电冰箱1b.ppt

第五章 电冰箱,1.压强与真空,制冷系统中所说的“压力”是指压强,绝对压力=相对压力+大气压力,工程中取 P绝=P表+1,真空度是指压强远小于1.01105Pa的气态空间。电冰箱的制冷系统的真空度要求在1.064Pa以下。,第一节 制冷技术中的几个基本概念,2.临界温度与临界压力,各种气体在一定的温度和压力下可以液化，但温度升高超过某一值时，即使再增大压力也不能使气体液化 临界温度,在这一温度下使气体液化的最低压力叫做临界压力,几种制冷剂的临界温度和临界压力,3.饱和温度与饱和压力,密闭容器中的液体和气体处于动态平衡时，蒸汽的密度不再改变，温度和压力也稳定不变，这种状态下的蒸汽叫做饱和蒸汽，液体称为饱和液体。他们具有的温度称为饱和温度，饱和蒸汽的压力称为饱和压力。,4.干度和湿度,干度x= 干饱和蒸汽量(kg)/湿饱和蒸汽量(kg),湿度为1-x 即1-x =饱和液体量(kg)/湿饱和蒸汽量(kg),5.蒸发温度与冷凝温度,电冰箱的蒸发和冷凝都是在饱和温度下进行的。制冷技术中的蒸发温度就是制冷剂在蒸发器中达到饱和压力下的沸点温度，即饱和温度。这时的饱和压力称蒸发压力。 电冰箱冷凝器中具有一定的高压。在这个高压下，制冷剂达到饱和温度时就会冷凝放热，这时的饱和温度称为冷凝温度，这时的饱和压力为冷凝压力。,在一定的压力下，制冷剂液体被冷却，温度下降而压力不变，导致制冷液的温度低于该饱和压力下的饱和温度，这个现象叫过冷。,6.过冷与过热,当压力一定制冷剂蒸汽的温度高于该压力下的饱和温度的现象称为过热。,7.焓与熵,制冷剂在某种状态下所具有的内能和压力能的和叫焓。焓与制冷剂重量的比值叫比焓，用i表示 i=+APv 为制冷剂的内能（热能）；P为制冷剂的压力；v为制冷剂的比容；A为功的热当量；APv为每Kg制冷剂所具有的热能,熵是表征制冷剂状态变化时热量传递程度的物理量。外界输给制冷剂的热量与加热时该物质绝对温度之比叫熵 ds=dq/T,8.IgP-i图,等压线,等温线,等熵线,等容线,等焓线,等干线,以绝对压力和焓为坐标轴，用来表示制冷剂状态参数变化及其相互关系的图形。,i,lgP,K,过热区,饱和区,过冷区,在制冷系统中，制冷剂的状态参数，常用压力与焓所组成的压焓图来表示。压焓图是制冷工程中进行热力计算的最简便的工具，对分析制冷过程中制冷剂的状态变化、运行情况、故障原因，以及理解制冷机理有很大用处。 以制冷剂的焓(H)值为横坐标，绝对压力(P)为纵坐标，绘出的表示制冷剂状态的曲线图就叫压焓图。图上用不同的线簇将工质在不同状态下的温度、比体积、熵及蒸气的干度同时表示出来。每一种制冷剂都有一张标准的压焓图，在图上可以查到该制冷剂在各种状态下的参数。,8.IgP-i图（压焓图）,压焓图由“8线1点”组成:,1)等压线p 以垂直于纵坐标的水平线表示。每一个压力值有一条等压线。等压线所标志的压力为绝对压力。等压线上的任意一点压力相等，是一条水平直线。,2)等焓线h 以垂直于横坐标的垂线表示。等焓线上的各点焓值相等，是一条垂直线。,3)饱和液体线(x=0) 在压焓图中，将表示各种温度下的饱和液体的点标出，再将这些点连成一条曲线，这条曲线就称为饱和液体线。饱和液体线表示制冷剂是将要沸腾的液体。饱和液体线上各点的干度x=0。,4)饱和蒸汽线(x=1) 饱和蒸汽线是表示干蒸汽的线。将表示各种温度下的饱和蒸汽的点标出，连接成一条曲线，即为饱和蒸汽线。饱和蒸汽线上各点的干度x=1。,5)临界点k 饱和液体线与饱和蒸汽线的交点k称为临界点，即液、气、过热蒸汽三个状态区的交点。这二线一点将压焓图分为三个区域：饱和液体线左方为过冷液区；饱和液体线与饱和蒸汽线之间的区域为气体与液体共存区(湿蒸汽区)，也称饱和区；饱和蒸汽线右方为过热蒸汽区。图中的k点对应着制冷剂的五种状态过冷状态(在过冷液体区内)、饱和液态(在饱和液线上)、湿蒸汽状态(在湿蒸汽区内，自左向右干度逐渐增大)、干饱和蒸汽状态(在干蒸汽线上)和过热蒸汽状态(在过热蒸汽区内)。,6)等干度线x 在饱和区内将干度相等的各点连接成一条曲线，即构成等干度线，用x表示。