制冷原理一.ppt

第一章制冷原理 制冷原理 热工基础知识蒸汽压缩式制冷单级蒸汽压缩式制冷理论循环 第一章制冷原理 目录 摄氏温度tc oC 华氏温度tF oF 绝对温度T K tc 5 tF 32 9T tc 273 15 热工基础知识 温度 温度是表示物体冷热程度的量度 压力P Pa F N S m2 绝对压力Pa相对压力Pg 绝对压力 大气压力1标准大气压 atm 1 01x105 Pa 常用压力单位 MPa kPa mmH2O mmHg bar psi 热工基础知识 压力 工程上把单位面积上所受的垂直作用力称为压力 密度 kg m3比容 m3 kg质量流量kg s体积流量m3 s 热工基础知识 其它常用基本参数 热能 物质分子运动的动能热量 热能转移的度量焦耳 J 千焦耳 kJ Btu英制热量单位1Btu 1 055kJ 0 252kcal1kWh 3600kJ质量比热一kg物体温度升高1K所吸收的热量水在常温时的Cp 4 1868kJ kg 干空气的定压比热Cp 1 005kJ kg 热流 功率kW Btu h 热工基础知识 热量 内能u 动能 势能焓i 气体内能 推动功i u P 比焓 kJ kg 焓是用来表示物质系统能量状态的一个参数 熵是表征工质状态变化时 与外界换热程度的一个导出的热力状态参数 S2 S1 q T 比熵 kJ kg K S2 S1吸热S2 S1放热 热工基础知识 焓和熵 热力学第一定律能量既不能创造 也不能消亡 而只能从一个物体转移到另一个物体 或从一种形式转变成另一种形式 在任何发生能量转换的热力过程中 转换前后能量的总量维持恒定 热能和机械能是可以相互转换的 热工基础知识 基本物理定律 热力学第二定律热量自发地从高强度体流向低强度体 热量自发地从高温流向低温 不可能把热量从低温物体传至高温物体而不需要附加条件 热工基础知识 基本物理定律 查理定律压力一定时 气体的体积与温度成正比 体积一定时 气体的压力与温度成正比 热工基础知识 基本物理定律 热工基础知识 物质的三态及变化 固体 液体 气体 熔解 凝固 液化 汽化 升华 固化 热工基础知识 传热和隔热 热量传递的三种基本形式 导热 同一物体的不同部分之间和相互接触的不同物体之间 对流 流体与固体表面之间或流体内部 流体运动 辐射 热辐射 电磁波 传热 一种流体通过一定厚度的固体将热量传给另一种流体 热工基础知识 导热材料和隔热材料 导热材料铜铝钢玻璃水空气导热系数 W m K 385204560 790 590 022 隔热材料泡沫橡塑玻璃棉聚乙烯硬质聚氨脂导热系数 W m K 0 034 0 042 0 038 0 028隔热材料要求 导热系数小 密度小 吸水性差 耐火性好 价格低 热工基础知识 显热 加热 水 大气压 热工基础知识 潜热 蒸发和沸腾 水沸腾水变成水蒸汽 大气压 热工基础知识 饱和 过冷和过热 212 F 大气压容器内汽液共存 212 F 100 C 100 C 汽体 液体 热工基础知识 饱和液体和蒸汽 过冷液体和过热蒸汽热力性质 热工基础知识 饱和液体和蒸汽 过冷液体和过热蒸汽热力性质 热工基础知识 升高饱和点 水沸腾 压力锅防止蒸汽逃逸 液体表面压力升高使液体的沸点升高 1 208bar105 C 热工基础知识 降低饱和点 水沸腾 真空泵将空气抽出容器 液体表面压力降低使液体的沸点降低 0 008129bar4 C 真空泵 热工基础知识 制冷的基本热力学原理 制冷机 高温热源TH QC QH W QC W QH QC W 低温热源TC 什么是制冷 液体汽化制冷蒸汽压缩式吸收式 热工基础知识 制冷方法 气体膨胀制冷 涡流管制冷 热电制冷 蒸汽压缩式制冷 Q 20oC 520 22kPa 7oCR22饱和液体 520 22kPa 表压 7oC饱和蒸汽 Q 1432 5kPa 40oC饱和液体 Q Q W Q1 30oC Q1 1432 5kPa 55oC过热蒸汽 W 30oC 蒸汽压缩式制冷 冷凝器 压缩机 节流阀 1 3 4 图2 1循环图 2 蒸汽压缩式制冷 制冷剂 在工作温度范围内能够汽化和凝结并有适当的压力和压力比 单位质量制冷量和单位容积制冷量比较大 无毒 不燃烧 不爆炸 使用安全 化学稳定性和热稳定性好 对材料的腐蚀性小 与润滑油相容 导电性小 导热系数大 粘度 比重尽量小 压缩终了温度不太高 单位容积压缩功小 无机化合物 NH3 R717 H2O R718 CO2 R718 氟里昂 