制冷系统基础知识和工作原理

热工基础知识 - 降低饱和点
真空泵
真空泵将空气抽出 容器。
液体表面压力降低 使液体的沸点降低 。
水沸腾 0.008129bar 4°C
制冷系统 -制冷方法及工作原理
一.制冷的概念 制冷：就是使某一空间或某物体达到低于其周围环 境介质的温度，并维持这个低温的过程。 实现制冷的途径有两种，一是天然冷却，一是人工 制冷。 天然冷却利用天然冰或深井水冷却物体，但其制冷 量（即从被冷却物体取走的热量）和可能达到的制冷 温度往往不能满足生产需要。 人工制冷是利用制冷设备加入能量，使热量从低温 物体向高温物体转移的过程。
热工基础知识 - 基本物理定律
热力学第一定律
能量既不能创造，也不 能消亡，而只能从一个 物体转移到另一个物体， 或从一种形式转变成另 一种形式。
在任何发生能量转换的 热力过程中，转换前后 能量的总量维持恒定。
热能和机械能是可以相 互转换的。
热工基础知识 - 基本物理定律
热力学第二定律
热量自发地从高强度体 流向低强度体。
制冷系统 -制冷方法及工作原理
二.制冷的分类
按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以 下4个领域：
普通制冷 120K以上 深度制冷 120K~20K 低温制冷 20K~0.3K 超低温制冷 0.3K以下
制冷系统 -制冷方法及工作原理
三、制冷的基本原理
• 由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体， 因此实现制冷必须包括消耗能量的补偿过程。
制冷系统基础知识 和工作原理
热工基础知识 - 温度
摄氏温度tc（oC） 华氏温度tF（oF） 绝对温度T（K） tc=5(tF-32)/9 T= tc +273.15
温度是表示物体冷热程度的量度。
热工基础知识 - 压 力
压力P（Pa）=F（N）/S（m2） 绝对压力Pa 相对压力Pg =绝对压力-大气压力 1标准大气压（atm）=1.01x105
• 过热：在饱和压力的条件下，继续对饱和蒸汽加热， 使其温度高于饱和温度，这种状态称为过热，这种 蒸气称为过热蒸汽。升高后的温度称为过热温度， 过热温度与饱和温度之差称为过热度。
热工基础知识 - 升高饱和点
压力锅防止蒸汽 逃逸。
液体表面压力升 高使液体的沸点 升高
水沸腾 1.208bar 105°C
焦耳（J），千焦耳（kJ）
1kJ=0.239kcal
1kWh=3600kJ 质量比热 一kg物体温度升高1K所吸收的热量
水在常温时的Cp=4.1868kJ/kg.℃ 干空气的定压比热 Cp=1.005kJ/kg.℃ 热流，功率 kW （1P机就是2500W,2P机就是 5100W,5P机就是12500W）
制冷系统 -蒸汽压缩式制冷
制冷系统 -蒸汽压缩式制冷
2ห้องสมุดไป่ตู้蒸汽压缩式制冷原理 • 单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝
器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。 • 它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，
制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化， 与外界进行热量交换。 • 制冷循环:制冷剂经过一系列的状态变化后,重新回 复到它的初态,称为制冷循环. • 液体蒸发制冷的特征： 利用制冷剂液体在气化时（蒸发时）产生的吸热 效应，达到制冷目的。 • 其工作过程如图1所示。
热工基础知识 - 显 热
大气压
显热：不改变物质状态 只引起物质温度变化的 热量。
水 加热
热工基础知识 - 潜热、蒸发和沸腾
大气压
潜热：不改变物质 温度只改变物质状 态的热量。
水沸腾 水变成水蒸汽
热工基础知识 - 饱和、过冷和过热
212°F 100°C
大气压 容器内汽液共存 汽体 212°F 100°C
（Pa ） 常用压力单位：
M Pa , k Pa , mmH2O , mmHg , bar , at
工程上把单位面积上所受的垂直作用力称为压力。
热工基础知识 - 其它常用基本参数
密度ρ
kg/m3
比容υ m3/kg 质量流量 kg/s 体积流量 m3/s
热工基础知识 - 热 量
热能-物质分子运动的动能 热量-热能转移的度量
热量自发地从高温流向 低温。
不可能把热量从低温物 体传至高温物体而不需 要附加条件。
热工基础知识-热量传递方式
1、热量
1）热量传递的途径有：传导、对流、辐射。
（1）热传导： 热在物质内直接传送称为热传导。
热工基础知识-热量传递方式（续）
（2）热对流 ：热对流是受热的液体或气体运动传递热量
热工基础知识-热量传递方式（续）
液体
热工基础知识-过冷过热
• 饱和状态：当液体处在密闭容器内时，液体不断气 化，蒸气不断凝结，若在某一时刻，液体气化量等 于蒸气凝结量，即气液两相处于平衡共存的状态,这 一状态称为饱和状态。它是—个动态的平衡。此时， 若加入热量则达到一新的饱和状态达到平衡。过冷： 饱和液体在饱和压力不变的条件下，继续冷却到饱 和温度一下称为过冷，这种液体称为过热液体。下 降后的温度称为过冷温度，过冷温度与饱和温度之 差称为过冷度。
（3）热辐射：热辐射是以红外线的方式发射和传递热量。
热工基础知识 - 物质的三态及变化
液体
固体
升华 固化
气体
热工基础知识
物质有三种集态：气态、液态、固态。物质集态的改 变称为相变。相变过程中，由于物质分子重新排列和 分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量，这种热 量称作潜热。
物质发生从质密态到质稀态的相变时，将吸收潜 热；反之，当它发生由质稀态向质密态的相变时，放 出潜热。
低温热源TC
制冷系统 –制冷方法及工作原理
四.制冷方法
1 液体汽化制冷方法
蒸气压缩式制冷 蒸气吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
2 气体的节流效应和绝热膨胀制冷 热电制冷
3 其它制冷方法
磁制冷 涡流管制冷 热声制冷
制冷系统 -蒸汽压缩式制冷
1、制冷的基本思路
利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。
• 制冷机的基本原理：利用某种工质的状态变化， 从较低温度的热源吸取一定的热量Q0，通过一 个消耗功W的补偿过程，向较高温度的热源放 出热量Qk,。在这一过程中，由能量守恒得 Qk= Q0 + W。
制冷系统 -制冷方法及工作原理
基本工作原理
高温热源TH
QH
制冷机 W
QC
QC+W=QH ε= QC / W