等干度线是一组曲线，每一个工值都可画一条曲线，但此线只存在于饱和区(湿蒸汽区)内。其中两条特殊的等干度线已绘出，即X=0和 X=1。,7)等温线t 将温度相同，但压力和比体积各不相同的各状态点用线连接成一条折线，就构成等温线。等温线的温度用t表示。等温线在过冷液体区内为垂直线，与等焓线平行。因为制冷剂处于液态时，即使压力不同，只要温度相同，它的焓值就几乎不变。在饱和区内的等温线为水平线，与等压线一致。在过热区内的等温线为向右弯曲的倾斜线。,8)等比体积线v 将温度和压力都不同，但比体积相同的各状态点用虚线连成一条曲线，就构成等比体积线。等比体积线用v表示，如图所示，它是一组向右上方弯曲的曲线。,9)等熵线S 将相等熵值的各点连接成一条曲线，即构成等熵线，用S表示。,R12的IgP-i图,-60,-50,几种常用单位换算,第二节 压缩制冷原理,从低于环境温度的物体中吸取热量，并将其转移给环境介质的过程，称为制冷。 实质：热量的转移的过程。,一、制冷,热力学第一定律的表述,能量守恒和转换定律,热力学第二定律的表述,克劳修斯(Clausius)表述: 热量不能自动地从低温物体传向高温物体。,水 往 低 处 流,二、制冷方式,液体气化制冷：液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应进行制冷的方法。 如：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷等。,热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应。建立在帕尔帖(peltire)效应（电流流过两种不同导体的界面时 ，将从外界吸收热量，或向外界放出热量）原理上。,气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。,吸附式制冷：,三、压缩制冷技术,二氧化硫,属中等毒类，对眼和呼吸道有强烈刺激作用。,无色有强烈辛辣刺激味的不燃性气体。分子量64.07，密度2.3g/L,溶点-72.7，沸点-10。在室温及392.266490.3325kPa(45kg/cm2)压强下为无色液体。,二氧化硫,模拟实验,（一）制冷剂,在制冷装置内完成热力循环的工质。是制冷机中的工作流体，它在制冷系统中循环流动， 通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。,1. 热力学方面的要求, 在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点温度)ts要低。 一般，压缩式制冷系统的制冷剂在标准大气压时沸点不应高于-10摄氏度，蒸发器中的制冷剂的压力最好与大气压相近或比大气压略高一些，可以防止制冷系统外部的空气或水分渗入系统内。, 要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc应尽量低些，以免处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且，冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功的增大。一般不超过1215个大气压。 制冷剂在冷凝器中的液化温度不宜过低，以便通过室内的空气就可使其液化。, 制冷剂的临界温度要高些、凝固温度要低些。,临界温度的高低确定了制冷剂在常温或普通低温范围内能否液化。 凝固温度是制冷剂使用范围的下限，凝固温度越低制冷剂的适用范围愈大 。,另外。汽化热要大，比容要小，以提高制冷效率。,汽化热大的制冷剂可以减少循环量，提高制冷效果，从而可以缩小系统的尺寸，减少成本。 比容指单位质量的制冷剂所占的体积，单位 立方米/kg。可减少压缩机的吸气量，以便减少压缩机的体积。,2.物理化学性质方面,制冷剂的粘度应尽可能小，以减少管道流动阻力、可以降低压缩机的耗功率和缩小管道直径 ；导热系数应当高，以提高换热设备的效率，减少传热面积； 应具有一定的吸水性，这样就不致在制冷系统中形成“冰塞”，影响正常运行。