CFCl3 R11 CF2Cl2 R12 CHF2Cl R22 环境可接受性好 ODP与GWP值必须为0或尽可能小 价格便宜 来源广 蒸汽压缩式制冷 制冷剂 压力 焓 汽液混合 饱和液体线 饱和汽体线 临界点 100 液体 100 汽体 20 液体 80 汽体 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 焓图 压力 焓 t等温线 等容线 s等熵线 p等压线 x等干度线 h等焓线 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 焓图 详见 ASHRAEHandbook Chapter20 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 焓图 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 焓图 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压力kPa 焓kJ kg 进入蒸发器R22汽液两相 621 22 t1 7oC 1 h1 249 686 x1 0 2 压力kPa 焓kJ kg 蒸发器 621 22 x1 0 2 制冷剂从负荷吸收热量 温度和压力不变 变成饱和蒸汽 x2 1 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 1 2 h1 249 686 t1 2 7oC 压力kPa 焓kJ kg 蒸发器 621 22 制冷剂焓差为单位质量制冷量qo h2 h1 h2 407 831 h1 249 686 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 x1 0 2 x2 1 1 2 t1 2 7oC 单位容积制冷量qv qo 2 压力kPa 焓kJ kg 压缩机 621 22 h2 407 831 h1 249 686 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 x1 0 2 x2 1 1 2 3 1533 5 压缩理论比功wo h3 h2 t1 2 7oC 压力kPa 焓kJ kg 冷凝器 621 22 h2 407 831 h1 249 686 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 x1 0 2 x2 1 1 2 3 1533 5 制冷剂把热量传给外界 变成饱和液体 t1 2 7oC 4 5 t4 5 40oC q h3 h5 压力kPa 焓kJ kg 621 22 h2 407 831 h1 249 686 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 x1 0 2 x2 1 1 2 3 1533 5 绝热节流 t1 2 7oC 4 5 t4 5 40oC s5 1 167kJ kg K h5 h1 压力 焓 冷凝器 压缩机 节流装置 蒸发器 制冷剂从负荷吸收热量qo 制冷剂把热量传给外界q 压缩机输入理论比功wo q qo wo o qo wo 7 01 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压力 焓 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 1 2 4 3 1 2 3 h1 h2 h2 h3 h3 蒸发温度对循环性能的影响 te te 蒸发温度下降 单位质量制冷量下降 单位容积制冷量迅速下降 压缩理论比功增加 制冷系数下降 压力 焓 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 1 2 4 3 4 1 3 h1 h1 h2 h3 h3 冷凝温度对循环性能的影响 tc tc 冷凝温度升高 单位质量制冷量下降 单位容积制冷量下降 压缩理论比功增加 制冷系数下降 蒸汽压缩式制冷 蒸汽压缩式制冷 利用制冷剂液体在气化时 蒸发时 产生的吸热效应 达到制冷目的 液体蒸发制冷的特征 液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是 制冷剂液体在