冰机制冷原理.ppt

1 学习与发展部客户培训吉林2006 09 12 2 制冷原理 3 基本热力学术语压焓图利用压焓图分析制冷循环影响制冷效果的因素了解制冷系统常见组件及其工作原理 培训目标 4 温度压力热量饱和温度饱和压力 一 基本热力学术语 5 华氏温度和摄氏温度的转换 F转化为 转化为F 6 华氏温度和摄氏温度的转换 1 8 32 32 1 8 1 8 7 绝对压力海平面上1大气压 101325Pa14 7psia1Bar760mmHg 压力 8 表压 绝对压力 大气压力真空度 大气压力 绝对压力 表压 相对压力 和真空度 9 热量 物质含有热能的量度 单位 焦耳 热量传递的两种形式 显然传热潜热传热 热量 10 显热 显热 物质不发生相变 仅由于温度改变而吸收 放出的热量 比热 单位质量物质升高单位温度所需的热量 kj kg 水的比热 1卡 克 4 2kj kg 1Btu lb F 11 潜热 潜热 由于物质发生相变 而传递的热量 气化潜热量 单位质量液体蒸发成气体时所吸收的热量 冷凝潜热量 单位质量气体冷凝成液体时所释放的热量 举例 在24小时内 将1吨 2000磅 0 的冰融化成0 的水 所吸收的热量为1冷吨 3 516kw 12 液态 气态相变过程中 物质的三种状态 过冷态 纯液态 显热传热饱和态 气液混合态 潜热传热过热态 纯气态 显热传热 13 过冷态 纯液态 14 饱和态 气液混合态 某种物质当其处于气液状态共存时 称这种物质处于饱和态 当物质处于饱和态时 若压力维持不变 则温度也恒定不变 温度和压力之间存在一一对应的关系 我们称该温度 压力 为该压力 温度 对应的饱和温度 压力 100 标准大气压 15 标准大气压 饱和态 气液混合态 举例 在一个标准大气压下 水的饱和温度 沸点 为100 100 16 升高饱和温度的方法 升高系统压力 水沸腾 举例 高压锅通过加热密封锅体使锅内压力升高 此时与该压力对应的饱和温度也升高 水的饱和温度 沸点 升高意味着水在100 仍为过冷液体态 3psig230F 17 水沸腾 举例 真空泵将空气抽出容器 使容器内压力下降 此时与该压力对应的饱和温度低于100 这意味水不到100 就能烧开 真空度29 67 40F 真空泵 降低饱和温度的方法 降低系统压力 18 不同制冷剂饱和温度 饱和压力对应表 19 饱和温度 饱和压力 试查表得出R22在4 和40 时的饱和压力 pa 饱和温度 压力表的使用红色 真空度 in Hg 黑色 表压力 psig 20 二 压 焓图 21 压力 焓 单位质量制冷剂所具有的能量 kJ kg 此图针对单位质量制冷剂 二 压 焓图 22 压力 焓 气液混合 饱和液体线 饱和气体线 临界点 无气液共存现象 二 压 焓图 23 压力 焓 100 液体 二 压 焓图 24 压力 焓 100 气体 二 压 焓图 25 压 焓图 等温线 压力 焓 等温线 过冷液体区为垂直线 两相区为水平线 过热区几乎为垂线 思考 A B C D四点温度谁高 谁低 A B C D 40 60 90 26 压 焓图 等熵线 压力 焓 等熵线 等熵线 向右上方倾斜的曲线 0 28 0 29 27 压 焓图 等容线 压力 焓 等容线 等容线 向右上方倾斜的曲线 斜率比等熵线平坦 2 0 3 0 28 压 焓图 R22 29 蒸发器 冷凝器 截流元件 压缩机 冷却塔 制冷剂的制冷循环 末端设备 冷却水 冷冻 盐 水或工艺介质 三 利用压焓图分析制冷循环 30 制冷循环分析 1 制冷剂在蒸发器中的蒸发过程 压力 焓 蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发 制冷剂进入蒸发器 A点 A 31 压力 焓 制冷剂从工艺介质吸收热量 制冷循环分析 1 制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程 蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发 A 32 压力 焓 制冷效果 制冷循环分析 1 制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程 制冷量 蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发 A B 