,“冰塞” R12与水的溶解度非常小，在0摄氏度时为0.0026%，在30度时为0.012%。当溶有水的制冷剂流经毛细管的末端时，由于制冷剂在此处有部分蒸发，温度剧降，水的溶解度也会迅速降低，制冷剂中的部分水就被析出而冻结，造成堵塞，使系统无法工作。因此，注入制冷系统的制冷剂R12含水量不得超过25ppm，即0.0025%，在注入R12前，对整个系统进行严格的干燥处理。,电绝缘性能好。制冷剂在全封闭式压缩机内与电动机绕组相接触，因此要求制冷剂有良好的电绝缘性能。,应具有化学稳定性：不燃烧、不爆炸，使用中不分解，不变质。同时制冷剂本身或与油、水等相混时，对金属不应有显著的腐蚀作用，对密封材料的溶胀作用应小。,对人身健康无损害、无毒性、无刺激作用。制冷剂的毒性按照对人体的危害程度，可以分为6级。1级危害最大，6级最小；每一级又分a、b两档，a档比b档危害大。如：R12是6；R22是5a。,经济方面的要求 制冷剂应价格低，质量好，容量买到。,水H2O（R718） 优点：环保、安全易得、无毒无味； 缺点：比容大、单位体积制冷量qv小，凝固点高，制冷温度0。 适用：蒸汽喷射式制冷机、溴化锂吸收式制冷机。,当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟利（里）昂类、水和少数碳氢化合物等。,氨NH3（R717） 优点：环保、热力性质好（沸点-33.4，凝固点-77.7）、工作压力适中、单位质量制冷量q0、单位体积制冷量qv较大、粘性小，密度小，流动阻力小、 传热性能好、溶水性好、不会“冰塞”，纯氨不腐蚀，但含水后腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）。 缺点：毒性大、有刺激性臭味、易燃易爆、一旦泄漏，将污染空气、食品，并刺激人，微溶于润滑油，易有油膜。 适用：大中型工业制冷装置（-65以上）和大中型冷库。,氟利昂 优点：无味、不易燃易爆、毒性小、等熵指数小、排气温度低，不腐蚀金属，分子量大。 缺点：密度大、粘性大、流动阻力大，渗透性强，易于泄漏而不被发现，含氟原子的氟利昂与明火接触能分解出剧毒的光 气COCl2，价格高。 适用：适用范围广。,氟里昂的应用比氨晚60余年，但它一问世就以其无毒无臭、不燃不爆、稳定性好、对设备有良好的润滑作用而成为制冷工业的明星，CFC-12更是广泛用于冰箱生产中，其他如CFC-11、HCFC-22、HCFC-113、HCFC-114也都有广泛应用。氟里昂，这是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称，其中氟代烷烃写作FC，含氯氟代烷烃写作CFC，含氢写作HFC，两者都有的写作 HCFC。,但氟里昂是一种“温室效应气体”，更危险的是它会破坏大气层中的臭氧。80年代，美国两位学者率先指出，CFCs（氟氯烃）在紫外线的作用下放出氯原子，氯原子与臭氧发生自由基链反应，一个氯原子就可以消耗上万个臭氧分子。特别需要指出的是，CFCs的化学性质非常稳定，排放的CFCs可以稳定地到达平流层并在其中停留40-150年，对臭氧层造成长久的破坏。科学家甚至在地球两极的上空发现臭氧空洞。,什么是臭氧层？,臭氧是氧的一种存在形式。平流层中含有地球上90%的臭氧。尽管在整个平流层中均可发现臭氧，但在距地面大约25公里的一个区域内臭氧浓度最高，这一区域被称为“臭氧层”。,臭氧层的作用,尽管臭氧层在地球表面并不太厚，臭氧在大气层中只占百万分之几，但能够阻止太阳光中大量的紫外线，有效地保护了地球生物的生存。臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天窗，导致太阳对地球紫外线辐射增强。大量紫外光照射进来，严重损害动植物的基本结构，降低生物产量，使气候和生态环境发生变异，特别对人类健康造成重大损害。,传说远古时天破了一个大洞，洪水泛滥，灾祸横行，是女娲炼得五色石把天补上，才使世界恢复安宁与太平。 今天，我们的天空真的出现了一个大洞。怎样才能把它补上？