蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图_图文

浮球阀 蒸发器
2 油分离器 1
冷凝器 高压贮液器
压缩机
气液分离器 7
5
3 4
膨胀阀
H
6
回热器
去压缩机 高压液体 水、载冷 剂传热管
液态制冷剂
pk
3
6
p0 54 x4
tk
2
7
t0
1
x7
*
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38
液泵供液制冷循环
• 具有可实现远程输送制冷剂、蒸发器安装位置不受限制、强化管内换热 、有利于顺利带油等优点
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
• 消耗能量
• 消耗能量
*
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4
制冷机与热泵的相互关系
• 相同点
– 热力学原理相同（如：蒸气压缩式制冷原理） – 结构相同（四大主要部件+制冷剂）
• 不同点
– 使用目的（功能）不同
• 制冷机：吸收蒸发潜热，降温、除湿 • 热泵：释放冷凝潜热，升温
– 与经济性、安全性作用域密 切相关
*
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29
多联机的作用域（计算结果）
多联机类型
作用域（m）
连接管之间的关系
R22多联机 R410A多联机
单冷型
产 品 很 少 室内、外机组之间管长应L
<100
室内机与室外机之间的高差Z [-90，36]
<200 [-140，64]
室内机组之间的高差ΔZ
22
安全性作用域
• 安全性作用域是指防止垂直液管 内因重力作用而影响系统安全运 行的室内、外机之间连接管的最 大高差
– 导致压力过高（超出设计允许压力）
• 下降液管（例）
– 导致制冷剂闪发
• 上升液管
– 与制冷剂种类有关 – 与机组和连接管的耐压程度有关
*
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23
安全性作用域
2
油分离器
1
冷凝器 高压贮液器
压缩机
3 4
6 蒸发器 回热器
5
Δh
43
tk
72
膨胀阀
回热器
t0
58
61
Δh
*
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35
带蒸发压力调节阀的制冷循环
• 应用场合
– 利用一套制冷装置对不同库温要求的冷间 进行降温
– 此时，库温较高的冷间要求蒸发温度（或 蒸发压力）高，以降低贮藏物的干耗
扰动因素
– 蒸发器 – 节流装置
调节变量
采用图形法进行性能 分析，简单、直观
*
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44
2.定速压缩机制冷系统的性能图
*
45
压缩机工作特性（1）
*
*
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27
调节性作用域
Δp1 Δpn
31 3
3n
4
2 1
*
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28
舒适性作用域
• 舒适性作用域是指为防止室 内蒸发器的蒸发温度超高或 室内冷凝器的冷凝温度超低 ，以保证室内蒸发器除湿、 冷凝器出风温度不致过低所 确定的室内、外机组之间的 最大长度和高差
*
32
预备知识
• 制冷系统的COP=Qe/Pin
– 封闭式压缩机为Pin；开启式压缩机Pin=Pe(轴功率)
电机损失
传动损失
压缩机摩擦损失、油泵耗功 制冷剂泄漏、漏热
电机效率ηe
传动效率ηd
摩擦效率ηm
指示效率ηi
过/欠压缩损失 内压缩效率ηε
输入功率Pin 输出功率Pout 轴功率Pe 指示功率Pi 有等效熵压缩功率Pεi 等熵压缩功率Pth
• 目前，制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术
• 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
*
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10
第二节 lgp-h图及其应用
*
11
1.制冷剂的 源自文库gp-h图
*
12
压焓图（lgp-h图）的功能
• 压焓图（lgp-h图）是分析蒸气压缩式制冷（ 热泵）循环的重要工具
低压循环贮液器 10
11
高压贮液器 膨胀阀 54
冷凝器 油分离器 2
1
压缩机 3
6
回热器 12
pk
43
tk
2
8
9
p0 7
t0 11
12
6 5 10
1
x5
x10
自动旁通阀 蒸发器
9
87
调节阀 液泵
*
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39
第三节 性能图及其应用
*
40
1.制冷系统性能图理论基础
*
41
冷凝器 蒸发器
• 二者可以构成独立的机器；也可集成为一台机器 ，通过自动控制部件转换制冷剂流向，改变机器 的功能
*
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6
制冷机与热泵的相互关系
*
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7
空调的工作原理：从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器； 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用，在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走，从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变 大而降压，变成低压低温的雾状液体进入蒸发器，并在定压下汽化，由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能吸收管外空气中的热 量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，从而产生制冷降温效果，汽化了的制冷
