蒸气压缩式制冷循环

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1、 制冷原理与设备制冷原理与设备 第第2 2节节 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环主要内容 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 2.2 双级蒸气压缩式制冷循环 2.3 复叠式制冷循环 2.1.1 基本工作原理 引课2.1.1.1 制冷循环系统的基本组成2.1.1.2 制冷循环过程2.1.1.3 制冷系统各部件的主要用途2.1.1.4 制冷剂的变化过程小结作业2.1 单级蒸气压缩式制冷循环日常生活中我们都有这样的疑问日常生活中我们都有这样的疑问:怎样才能制冷制怎样才能制冷制热呢热呢?“制冷制冷”就是采用人工的方法，使某一物体或就是采用人工的方法，使某一物体或空间达到比环境介质更低的温度，并保持这空

2、间达到比环境介质更低的温度，并保持这个低温。个低温。 常用的制冷方式有：常用的制冷方式有：蒸气压缩式制冷、蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、半导体制冷等。吸收式制冷、吸附式制冷、半导体制冷等。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环2.1.1.1 制冷循环系统的基本组成制冷循环系统的基本组成 利用制冷剂由液体状态汽化利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。达到制冷的目的。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环嗯，好凉快呀！嗯，好凉快呀！制冷剂在变为蒸气之后，需要对它制冷剂在变为蒸气之后，需要

3、对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽进行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸热。对制冷剂蒸气只进行一次化吸热。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。压缩，称为蒸气单级压缩。 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 制冷循环系统 :根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动。 蒸气压缩式制冷循环系统图 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环2.1.1.2 制冷循环过程制冷循环过程l制冷剂蒸

4、气压缩、冷凝成液体，放出热量制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体，放出热量2.1 单级蒸气压缩式制冷循环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气。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩2.1 单级蒸气压缩式制冷循环2.1.1.3 制冷系统各部件的主要用途制冷系统各部件的主要用途压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体 得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 2.1.1.4 制冷剂的变化过程（1）制冷剂在制冷压缩机中的变化 制

5、冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。 制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程(flash)2.1 单级蒸气压缩式制冷循环（2）制冷剂在冷凝器中的变化 过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。 饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。（3）制冷剂在节流元件中的变化）制冷剂在节流元

6、件中的变化 饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。为绝热膨胀过程。 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环（4）制冷剂在蒸发器中的变化）制冷剂在蒸发器中的变化 以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 小结（1）单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机 、冷凝器 、 节流器、 蒸发器。 （2）压缩过程（压缩机中进行） 通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。（3）冷却冷凝过程（冷凝器中进行） 在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。（4

7、）节流过程（节流阀中进行） 压力、温度降低，焓值不变。（5）蒸发过程（蒸发器中进行） 吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 作业1.蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？2.蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 引课 2.1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图 2.1.2.2 理论循环的性能指标及其计算 小结 作业2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成： 制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器 单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40-30。单级蒸气压缩式制冷广泛

8、用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环 2.1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图1.理论循环的假设条件 （1）压缩过程为等熵过程；（2）冷凝和蒸发是与冷、热源换热；（3）出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体；（4）制冷剂流动过程中没有流动阻力损失；（5）节流过程中与外界没有热量交换。2.1 单级蒸气压缩式制冷循环一点：临界点C三区：液相区、两相区、气相区。五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。八线：等压线p（水平线）等焓线h（垂直线）饱和液线x=0，饱和蒸气线x=1，无数条等干度线

9、x等熵线s等比体积线v等温线t液相区液相区两相区两相区气相区气相区2.1 单级蒸气压缩式制冷循环1）压缩过程压缩过程2）冷凝过程冷凝过程 3）膨胀过程膨胀过程 4）蒸发过程蒸发过程 3.理论循环过程在压焓图上的表示理论循环过程在压焓图上的表示 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环2.1.2.2 理论循环的性能指标及其计算理论循环的性能指标及其计算1.单位质量制冷量 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。 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节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；r0蒸发温度下制冷剂的汽

10、化潜热（kJ/kg）；x4节流后气液两相制冷剂的干度。q0=h1-h4=r0（1-x4） （1-1）2.1 单级蒸气压缩式制冷循环2.单位容积制冷量单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（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。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） 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环3.理论比功理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功，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

11、压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg） 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环4.单位冷凝热负荷单位冷凝热负荷 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气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）；对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系qk = q0 +w0 2.1 单级蒸气压缩式制冷循环5.制冷系数制冷系数 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