,根据1990年蒙特利尔协议的规定，各国都在寻找氟里昂的替代产品，这些产品因符合环保要求而被称作“绿色制冷剂”。 目前可能的产品有R407c、R134a、R152a、 R410a等 。,3. 常用制冷剂的技术数据,1、润滑油作用： 减少运动部件机械磨损，保证压缩机正常运转； 冷却降温； 密封活塞与气缸、轴封摩擦面等间隙； 控制卸载机构。 2、润滑油同制冷剂接触时的特性: 粘度有不同变化。因此选择要适中，过大会增加功耗、过小起不到应有作用； 溶解性有不溶、微溶、互溶，溶解性不同制冷系统设计不同； 润滑油溶有制冷剂凝固点会降低； 润滑油溶有制冷剂浊点会降低。 3、制冷机运行注意：先启动压缩机曲轴箱内电加热器加热润滑油，蒸发掉混在油中的制冷剂在启动压缩机。,润滑油,模拟实验,最简单的制冷装置存在下述问题： 不能连续实现制冷； 制冷剂液体汽化后直接排入大气，既浪费了制冷剂，又污染了环境； 制冷剂汽化时的温度不能控制。,气体液化的条件：,降温,加压,电动机如何把转动转化为活塞的平动？,（二） 蒸汽压缩式制冷系统,液体蒸发制冷循环必须具备以下四个过程： 制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽; 将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气体; 将高压气体冷凝为高压液体; 高压液体再降低压力回到初始的低压状态。 其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。,故整个压缩制冷循环必须至少包含以下四个部分： 1. 做功装置 2. 冷凝装置 3. 节流装置 4. 蒸发装置,1. 做功装置压 缩 机,压缩机是一个电动压缩机组，包含电动机和压缩机两部分。压缩机属制冷系统；电动机属电气系统。,压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。, 往复活塞式压缩机,结构,配件：,主轴,曲轴,连杆,活塞,活塞销,活塞环,阀片,活塞拆装,连杆拆装,压缩机拆装, 旋转式压缩机,滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，气缸工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转子在气缸内的滚动来实现的。,由上述的工作过程可以看出： 1、转子回转一周，将完成上一工作循环的压缩和排气过程及下一工作循环的吸气过程。 2、由于不设进汽阀，吸气开始的时机和汽缸上吸气孔口位置有严格的对应关系，不随工况的变化而变动。 3、由于设置了排汽阀，压缩终了的时机将随排气管中压力的变化而变动。, 涡旋式制冷压缩机,涡旋式制冷压缩机是20世纪80年代才发展起来的一种新型容积式压缩机，它以其效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平稳等特点，被广泛用于空调和制冷机组中。,涡旋压缩机的工作过程仅有进气、压缩、排气三个过程。而且是在主轴旋转一周内同时进行的，外侧空间与吸气口相通，始终处于吸气过程，内侧空间与排气口相通，始终处于排气过程，而上述两个空间之间的月牙形封闭空间内，则一直处于压缩过程。因而可以认为吸气和排气过程都是连续的。, 螺杆式制冷压缩机,螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。 就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。,冷凝器用在压缩机的高压侧，是将制冷剂热量通过冷却介质带出，把制冷剂冷凝成液体的散热式换热器。,2. 冷凝装置冷 凝 器,钢丝盘管式冷凝器,冷凝器的作用,把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液体制冷剂。制冷剂从蒸发器中吸收的热量和压缩机产生的热量，被冷凝器周围的冷却介质所吸收而排出系统。