3.1-3.3-蒸气压缩式制冷.ppt

制冷与低温技术原理 戴源德 第3章 蒸气压缩式制冷 两种热力循环示意 制冷循环的两种能量补偿形式 （1）制冷机与热泵 制冷机与热泵的能量转换关系 供热实例：热泵热水机 （或空气能热水器） （2）循环的性能系数COP和循环效率 卡诺制冷循环性能系数 3.1.3 劳伦茨循环 3.2 单级蒸汽压缩式制冷的理论循环 3.2.2 制冷剂的状态图 3.2.3 理论循环 理论循环的压焓图 理论循环的意义 实际制冷循环的基准和参照； 用于评价制冷剂。 3.3 单级蒸气压缩式制冷的实际循环 高压液体过冷的循环 压缩机吸气过热循环 采用气－液热交换器的制冷系统 回热循环的压焓图 作业布置 回热循环的性能分析 回热循环相当于有用过热循环 ； 不适合采用的制冷剂：氨； 建议采用的：CO2、C3H8、R12； 影响不明显的：R22； 蒸发温度低的制冷机采用回热循环。 管道压力损失和热交换的影响 吸气管：⑴ 无用过热； ⑵降低吸气压力； 排气管：⑴热交换为散热；⑵增大压力比； 高压液管：⑴高于环境温度，为散热； ⑵低于环境温度，热交换不利； ⑶阀前压力降低，阀流通能力减小。 低压液管：⑴热交换会损失部分制冷量； ⑵阀后压力抬高，削弱阀流通。 要特别注意处理吸气管和高压液管！ 全封闭式压缩机 半封闭式压缩机 开启式压缩机 压缩机与压缩过程不可逆的影响 压缩机中的气体存在功率损失和容积损失。 指示效率 机械效率 电动机效率 轴效率 电效率 容积效率 开启式压缩机制冷系数 封闭式压缩机的能效比 其他影响因素 相变传热不可逆的影响； 润滑油的影响； 水分的影响； 不凝性气体的影响。 3.3.3 单级蒸气压缩式制冷机的热力计算 热力计算是制冷机设计计算的第一步。 内容包括： 设计工况下，计算实际循环特性，计算制冷机性能和各热交换设备的热负荷。 热力计算的方法与步骤： ⑴ 绘制循环的压焓图； ⑵ 确定循环工况； ⑶ 计算实际循环特性； ⑷ 计算制冷机性能及各热交换设备的热负荷。 热力计算举例 参见书P86-89！ 3.3.4 单级蒸气压缩式制冷机的变工况特性 制冷机工况的概念：指制冷机的工作循环状况。 反映工况的参数是：4个温度； 通常讲制冷机工况变化，主要指冷凝温度和蒸发温度的变化。 一旦运行工况确定，则对于给定主机容量配置的制冷机，其性能便是确定的。如制冷量、功率和性能系数等。 常用工况： 标准工况、空调工况、最大功率工况和名义工况等。 变工况特性 冷凝温度变化的影响： 冷凝温度升高，制冷机制冷能力下降，运行经济性变差； 实际运行中，应避免冷凝温度过多升高； 蒸发温度变化的影响： 蒸发温度降低，使制冷机性能恶化，且其影响程度更甚于冷凝温度变化的影响； 实际装置中，常温冷凝条件下，空调使用的制冷机压力比的值大致在3附近，其功率达到最大。 制冷机的安全使用条件：极限温度、压力许可值，如最高排气温度，最大压力差等。 * * 南昌大学机电学院动力工程系 热能与动力工程研究所 2009.8.01 3.1.1 压缩式制冷循环的热力学分析 热力学循环 正向循环 热能转化为机械功 逆向循环 消耗功 3.1 可逆制冷循环 热力学第二定律： 热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。 制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。 热源（heat source）：制冷剂从中吸收热量； 热汇（heat sink）： 制冷剂向其排放热量。 制冷机以环境温度的水或空气作为高温热汇，利用逆向循环在低温下从低温热源吸热，收益是制冷量（有效吸热量）； 热泵以环境温度的水或空气作为低温热源，利用逆向循环在高温下向高温热汇排热，收益是供热量。 热泵型制冷机：同一台机器既可供热又可实现制冷。 收益能， 为热泵 收益能， 为制冷机 COP=收益能量/补偿能量 制冷机的性能系数：COPR=Q0/E， 压缩式制冷机COPR=Q0/W， 吸收式制冷机COPR=Q0/Qg； 热泵的性能系数：COPH=QH/E，