中央空调制冷原理.ppt

1 制冷原理 b a a b c c s e d 压力 焓 f 2 课程内容 第一部分 制冷剂第二部分 逆卡诺循环及相关术语第三部分 制冷循环过程分析 3 1 过冷液体区焓差 1lbx 212 32 1802 混合区 饱和区焓差 1lbx 气化潜热 9703 过热气体区焓差 1lbx 252 212 x0 45 18 温度 f 32 212 252 100 饱和液体 显热 潜热过程 显热 180 970 18 100 饱和气体 焓 btus lb 1 2 3 水的特性 4 制冷剂 当前使用最多的是那些制冷剂 它们有什么优点 水也可以用作制冷剂 然而它的饱和压力太低 并且在320f时会结冰制造商选择制冷剂当前我们是如何使用制冷剂的 5 制冷剂应有的特性 不燃和无毒高压侧压力应不至于要求过高的结构强度低压侧压力应高于大气压汽化潜热大较小的比容液态比热小易于检测系统渗漏点与常用润滑剂相容传热系数和黏度应有利于传热易于获得 成本低 易于处理对系统常用的金属材料无腐蚀 6 应具有 不希望 成本低 易于获取 无毒 不燃 较大的汽化潜热 对温度有限制 需要很低的压力 大的比容 最可取的制冷剂应该有以下特征 氟化烃已经成为最普通的市场选择 7 三个注意要点 可燃性 毒性 人体健康 cl h f sidecl f interiorcl f h 该类制冷剂的组成如下 碳 基本成分 h cl f的化合物 如右图三角形所示 sideh f sideh cl 氟化烃类制冷剂 8 cl 含cl量越多 毒性越强 含h量越多 易燃性越强 h f r 12 r 11 含cl和f的量的越多 完全被卤化 大气寿命长 r 123 r 22 r134a targetzone 制冷剂性质 9 常用制冷剂 r 11ccl3f淘汰r 12ccl2f2将淘汰r 22chclf2将淘汰r 134acf3ch2f替代品r 123chcl2cf3替代r 11r 410ach2f2 chf2cf3替代r 22r 717ammonianh3工业应用 74 9f 21 6f 41 4f 15 1f 82 2f 62 9f 28f 制冷剂 化学方程式 沸点 备注 10 制冷剂 关于制冷剂的名词 cfchcfchfc制冷剂要考虑以下指标 制冷系数cop臭氧破坏指数odp温室效应指数gwp 11 r 22 pressure enthalpy saturatedvapor saturatedliquid 制冷剂 压焓图 过冷区 过热区 液态饱和区 气态饱和区 左边是液态饱和线右边是气态饱和线液态饱和线左边是过冷区气态饱和线右边是过热区拱形曲线以内区域为气液混合区温度在临界点以上为过热蒸气 临界点 12 等压力线与横坐标平行 psia 见本节末的r 22表 pressure enthalpy 等焓线与纵坐标平行 btu lb 在曲线内部饱和温度线与压力线平行 等温线在过冷区与纵坐标平行 等温线在过热区向下倾斜 等比容线specificvolume在过热区向上倾斜 ft3 lb 等焓线constantentropy在过热区向上倾斜 理想压缩 40f 120f entropy specificvolume temp 40f 120f 40f 制冷剂 压焓图 过热区 压力 焓 13 课程内容 第一部分 制冷剂第二部分 逆卡诺循环及相关术语第三部分 制冷循环过程分析 14 逆卡诺循环 15 循环的吸热量q0 tl s1 s4 循环的放热量q2 th s3 s2 th s1 s4 h q ws制冷剂完成一个循环 h 0 净功为制冷系数 16 逆卡诺循环逆卡诺循环的制冷系数仅是工质温度的函数 与工质无关 在相同温度区间工作的制冷循环 以逆卡诺循环的制冷系数为最大 制冷循环中 高温下放热量大于低温下吸热量 17 1 2可逆绝热压缩过程ws h2 h1kj kg2 4等压冷却 冷凝过程q2 h4 h2kj kg4 