冷凝器在单位时间内排出的热量称为冷凝负荷。制冷剂冷凝为液体，经过三个放热过程。 (1)过热蒸汽冷却为干饱和蒸汽 由压缩机排出的高压高温过热蒸汽经过放热，变为冷凝温度t k、冷凝压力P k的干饱和蒸汽。这个过程较快，占用管道长度很短。 (2)干饱和蒸汽冷却为饱和液在保持P k不变的条件下，干饱和蒸汽在冷凝管中流动、放热，逐渐凝结为饱和液体，成为气、液两相混合的湿蒸汽。这个过程占用冷凝管道较长，放热量较大。 (3)饱和液体冷却为过冷液体 饱和液继续放热，液体温度将下降而低于t k，压力仍为P k，成为过冷液体。这个过程在冷凝器的末端，放热量虽少，但过冷液体的过冷度对制冷量有很大影响。,冷凝器结构,(1)百叶窗式 把冷凝器蛇形管道嵌在冲压成百叶窗形状的铁制薄板上。靠空气的自然流动散发热量。薄板的厚度约为0.50.6mm，冷凝管直径56mm。 (2)钢丝式 在冷凝器蛇形盘管平面两侧点焊上数十条钢丝，钢丝直径约1.5mm，钢丝间距57mm。 (3)内藏式 将冷凝管贴附在薄钢板的内侧，薄钢板的外侧作为箱体的表面或侧壁，由此向外散热，。这种冷凝器散热效果较差，但箱体美观。,百叶窗式冷凝器,钢丝式冷凝器,内藏式冷凝器,制冷剂 上进下出,翅片盘管式冷凝器,蒸发器用在压缩机的低压侧，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其作用是将低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。,3. 蒸发装置蒸 发 器,蒸发器的作用,蒸发器是制冷系统的主要换热装置。低温低压制冷剂液体在其内蒸发(沸腾)变为蒸汽，吸收被冷却物质的热量，使物质温度下降，达到冷冻、冷藏食品的目的，在空调器中，冷却周围的空气，达到对空气降温、除湿的作用.蒸发器内制冷剂的蒸发温度越低，被冷却物的温度也越低.在电冰箱中一般制冷剂的蒸发温度调整在-20-26，在空调器中调整在5-8。,蒸发器的结构,(1)铝合金复合板式蒸发器 如图所示，它由两薄板模合而成，其间吹胀形成管道，特点是传热性好，容易制作。多用于直冷式家用电冰箱的冷冻室。,(2)蛇形盘管式蒸发器 如图所示，在铝合金薄板制成的壳体外层，盘绕上812mm的铝管或紫铜管。将圆管轧平紧贴壳体外表面，目的是增加接触面积，提高传热性能。它工艺简单，不易损坏，泄漏性小，用于直冷式家用冰箱的冷冻室。,(3)光管盘管式蒸发器 如图所示，用812mm铝管、紫铜管或不锈钢管，根据需要的形状和管长盘制而成，并加以固定。它便于安装和清洗。但单位管长制冷量小，用于家用冰柜和直冷式家用冰箱的冷藏室。,(4)单侧翅片式蒸发器 如图所示，在光管的同一侧连接上一条铝制带状翅片,然后再弯曲成型,比光管式换热面积增加。,(5)翅片管式蒸发器 如图所示，0.15mm左右的薄铝片(翅片)多层，每层保持相同的间隔，将弯成U型的紫铜管穿入翅片的孔内，再在U型管的开口侧相邻的两管端口插入U形弯头，焊接连成管道。这种蒸发器传热面积增加，热交换效率提高，体积小，性能稳定，常把平板形翅片的孔与孔之间空白处，冲压成凹凸不平的波浪形，或切出长短不等的许多条形槽缝，以增加对流动空气的搅拌作用。空气在槽缝内串通流动，进一步提高热交换性能。这种蒸发器用于间冷式冰箱和空调中。,翅片管式蒸发器工作过程,当制冷剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变为动压力，流速急剧增大，成为湍流流动，流体发生扰动，摩擦阻力增加，静压下降，使流体达到降压调节流量的目的。,4.节流装置毛细管、膨胀阀,节流装置的作用,对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂 进行节流降压为蒸发压力； 根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。,节流装置主要有膨胀阀和毛细管,热力膨胀阀,原理：利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽过热度的变化调节供液量。 