制冷原理 知识点总结

制冷原理及设备期末复习

有不全的大家相互补充

题型：填空20分；选择10分；判断10分；简答45分（5道）；计算1道，带计算器。

绪论

•实现人工制冷的方法（4大类，简单了解原理）

1.利用物质的相变来吸热制冷；

融化（固体—液体）,气化（液体—气体）,升华（固体—气体）

气化制冷（蒸气制冷）：

包括蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷。

2.利用气体膨胀产生低温

气体等熵膨胀时温度总是降低的，产生冷效应。

3.气体涡流制冷

高压气体经涡流管膨胀后，可分为冷热两股气流；

4.热电制冷（半导体制冷）

利用半导体的温差电效应实现的制冷。

•根据制冷温度的不同，制冷技术可大体上划分三大类：

•普通冷冻：＞120K【我们只考普冷】

•深度冷冻：120K~20K

•低温和超低温：＜20K。

t=T-273.15 (t, ℃; T, Kelvin 开）T=273+t

常用制冷的方法有：液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：液体气化制冷制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气，

气体膨胀制冷将低压蒸气抽出并提高压力变成高压气，

涡流管制冷将高压气冷凝成高压液体，

热电制冷高压液体再降低压力回到初始的低压状态。

按照实现循环所采用的方式之不同，液体蒸发制冷有

蒸气压缩式制冷蒸气吸收式制冷蒸气喷射式制冷吸附式制冷等

蒸气压缩式制冷

系统组成：

1-压缩机2-冷凝器3-膨胀阀4-蒸发器组成的密闭系统。

工作原理：制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量而蒸发，产生的低压蒸气被压缩机吸入，经压缩机压缩后制冷剂压力升高，压缩机排出的高压蒸气在冷凝器中被常温冷却介质冷却，凝结成高压液体。高压液体经膨胀阀节流，变成低压、低温湿蒸气，进入蒸发器，低压液体在蒸发器中再次汽化蒸发。如此周而复始。

蒸气吸收式制冷

系统组成：

发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等

工质对：制冷剂与吸收剂常用：氨—水溶液溴化锂—水溶液

工作原理：Ⅰ.溴化锂溶液在发生器中被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸汽在冷凝器被冷凝成冷剂水。冷剂水经U型管节流进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。

Ⅱ.发生器中出来的浓溶液，经热交换器降温、降压后进入吸收器，与吸收器中的稀溶液混合为中间浓度的溶液。中间热度的溶液被吸收器泵输送并喷淋，吸收从蒸发器中产生的冷剂蒸汽，形成稀溶液。稀溶液由发生器泵输送到发生器，重新被热源加热，形成浓溶液。

氨水吸收式制冷循环工作原理：

在发生器中的氨水浓溶液被热源加热至沸腾，产生的蒸气（氨气中含有一小部分水蒸汽）经精馏塔精馏后（得到几乎是纯氨的蒸气），进入冷凝器放出热量后被冷凝成液体，经节流机构节流，进入蒸发器，低压液体制冷剂，吸收被冷却物体的热量而蒸发，达到制冷的目的，产生的低压蒸气进入吸收器。而发生器中发生后的稀溶液，降压后也进入吸收器，吸收由蒸发器来的制冷剂蒸气，浓溶液经溶液泵加压后送入发生器。如此不断循环。

热电制冷

令直流电通过半导体热电堆，即可在一端产生冷效应，另一端产生热效应。

半导体热电堆：一块N型半导体（电子型）和一块P型半导体（空穴型）联接成的热电偶。

原理：原理：利用热电效应的一种制冷方法。

无回热气体制冷机循环

定压回热气体制冷机循环

所谓回热就是把由冷箱返回的冷气流引入一个热交换器―回热器，用来冷却从冷却器来的高压常温气流，使其温度进一步降低，而从冷箱返回的气流则被加热，温度升高。这样就使压缩机的吸气温度升高，而膨胀机的进气温度降低，因而循环的工作参数和特性发生了变化。

图 5－10 为定压回热式气体制冷机的系统图及其理论循环的 T-s 图。图中 1－2 和 4－5是压缩和膨胀过程；2－3 和 5－6 是在冷却器中的冷却过程及冷箱中的吸热过程；3－4和6－1 是在回热器中的回热过程。

第二章单级蒸气压缩式制冷循环

【重点看压焓图、温熵图，各个状态点，过程描述】

§2-1 单级蒸气压缩式制冷理论循环

【各点含义，计算】

•与逆卡诺循环比较

各过程的热力过程：逆卡诺循环有两个等温过程、两个绝热过程（等熵过程）。理论循环与逆卡诺循环的区别：

①热力过程为绝热压缩（干压缩）；

②凝结过程为等压过程；

③节流过程为等焓过程；

④蒸发过程为等压过程。

1-压缩机2-冷凝器3-膨胀阀4-蒸发器

图2-5 单级蒸气压缩式制冷系统

•理论循环的假设条件：

①压缩机吸入的是饱和蒸气；

②节流前的液体是饱和液体；

③压缩过程是等熵压缩；

④制冷剂在蒸发和凝结过程及流动过程中没有阻力损失；

•工作过程：

蒸发器中的制冷剂液体在低压、低温下吸收了被冷却物体的热量而蒸发，产生的低压制冷剂蒸气被压缩机吸入，经压缩后成为高压气体进入冷凝器，在冷凝器中制冷剂放出热量被凝结为液体，高压液体经膨胀阀节流降压，成为湿蒸气后进入蒸发器。

压缩机的作用：压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用。

节流阀的作用：对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量。

蒸发器的作用：制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量从而达到制取冷量的目的。

冷凝器的作用：将蒸发器中吸收的热量与压缩机中消耗的功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走

点1：制冷剂出蒸发器、进压缩机的状态，是蒸发压力下的饱和蒸气。

点2：制冷剂出压缩机、进冷凝器的状态，压力为与冷凝温度tk对应的饱和压力，且s1=s2。

1-2是压缩机的压缩过程（等熵）。

点4：制冷剂出冷凝器、进膨胀阀的状态，是冷凝压力下的饱和液体，pk与饱和液体线的交点。2-3-4是制冷剂在冷凝器中的等压（Pk）冷却冷凝过程。

点5：制冷剂出膨胀阀的状态。4-5表示制冷剂通过膨胀阀的节流过程。压力有Pk→P0，温度由tk →t0，进入两相区。5-1表示制冷剂在蒸发器中的等压（P0）蒸发过程。

•理论循环的热力计算

单位制冷量q0：每公斤制冷剂在蒸发器中从被冷却物体中吸气的热量。

q0=h1-h4 kJ/kg

看例题2-1

例：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10℃,冷凝温度t k=35℃，制冷剂为R22，循环的制冷量Q0=55kw,试对该循环进行热力计算。

解：1.将循环表示在lgp-h图上，并确定各状态参数

①单位制冷量q0=h1-h5=158.441 kJ/kg

②单位容积制冷量q v=q0/v1=2426 kJ/m3

③制冷剂循环量q m =Q0/q0=0.3471 kg/s

④理论比功w0=h2-h1=33.645 kJ/kg

⑤压缩机消耗的理论功率P0= q m w0=11.68 kw

⑥压缩机吸入的容积流量V= q m v1=0.0227 m3/s