2 油分离器 1
冷凝器 高压贮液器
单向阀
5 压缩机 8
7
蒸发压力 调节阀
蒸发器1 蒸发器2
4
3
膨胀阀1 6
膨胀阀2
pk
3
tk
2
p02
6
t02, Mr2
7
p01
4
t01, Mr1 5 1 8
*
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36
热气旁通制冷循环
• 是小型制冷装置的容量控制方法之一， 但性能较差
• 可以将压缩机排气经热气旁通阀直接旁 通到压缩机吸气管
*
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25
经济性作用域
3 4
2 2’
1 1’
*
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26
调节性作用域
• 调节性作用域是指为防止因管内摩 擦阻力和液体重力作用的影响导致 室内、外机调节能力下降所确定的 并联蒸发器或并联冷凝器之间连接 管的最大长度与高差
– 换热器＋电子膨胀阀 – 电子膨胀阀容量调节范围有限
<50
<100
室内、外机组之间管长应L
<100
<200
热泵型 室内机与室外机之间的高差Z [-33，36] [-56，64]
室内机组之间的高差ΔZ
<20
<25
*
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3.各种实用制冷装置的制冷循环
——以采用开启式压缩机的一些实用制冷装 置为例，介绍如何利用lgp-h图分析制冷循环
＋
同时保证多联机系统安全、稳
定、高效运行的室内、外机组
之间以及室内机组之间的最大
管长L与最大高差Z
0
安全性作用域
舒适性作用域
经济性作用域
调节性作用域
多联机作用域问题是四种作用
域的交集
多联机作用域问题是指导多联
机系统设计、安装的重要理论
－
基础
*
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L ∆Z
6线：等压线 等温线 等比焓线 等比熵线 等比容线 等干度线
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14
单质/共沸/近共沸制冷剂压焓图（R134a）
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15
2.制冷循环的lgp-h图
*
16
制冷循环在压焓图上表示
Receiver p
Condenser
qk
Compressor
B Evaporator
*
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18
lgp-h图的应用举例 2
• 当从贮液器至膨胀阀之间的高
lg p
压液体管存在较大压力损失时
pk
3
2
，制冷剂容易出现沿程闪发
4 4'
– ①高压液体上升立管高度过高（重 力损失）
– ②管道过细及局部阻力部件过多 – ③沿程吸热量过大
• 重力损失的计算方法
p0 5 5'
• 如果将热气旁通阀的出口接至蒸发器入 口，即可解决旁通导致的吸气过热问题
高压贮液器
Mr
2 油分离器
冷凝器
1 压缩机
αMr Mr
热气旁通阀
5 6 蒸发器
3 4
膨胀阀
Mr(1-α)
pk
3
tk
2
p0
Mr(1-α) t0
Mr αMr
46
1
5
*
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采用满液式蒸发器的制冷循环
• 冷库用重力供液盘管式蒸发器 • 空调用冷水机组的满液式蒸发器
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图_ 图文.ppt
提纲
• 预备知识 • 压焓图（lgp-h图）的应用 • 制冷装置的性能图及其应用 • 总结
*
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2
第一节 预备知识
*
3
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
• 水泵
H2
• 制冷机（与热泵）
sink / ambient
Qc
*
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33
预备知识
• 制冷量Qe
3
• 输入功率Pin
4
• COP (当Mrev=Mrcom时)
*
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2 1
34
回热循环
• 特点
– 可提高压缩机回气过热度，防止液 击、以利于提高带油速度
– 高压液体得到再冷，可防止制冷剂 沿程闪发
– 对于某些制冷剂而言，回热是减小 节流损失的重要措施
蒸气压缩式制冷的应用领域
• 蒸气压缩式是目前广泛采用的制冷方法
– 制冷机类：电冰箱、冷藏柜、陈列柜、冷库、工艺冷水设备等 – 热泵类：房间空调器、商用中央空调、水源热泵、多联机等
*
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9
小结
• 制冷机与热泵可以独立成为设备，也可成为 集成设备
– 中国称之为“热泵”的设备主要是指集成设备
1' h
注意：高压液体管有上 升立管与下降立管，二 者有何区别？
*
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19
lgp-h图的应用举例 2
• 思考：
– 单元式空调的室外机（冷凝器、压缩机）低于室 内机（膨胀阀、蒸发器）为何有时出现制冷效果 不好的问题？
– 多联机的室内外机之间的连接管长度L和高差Z可 以很大吗？
*
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20
请看广告——
• ①L=120m,Z=50m,H=15m • ②L=100m,Z=50m • ③L=150m,Z=50m,H=15m
③
②
①
*
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多联机具有作用域 ( or 作用半径 )?