结构：金属膜片、阀座、阀芯、旋转弹簧座 应用：氟利昂系统中广泛使用（与非满液式蒸发器配合使用）。,（1）内平衡式 结构特点:金属膜片两侧工质来自感温包和阀出口。 原理： 开启力 制冷剂蒸发压力 金属膜片受力 弹簧力（按要求过热度调节） 关闭力 感温包内工质压力 适用：蒸发器流程短及阻力小的制冷系统。,（2）外平衡式 结构特点：金属膜片两侧工质来自感温包和蒸发器出口。 原理： 开启力 制冷剂蒸发压力(增加了蒸发器阻力) 金属膜片受力 弹簧力（按要求过热度调节） 关闭力 感温包内工质压力 适用：蒸发器压力损失较大的制冷系统。,毛细管,原理：利用孔径和长度变化产生压力差，实现节流降压，控制制冷剂流量。 应用：主要用于热负荷较小的家用制冷器具中，同时要求制冷系统有比较稳定的冷凝压力和蒸发压力，如空调、冰箱。 特点： 一般采用铜管，结构简单，制造方便，价格便宜，不易产生故障。 压缩机停止运行后，冷凝器和蒸发器的压力可以自动达到平衡，减轻了再次启动电动机的负荷。 对制冷剂流量的调节能力很低。,1. 压缩机 2. 冷凝器 3. 蒸发器 4. 节流装置,（二） 蒸汽压缩式制冷系统,液体,制冷循环系统各部件的作用,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、冷凝成高压高温的制冷剂液体,得到低温低压制冷剂,制冷剂液体吸热、蒸发、制冷,压缩制冷原理,由蒸发器产生的低温低压气态制冷剂，通过压缩机做功，被转化成高温高压气态制冷剂，进入冷凝器散热冷凝成液态制冷剂，经毛细管节流减压，再回到蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，再流回压缩机被压缩。完成一次制冷循环。,压缩制冷原理,一、单级蒸气压缩式制冷的理想循环 逆卡诺循环,1-2 等熵压缩 T0Tk 耗功wo 2-3 等温放热 qk=Tk（s2-s3） 3-4 等熵膨胀 TkT0 做功w 4-1 等温膨胀吸热q0=T0（s1-s4）,第三节 蒸气压缩式制冷的理论循环的热力学量计算,1.循环结果 从被冷却介质吸热q0（单位制冷量）； 向冷却介质放热qk； 循环净耗功 w0qkq0,制冷系数 大小只取决于两个热源的温度； T0或Tk ,2.逆卡诺循环难以实现： 湿蒸气区域内进行 湿压缩 设备：蒸发器 无传热温差 冷凝器 无传热温差 压缩机 无摩擦运动 膨胀机 不经济，且难以加工,二、有传热温差的制冷循环,Tk 冷却介质的温度 T0 被冷却介质的温度 逆卡诺循环：1-2-3-4-1 Tk 冷凝器中制冷剂的温度 T0 蒸发器中制冷剂的温度 有传热温差的循环：1-2-3-4-1 耗功量增加：阴影面积 制冷量减少：1-1-4-4-1,有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数,热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。 1 的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度。,三、单级蒸气压缩式制冷的理论循环 理论循环：是通过简化条件简化了的实际制冷循环,压缩机： 制冷系统的心脏，压缩和输送制冷剂蒸气；等熵压缩； 冷凝器：输出热量；等压放热； 节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量；等焓节流； 蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；等压吸热。,1-2（压缩机）：等熵压缩； 2-3（冷凝器）：等压放热； 3-4（节流阀）：等焓节流； 4-1（蒸发器）：等压吸热。