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℃
• 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）
单级循环热力学计算
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）
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 q0=h1-h4=（h1-h4）+ （h1- h1）=q0+q0 w0=h2-h1=w0+w0 有害过热 q0=h1-h4= q0 w0=h2-h1=w0+w0
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
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）
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
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
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
热力学过程分析及其计算
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

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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）
单级循环热力学状态点分析

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）
单级循环热力学状态点分析

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
单级循环热力学状态点分析

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）
单级循环热力学状态点分析

理论单级循环压焓图状态Fra Baidu bibliotek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）
单级循环热力学状态点分析

理论单级循环压焓图状态点的查找与分析
8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
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。
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：
单级实际循环热力学分析
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。

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：
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：
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：
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 ：