制冷技术和热泵技术.doc

全国注册公用设备工程师 执业资格考辅导 制冷技术与热泵技术 制冷技术是使某一空间或物体的温度降到低于周围环境温度，并保持在规定低温状态的一门科学技术，它随着人们对低温条件的要求和社会生产力的提高而不断发展。 液体转变为气体,固体转变为液体,固体转变为气体都要吸收潜热. 4.1.1、蒸气压缩式制冷的工作原理 人工制冷有多种方法，目前主要是使用工作物质（制冷工质）状态变化时吸热和放热的特征来实现制冷。 任何液体在沸腾过程中将要吸收热量，液体的沸腾温度（即饱和温度）和吸热量随液体所处的压力而变化，压力越低，沸腾温度也越低。而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。 例：1 个大气压（0.1M Pa）下 制冷工质 沸点 (℃) 气化潜热 r (kJ / kg) 水 100 2256 氨（R717） -33.4 1368 R22 -40.8 375 只要根据所用制冷液体（称制冷剂）的热力性质，创造一定的压力条件，就可以在一定范围内获得所要求的低温。 要实现制冷循环必须要有一定的设备，而且要以消耗能量作为补偿。 蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备，以消耗机械功作为补偿，对制冷剂的状态进行循环变化，从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。 a. 低压管道 保温b. 工质状态 ② 过热蒸气 ③饱和液 ④ 湿蒸气 4.1.2.图表 1.T-S图 2.压-焓图（lgP-h图） 4.1.3、 理想制冷循环——逆卡诺循环 研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的，是为了分析影响制冷循环的各种因素，寻求节省制冷能耗的途径。 逆卡诺循环是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。逆向循环是一种消耗功的循环，制冷循环就是按逆向循环进行的，在温—熵或压—焓图上，循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。 1.逆卡诺循环设备示意图 逆卡诺循环在T-S图上的表示 2.实现逆卡诺循环必须具备的条件： （1）高、低温热源温度恒定； （2）工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差； （3）工质流经各个设备时无内部不可逆损失； 制冷系数ε 制冷循环常用制冷系数ε表示它的循环经济性能，制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。 对于逆卡诺循环而言： 如果考虑冷凝器和蒸发器的传热温差分别为△Tk和△T0时，则 4.1.4、蒸气压缩式制冷理论循环及热力计算 1.蒸气压缩式制冷理论循环 理论制冷循环不同于逆卡诺循环之处是： a.制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，而且具有传热温差； b.制冷剂用膨胀阀绝热节流，而不是用膨胀机绝热膨胀； c.压缩机吸入饱和蒸气而不是湿蒸气。 用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失：不但增加了制冷循环的耗功量，还损失了制冷量。这两部分损失必然使制冷系数和热力完善度有所下降。 用干压缩代替湿压缩后的过热损失： (1).用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失 制冷剂绝热膨胀作功量： we = h3－h4 制冷剂通过膨胀阀损失的冷量： △q01 = h4—h4 ∵绝热节流前后焓值不变，即h3 = h4； ∴we = △q01 节流损失：制冷剂干度↑，液体含量↓，制冷能力↓。 （T0－Tk）↑或者制冷剂液态比热↑，则节流损失↑；反之↓。 制冷剂节流后的干度增加还与它的潜热有关。 用膨胀阀代替膨胀机后，增加了we，损失了△q01，制冷系数和热力完善度下降。 (2).用干压缩代替湿压缩后的饱和损失 在制冷压缩机的实际运行中，若吸入湿蒸气，会引起液击，并占有气缸容积，使吸气量减少，制冷量下降。 饱和损失不但与制冷循环工况有关，还与制冷剂的物理性质也有关