多联机的作用域
Z
作用域是指保证室内舒适性、
– 如果吸气状态位于两相区（点6）时， 则不能直接确定干度x6
• 采用节流方法使之降压（6→1）成过 热蒸气（点1）
• 根据p1和t1的读数确定出点1的状态 • 再根据h6= h1原理求解压力为p0、比
焓为h1的湿蒸气（点6）的干度x6
3
2
6 4
1
h6=h1
当压缩机出现回液时，也可 采取同样方法，以保证压缩 机的安全
简单制冷系统
制冷系统主要 设备（四大基
本部件）
节流装置 四通阀
连接管
压缩机
室内机
室外机
气液分离器
*
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42
制冷系统的性能？
• 制冷系统设计
– 根据系统的使用目的和给定的使用环境参数（实际使用地域或相关 标准），确定设计工况，并根据设计工况选择和设计最佳的部件和 自动控制设备
蒸汽被压缩机抽吸压缩，变成高温高压气体，完成一个制冷系统的循环。
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
• 制冷系统运行调节
– 在实际使用中，外部因素与设计工况并不相同，需要对制冷系统进 行调节、其性能将如何变化？
• 什么是制冷系统性能？
– 定义：制冷量、耗功率与外界参数、调控参数之间的关系
制冷系统 的性能
*
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43
制冷系统性能分析的理论基础
– 压缩机 – 冷凝器
性能分析方法： %仿真模拟 %图形法分析
qo
wc
h
1、实际制冷循环中，制冷剂 流量不是1 kg/s，而是m kg/s；
2、实际制冷循环存在各种压 力损失。
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lgp-h图的应用举例 1
• 两相区以外的制冷剂状态点必须由两 个独立状态参数才能描述
– 例如：具有一定过热度的压缩机吸气 状态（点1）可由压缩机吸气管上的压 力表（p1）以及温度计（t1）读数， 经制冷剂物性方程或lgp-h图来确定
– 循环设计：构造各种制冷循环 – 循环计算：计算制冷（热泵）循环，选配各部件
容量 – 循环分析：对已知系统进行热力分析
*
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制冷剂压焓图（lgp-h图）
1点：临界点C
lg p
C
s
2线：饱和液线ф =0
饱和气线ф =1
p ф =0x
ф =1
h
v
t
h
3区：过冷液体区 饱和区 过热蒸气区
31 3
3n 4
2 1
*
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经济性作用域
• 经济性作用域是指为防止由于吸 、排气管摩擦阻力损失引起系统 性能出现严重衰减而确定的室内 、外机之间连接管的最大长度
– 必须选定参考机组 – 考察多联机EER、COP与参考机组
的TEER、TCOP（包含水泵、风机 盘管的耗功），确定经济性作用域 – 与参考机组的能效水平和连接管的 保温效果有关