5节流膨胀过程h5 h44 1等压 等温蒸发过程q0 h1 h5kj kg制冷系数 焓值 查图 表或计算 18 若制冷剂的 制冷能力 为q0kj h 那么 制冷剂的循环量为压缩机消耗的功率 19 课程内容 第一部分 制冷剂第二部分 逆卡诺循环及相关术语第三部分 制冷循环过程分析 20 蒸发器 冷凝器 压缩机 热气管 吸气管 热力膨胀阀 液体管 制冷循环 21 机械制冷循环 sdt 122 sct 120 40fset 38fsst pressure enthalpy 吸收热量 释放热量 焓 压力 运用机械压缩 热交换和制冷剂循环 典型的循环低温吸热高温放热 22 膨胀过程为某种装置控制 press 通过阀门的膨胀过程被称为节流 节流过程制冷剂与外界没有热交换 制冷剂进出节流阀的前后焓值没有变化 274 6 83 21 45 71 40f enthalpy 膨胀过程 节流装置 热力膨胀阀 手动阀 毛细管 其他固定的节流装置 浮阀 蒸发器 23 在 a 点进入膨胀阀 274 6psi 120 f饱和温度 45 71焓 274 6 a 液态 120f饱和温度 b 在 b 点离开膨胀阀 83 21psi 40 f饱和温度 45 71焓 40f饱和温度 83 21 45 71 pressure enthalpy 制冷剂蒸发 从d到b 21 42到45 71btu lb在40 f时 108 14 c d 蒸发所需热量来自制冷剂 液体被冷却 从a到d 120 f到40 f饱和温度 21 42焓 40f液态 f g 闪蒸汽率 24 29 86 72 28 0 21 42 24 29 86 72 通过阀门时闪发气体的过程 24 在蒸发器中 热量由空气传递给制冷剂 temperature b c 制冷剂通过蒸发器 空气 q uxaxmtd 制冷剂在b点进入蒸发器 在c点离开 制冷剂温度基于c点 平均温差 mtd 制冷剂温度 制冷剂温度 通过蒸发器的过程 出口温差 热交换 25 1 2 3 a b c coilpd 蒸发器闪发气体 制冷剂在 1 点进入蒸发器在蒸发器进口处闪发气体量为 a 制冷剂在 2 点离开蒸发器盘管压降 1 2 由于盘管压降的闪发气体量为 b 总的闪发气体量 c c a b 如果盘管没有压降 制冷剂应在 3 点进入盘管进入盘管闪发的气体量就应该是 c 如果我们直接用制冷剂离开盘管时的温度 闪发出的气体是一样的 但简化了计算 26 制冷剂混合物在 b 点 45 71btu lb 进入盘管 274 6 b 制冷剂在 c 点 108 14btu lb 变成100 蒸气 83 21 45 71 制冷效果 refrigerationeffect 为 111 0 45 71 65 29btu lb 108 14 c d 40f液态 21 42 闪蒸汽 制冷效果 65 29 制冷剂被过热150f到 c 点 111 00btu lb c 111 0 55f a 液态 120f饱和温度 40f饱和温度 焓 压力 制冷效果 27 28 蒸气在c 点离开蒸发器 40 f 83 21psi 274 6 吸气管损失20f c 到 s 83 21 吸气管压降 83 21 80 34 2 87psi 108 14 蒸气在s 点进入压缩机 38 f 80 34psi c 111 0 s 80 34 吸气管的压降 焓 压力 40f饱和蒸发温度 38f饱和吸气温度 蒸发器 吸气管 29 压缩机具备两种功能 1 抽出蒸发器里面制冷剂气体 2 提高制冷剂的温度和压力并将其压入冷凝器 如果压缩机抽气量大于蒸发器蒸发量 蒸发器压力和温度将下降 压缩机 冷凝器 蒸发器 压缩机 如果压缩机抽气量小于蒸发器蒸发量 蒸发器压力和温度将上升 30 压缩机对蒸气作功 功变成热 添加到蒸气中 压缩热 一般工况下压缩热 1 0bhp ton 制冷工况下压缩热 3 0bhp ton hofc s superheat 