,2、压焓图（一点两线三区）,等压线 水平线 等焓线 垂直线 等干度线 湿蒸气区域内曲线 等熵线 向右上方大斜率曲线 等容线 向右上方小斜率曲线 等温线 垂直线（液相区）水平线（两相区） 向右下方弯曲（过热蒸气区）,3、理论制冷循环的压焓图,压焓图的作用： 确定状态参数 表示热力过程 分析能量变化,1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点 3点： Pk等压线与x=0液态饱和线交点 2点: Pk等压线与s1等熵线交点 4点： Po等压线与h3等焓线交点,单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物体吸收的热量 。 q0h1h4 单位体积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3 制冷剂蒸气（按吸气状态计），在蒸发器中 所产生的制冷量 。qvq0 / v1（h1h4）/v1 制冷剂质量流量MR：压缩机每秒 吸入制冷剂的质量。 MR=Qo / q0 制冷剂体积流量VR: 压缩机每秒吸入制冷剂的体积量。 VR=MR*v1=Q0 / qv,3、蒸汽压缩制冷理论循环热力计算,单位冷凝负荷qk ：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出的热量 。 qkh2h3 单位理论压缩功w0 ：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所消耗的压缩功 。 w0h2h1,制冷系数0： 热力完善度 ：,干压缩代替了湿压缩：压缩机吸气状态为干饱和蒸气 节流阀代替了膨胀机：简化了设备，但会造成节流损失 热交换过程为等压过程，而非等温过程,4、理论制冷循环的特点（对比理想制冷循环）,四、带液体过冷、蒸气过热、回热系统 单级蒸气压缩式制冷循环,1、液体过冷,什么是液体过冷？ 制冷剂在冷凝器中液化后、进入节流机构之前，将液态制冷剂再降温成为过冷液体的做法。 为什么制冷系统带液体过冷？ 带有液体过冷的制冷系统的制冷量会增加。,（1）、几个基本概念,过冷温度：制冷剂节流前被降温到低于饱和温度的过冷液体的温度。 过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱和液体温度之差。 过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过冷循环。,（2）. 过冷循环,1-2 （压缩机）：等熵压缩； 2-3 （冷凝器）：等压放热； 3-3（过冷器）：等压传热； 3-4（节流阀）：等焓节流； 4-1 （蒸发器）：等压吸热,（3）. 实现方法,冷凝器后装过冷器； 设计，选型时，适当增大冷凝器面积； 制冷系统中设置回热器，采用回热循环。,（4）. 热力分析,单位制冷制冷量：q0h1h4 单位理论压缩功：w0h2h1 单位质量制冷量提高 耗功量不变 制冷系数增大,2、蒸气过热,什么是蒸气过热？ 制冷剂在蒸发器中气化后、继续吸热升温，使压缩机吸气温度高于其饱和温度的做法。 为什么制冷系统带蒸气过热？ 保证压缩机吸气是干蒸气。,（1）. 基本概念,过热温度：压缩机吸入的高于其压力对应饱和温度的过热制冷剂蒸气温度。 过热度：蒸气过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。 过热循环：具有蒸气过热的循环称为蒸气过热循环。 有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的制冷效果。 有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。,（2）. 过热循环,1-2 （压缩机）：等熵压缩； 2-3 （冷凝器）：等压放热； 3-4 （节流阀）：等焓节流; 4-1 （蒸发器）:等压吸热 ； 1-1 （过热）：等压传热,（3）. 实现方法,蒸发器面积大于设计所需面积（有效）； 蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热量而过热（有害）； 系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程伴随）。,（4）. 热力分析,（a）有害过