T2 T3 c p T1 - T4 1 T2 T3 1 T1 T4 c p T1 T4