压缩机排出的是过热制蒸气 saturatedvapor 175 f d s d 220psia 80psia 80psia 60 f 220psia 175 f 压缩热 31 蒸气在d点离开压缩机 122 f 129 24btu lb 274 6 通过排气管时温度降低2 f d 到 d 热气管压力损失 281 71 274 60 7 11psi d 蒸气在d 点进入冷凝器 120 f 129 24btu lb d 80 34 281 71 129 24 冷凝器 d d 排气管压力损失 1220f饱和排气温度 1200f饱和压缩温度 热气管 焓 压力 32 估算压缩机排气点 理想压缩沿等熵线进行 s 到 1 1 点焓 126 5btu lb 现假定压缩效率为85 129 24hd和281 71psi压力线交点 压缩机排气点 d点的焓hd 111 0 126 5 111 0 0 85 129 24 d 111 0 s 80 34 281 71 1 126 5 129 24 压缩机排气温度 200 f 200 f 1220f饱和排气温度 380f饱和制冷温度 焓 压力 33 s 点压缩机吸气压力 80 34psia d 点压缩机排气压力 281 71psia 压缩比c r 281 71 80 34 3 5 压缩比 排气压力 吸气压力 d s 80 34 281 71 压缩比 1220f饱和排气温度 380f饱和吸气温度 焓 压力 34 d e a 首先 冷凝器排出气体的过热 d e 蒸气变成饱和 e 除过热 然后 制冷剂蒸气被冷凝 e a 蒸气变成饱和液体 a 最后 液体被过冷150f a a a 129 24 112 78 45 71 40 85 120 f 105 f d e a a 冷凝过程 过冷 冷凝 压缩 35 蒸气在 d 点进入冷凝器 274 60psia d 274 60 264 60 理想冷凝到 1 点并过冷到 2 1 2 45 71btu lb 实际冷凝到 a 点并过冷到 a a a 实际冷凝过程通常有10psi压降 117 1 f 44 76 45 71 44 76 0 95btu lb 从 1 点到 a 点 损失过冷 0 95btu lb 假设理想压缩线 足够接近 sct 120 f alt 105 f sc 15 f alt actualliquidtemp 冷凝过程 36 制冷剂的温度必须高于冷凝介质 通常为水或空气 的温度 制冷剂冷凝时释放出热量 制冷剂蒸气冷凝时的饱和温度称为 饱和冷凝温度 sct 消除过热 冷凝过程 过冷 冷凝温度 流过冷凝器的空气 流过冷凝器的制冷剂 通过冷凝器的过程 热交换过程 进口温差 出口温差 温度 37 过冷液态制冷剂在 a 点离开冷凝器 105 f 40 85btu lb 274 6 液管损失20f从 a 点到 5 点 83 21 40 85 液管压力损失 274 6 267 63 6 97psi 过冷液态制冷剂在 5 点进入节流阀txv 105 f 40 85btu lb a 267 63 5 液管的压力损失 焓 压力 1200f饱和冷凝温度 以1180f饱和温度进入节流阀 液管 冷凝器 为了达到较好的节流效果 进入节流阀入口的制冷剂必须处于焓湿图的液态区域 38 120fsct 45 71 40fset 111 0 无过冷 flashgas 45 71 21 42 108 14 21 42 28 0 制冷效果 111 0 45 71 65 29btu lb 21 42 40 85 108 14 re 65 29 有过冷 flashgas 40 85 21 42 108 14 21 42 22 4 制冷效果 111 0 40 85 70 15btu lb re 70 15 无须增加功耗 提高循环效率 45 71 40 85 4 86btu lb 15fsc typical 105f 129 4 过冷的影响