制冷技术与装置设计课程设计报告.doc

制冷技术与装置设计 课程项目设计 成员：制冷技术与装置设计课程项目设计 一、设计要求 要求一：分别对三种不同制冷剂（R12, R22, R134a, R123, R717,R600a 中任选三种)的理论循环，有害过热，有效过热，回热循环进行计算（低温热源温度 0C, 高温热源温度 45C，过热度取 10C）,并分析对比不同循环性能(q0, qv, w, qk,c, )； 要求二：任选一种制冷剂，对不同蒸发温度(至少 3 组)、不同冷凝温度(至少 3 组)下的任意一种循环的性能进行计算分析。 根据小组讨论的结果，对项目计算要求一我们选择了R22、 R134a 和 R717三种制冷剂，低温热源温度 0C, 高温热源温度 45C，过热度 10C ，分别计算四种循环并分析；对项目计算要求二我们选择计算并分析 R134a 工质，固定蒸发温度 -10C，冷凝温度分别为20C、30C、40C和 50C 时理论循环的工况以及固定冷凝温度 40C，蒸发温度分别为-20C、-10C、0C和 10C 时理论循环的工况。二、计算结果及分析 （I）项目计算要求一 为方便计算表达，该项目计算中所涉及的四种循环的循环图如下所示 理论循环 有效过热与有害过热回热循环根据图中各个状态点的参数值即可计算出制冷工况，具体计算结果如下：I-I）R22 制冷剂 各点参数值 =405kJ/kg, =435kJ/kg, =256kJ/kg, =410kJ/kg, =445kJ/kg, 1=20kg/, 1=19kg/。计算过程1) 理论循环：=405-256=149kJ/kg; =149/(1/20)=2980);=435-405=30kJ/kg; =435-256=179kJ/kg; =4.97; =6.07=0.818 。2） 有害过热：=405-256=149kJ/kg; =149/(1/19)=2831）；=445-410=35kJ/kg; =445-256=189kJ/kg;=4.26； =6.07；=0.701 。3） 有效过热：=410-256=154kJ/kg; =154/(1/19)=2926）；=445-410=35kJ/kg; =445-256=189kJ/kg;=4.4； =6.07；=0.725 。4） 回热循环：=410-256=154kJ/kg; =154/(1/19)=2926）；=445-410=35kJ/kg; =445-256=189kJ/kg;=4.4; =6.07；=0.725 。计算结果归总成表格如下：项目理论循环有害过热有效过热回热循环单位制冷量(kJ/kg) 149149154154单位容积制冷量(kJ/m3) 2980283129262926单位理论功(kJ/kg)30353535单位冷凝热(kJ/kg) 179189189189制冷系数4.974.264.44.4逆卡诺循环制冷系数6.076.076.076.07热力完善度 0.8180.7010.7250.725由计算结果可以看出，就单位制冷量而言，有效过热和回热循环相等且高于理论循环和有害过热循环；由于有害过热制冷量未增加而消耗的功和压缩机吸气比容增大了，其单位容积制冷量下降，制冷系数明显下降，热力完善度也下降。对 R22 工质而言，有效过热对制冷系数和热力完善度都是负影响，即引起制冷系数下降，只是增大了制冷量。I-II）R134a 制冷剂 各点参数值 =400kJ/kg, =430kJ/kg, =263kJ/kg, =410kJ/kg, =445kJ/kg, v1=0.069m3/kg, v1=0.07m3/kg 计算结果项目理论循环有害过热有效过热回热循环单位制冷量(kJ/kg) 137137147147单位容积制冷量(kJ/m3) 1986193019181918单位理论功(kJ/kg)30353535单位冷凝热(kJ/kg) 167182182182制冷系数4.573.914.24.2逆卡诺循环制冷系数6.076.076.076.07热力完善度 0.7530.6440.6920.692由计算结果可以看出，其基本的循环规律与 R22 相同，但其单位质量制冷量略小于 R22，单位容积制冷量明显小于 R22，对压缩机容积有较高要求，但其热力完善度较高，经济性较好。同时，R134a是环保型的制冷剂，不会产生环境污染。有效过热对 R134a 是正影响，不仅增大了制冷量，同时增大了制冷系数和热力完善度。I-III）R717 制冷剂 各点参数值 =500kJ/kg, =700kJ/kg, =-550kJ/kg, =525kJ/kg, =750kJ/kg, v1=0.286m3/kg, v1=0.308m3/kg 计算结果项目理论循环有害过热有效过热回热循环单位制冷量(kJ/kg) 1050105010751075单位容积制冷量(kJ/m3) 3671340934903490单位理论功(kJ/kg)200225225225单位冷凝热(kJ/kg) 750130013001300制冷系数5.254.674.784.78逆卡诺循环制冷系数6.076.076.076.07热力完善度 0.8650.7690.7870.787由计算结果可以看出，R717 的循环规律与 R22基本相同。吸气过热对制冷系数和热力完善度均是负影响，且它的影响系数要高于 R22，即同样过热度下，R717 的制冷系数减小的更多。 R717 的单位制冷量要明显高于 R22 和 R134a，制冷系数也较大，单位容积制冷量与 R22相仿，但其单位理论功也明显大很多，对压缩机要求较高。同时，R717 有一定的毒性，对安全性、密封性要求更高。（II）项目计算要求二 II-I）固定蒸发温度 -10C，冷凝温度分别为 20C、30C、40C和 50C时 R134a 理论制冷的循环工况 。T0=-10C,Tk=20C时查图知各点参数值 ：=391kJ/kg，=413kJ/kg， =227kJ/kg， v1=0.09951m3/kg=391-227=164kJ/kg; =1647kJ/kg;=413-391=22kJ/kg; =186kJ/kg;=7.48; =0.85 。对于Tk分别取30C、40C和 50C时得情况可同理可得。将相同蒸发温度T0，不同冷凝温度下的各点参数值和计算结果分别整理如下表：各点参数值冷凝温度h1(kJ/kg)h2(kJ/kg)h4(kJ/kg)v1（m3/kg）20C3914132270.0995530C3914192410.0995540C3914252570.0995550C3914302710.09955计算结果项目20C30C40C50C单位制冷量(kJ/kg) 164150134120单位容积制冷量(kJ/m3) 1647150713461205单位理论功(kJ/kg)22283439单位冷凝热(kJ/kg) 186178168159制冷系数7.455.363.943.08热力完善度 0.850.810.750.70由以上结果可以看出，在保持蒸发温度不变时，随着冷凝温度的升高，单位制冷量降低，吸气比容不变，故单位容积制冷量降低，而单位压缩功增大，因此制冷系数降低，冷凝温度越高制冷系数下降得越慢。对 R134a工质而言，在这一段温度区间内，其热力完善度也随着冷温度的升高而降低。而由于单位冷凝热降低，所需冷凝器散热强度也就减少了。II-II）固定冷凝温度 40C，蒸发温度分别为-20C、-10C、0C和10C时 R134a理论循环的工况 。计算过程类同，所以将各点参数值和计算结果分别整理如下表：各点参数值蒸发温度h1(kJ/kg)h2(kJ/kg)h4(kJ/kg)v1（m3/kg）-20C3864272570.14700-10C3914252570.099550C3984232570.0683110C4034222570.04855计算结果项目-20C-10C0C10C单位制冷量(kJ/kg) 129134141146单位容积制冷量(kJ/m3) 878134620643077单位理论功(kJ/kg)41342519单位冷凝热(kJ/kg) 170168166165制冷系数3.153.945.647.68热力完善度 0.750.780.890.91由以上结果可以看出，在保持冷凝温度不