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第十一章 制冷循环 制冷循环是逆向循环 冰箱的制冷循环 蒸发器 冷凝器 节流阀 压缩机 厨房 冷藏室 逆循环 T s 1 2 3 4 4 1 2 3 蒸发器 冷凝器 压缩机 节流阀 冷藏室 厨房 循环热 循环功 面积为循环热 Q0 W 制冷机与热泵 冷藏室 房间 环境 环境 制冷机 Q0 W W QH Q0 吸热 输入功 输入功 热泵 供热机 放热 TC Q0 W 制冷机的评价指标 逆循环 净效应 对内作功 放热 Qc T0 制冷循环 制冷系数 制冷量 单位 KJ s或冷吨 TH QH W 逆循环 净效应 对内作功 放热 制热循环 供热系数 热泵的评价指标 T0 Q0 制冷循环种类 北航热工实验室的双向空调 蒸汽压缩制冷 热 循环 室内换热器 节流阀 压缩机 室外换热器 R22 二氟一氯甲烷CHF2Cl 四通 蒸发器 冷凝器 制冷循环 北航热工实验室的双向空调 蒸汽压缩制冷 热 循环 室内换热器 节流阀 压缩机 室外换热器 四通 冷凝器 蒸发器 供热循环 T s 1 2 3 4 4 1 2 3 蒸发器 冷凝器 压缩机 节流阀 室内 理论蒸汽制冷循环的设计 室外 Tc T0 同温限循环中卡诺逆循环制冷系数最高 Tc T0 可逆 蒸发温度 冷凝温度 T 1 3 4 2 卡诺逆循环修改为理论蒸汽制冷循环 Tc T0 湿压缩对机器不利 T s 1 3 4 2 Tc T0 用涡轮膨胀作功实现效率低可用节流阀实现 绝热节流等焓不可逆熵增过程 换热器只能实现等压过程 面积为循环功 卡诺 理论蒸汽 蒸汽制冷循环的计算与压焓图 s 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 T 理想化处理 1 稳定 2可逆 3不计动势能 4 4 51 2绝热 T 1 3 4 2 Tc T0 T s 1 3 4 2 Tc T0 理论 实际 实际循环为不可逆循环 有温差传热 熵增 压力降 热损失 3点的过冷 1点的过热等现象 制冷系数小于理论值 实际蒸汽制冷循环 等压线 等熵线 s 吸收式制冷循环 吸收器 热区 冷区 太阳能 回热器 溶液泵 冷却水 减压阀 蒸汽发生器 过滤器 制冷剂 溶质 NH3 吸收剂 溶剂 H2O 节流阀 蒸发器 冷凝器 NH3 NH3 H2O NH3 H2O溶液 NH3 H2O溶液 NH3 H2O沸点相差大 可用各种方式加热 提高压力 泵功很小 还原蒸汽可用低热 回收余热 加热取代压缩 利用溶液性质 压缩制冷循环以消耗机械功为代价 吸收式制冷以消耗热量为代价 溶液 溶剂 溶质 溶液T 溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度 溶液浓度 氨 溶质 水 溶剂 溶液 溴化锂 溶剂 水 溶质 溶液 吸收式制冷循环 优点 直接利用热能 可用低品质热 缺点 设备体积大 启动时间长 环境性能好 吸收式制冷循环特点 膨胀机 3 4 2 空气压缩制冷循环 换热器 压缩机 换热器 1 s T0 等压线 2s 1 Tc 等压线 3 4 2 4s T Tc T0 冷区 热区 换热器不易等温 Brayton布雷顿逆循环 优点 工质无毒 无味 不怕泄漏 缺点 1 无法实现等温吸放热 C 2 qin cp T1 T4 空气cp很小qin很小 3 活塞式流量m小 制冷量 Qin mqin 小 使用叶轮式 再 回热则可用 空气压缩制冷循环特点 s T0 1 Tc 3 4 2 T 辅动力 主压气机 到燃烧室 辅涡轮 机舱 进大气 排入大气 飞机发动机的压气机 飞机上使用设备较轻的空气压缩循环 冷气直接进入客舱 不需要专门的气源和压气机 涡轮 有回热的空气压缩制冷循环 压气机 回热器 4 3 2 a b 1 s T0 1 Tc 3 4 2 a T b T0 无回热器的涡轮进口温度 涡轮出口温度很低 需要较少的功来提高温度 可得到很低温度 150oC 用于低温液化冷却 沸点 101 3KPa 40 8临界温度 96 0临界压力KPa 4978汽化热 蒸发潜热 沸点下 1atm kJ kg233 R22 北航热工实验室的制冷剂 氟利昂Freon 二氟一氯甲烷CHF2Cl R12 空调 冰箱 二氟二氯甲烷CF2Cl2 杜邦公司商标 沸点 101 3KPa 29 8临界温度 111 8临界压力KPa 4116汽化热 蒸发潜热 沸点下 1atm kJ kg166 Freonz中氯原子破坏大气臭氧层 制冷剂对环境友善 破坏层度 氯氟烃CFCs类最大 R22CHF2Cl R12CF2Cl2 氢氯氟烃HCFCs类次之 取代物 蒙特利尔协定书1987 我国1992签 2010禁 R134a等C2H2F4 沸点 101 3KPa 26 1 临界温度 101 1临界压力KPa 4010汽化热 蒸发潜热 沸点下 1atm kJ kg216 生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小 制冷能力 制冷设备单位时间内从冷库取走的热量 kJ s 商业上常用冷吨来表示 1冷吨 1吨0oC饱和水在24小时内被冷冻到