制冷剂离开蒸发器 B点 33 制冷循环分析 2 制冷剂在压缩机内的等熵压缩过程 制冷剂在压缩机内沿等熵线压缩 焓 等熵压缩 理想的可逆压缩过程 没有能量损失 压缩机的压缩功完全转换为制冷剂的能量 体现为制冷剂的焓值从hB增加到hC hB hC 34 压力 焓 制冷剂进入冷凝器的状态点为C点 离开冷凝器的状态点为D点 制冷剂把热量传给冷却水 自身能量降低 体现为焓值由hC降到Hd 制冷循环分析 3 制冷剂在冷凝器中的等压冷凝过程 A D C B hD hC 35 压力 焓 节流装置热力膨胀阀固定孔板可变孔板 制冷循环分析 4 制冷剂在节流装置中的等焓过程 压力 A D B C 节流过程 等焓过程 液态制冷剂经过节流设备时压力降低 压力降低会导致很小一部分液态制冷剂蒸发 蒸发的制冷剂吸收气化潜热由液态变为气态 焓值增加 未蒸发的制冷剂为蒸发部分的制冷剂提供了能量 温度降低 焓值降低 就整个制冷剂而言 在节流过程中蒸发的能量来自制冷剂本身 制冷剂焓值 单位质量制冷剂所具有的能量 不变 经过节流 制冷剂压力降低 含气量增加 温度降低 36 压力 焓 冷凝器 压缩机 节流装置 蒸发器 制冷剂从工艺介质吸收热量 制冷剂向冷却水释放热量 制冷循环 37 压力 焓 h 节流装置 制冷循环分析 能量分析 冷凝器 压缩机 蒸发器 A B C D 单位制冷剂从工艺介质吸收的热量单位制冷剂吸收的压缩功单位制冷剂向冷却水释放的热量 目的 h1h2h3 h2 h1 制冷系数 COP 代价 制冷能力 单位制冷剂压缩功 h3 h2 38 四 影响制冷效果的因素 供液过冷 过冷度 吸气过热 过热度 蒸发压力及冷凝压力对制冷效果的影响 39 1 供液过冷对制冷效果的影响 压力 焓 蒸发 冷凝 压缩 节流装置 没有过冷 过冷度 对应的饱和温度 离开冷凝器的制冷剂温度 40 压力 焓 过冷度 冷凝 过冷对制冷效果的影响 1 提高制冷量 B A B A2 减少制冷剂在节流元件处产生的闪发气体 由于压力降低而导致的小部分制冷剂蒸发 避免 气蚀 对节流装置的影响 A B A 1 2 过冷度 T1 T2 1 供液过冷对制冷效果的影响 41 压力 焓 过热在蒸发器中发生 干式蒸发器 称为有效过热 在吸气管道中产生 称为无效过热 无效过热时 单位质量功耗增大单位制冷量 制冷效果 不变冷凝器单位热负荷增大吸气比容增大 制冷剂质量流量下降制冷效果下降 2 吸气过热对制冷效果的影响 42 压力 焓 吸气比容不变 2点 制冷剂质量流量不变 单位质量制冷剂制冷效果减小 由2 1减小到2 1 消耗的压缩功率增大 由3 2增加到3 2 COP值降低 3 冷凝温度升高对制冷效果的影响 2 1 1 4 4 3 3 制冷循环由原来的1 2 3 4 变为1 2 3 4 43 压力 焓 吸气比容增大 制冷剂质量流量减小 单位质量制冷剂制冷效果降低 由原来的2 1降为2 1 压缩功增大 由原来的3 2 增大到3 2 COP值降低 4 蒸发温度降低对制冷效果的影响 2 1 3 4 1 2 3 制冷循环由原来的1 2 3 4 变为1 2 3 4 44 制冷系统常见组件 压缩机冷凝器节流装置蒸发器 45 制冷压缩机的主要类型 滚动转子式 46 两种类型压缩机的工作方式 容积型压缩机 通过缩小置于密闭空间中蒸气的体积 提高蒸气压力的压缩机 也称为正压置换式压缩机 速度型压缩机 首先通过离心等方式提高制冷蒸气的运动速度 提高动能 动压 其次再将速度 动能 动压 转化为蒸气压力 势能 静压 最终实现提高蒸气压力的功能 制冷压缩机的工作方式 47 根据冷却介质的不同 冷凝器可以分为以下几类 风冷冷凝器水冷冷凝器蒸发式冷凝器 管壳式冷凝器套管式冷凝器 冷凝器的分类 48 水冷 冷凝器壳管式 冷却水 85 冷却塔 过冷器 中间支撑板 管内走水 空气湿球温度28 冷却水进水温度32 水冷冷凝器 管壳式 49 蒸发冷却式冷凝器 风机 挡液板 冷凝盘管 喷水管 50 通过节流 使液态制冷剂由高压变为低压 常见的节流设备包括 热力膨胀阀浮球阀孔板电子膨胀阀 节流设备 51 满液式蒸发器直膨式蒸发器热虹吸式蒸发器 蒸发器的分类 配独立气液分离器的双壳式蒸发器气液分离器内置式 Kettle蒸发器半管束式蒸发器 52 满液式蒸发器 配独立气液分类器的双桶式蒸发器 液态制冷剂入口 气态制冷剂出口 冷冻水入口 冷冻水出口 独立的气液分离器 53 满液式蒸发器 冷冻水入口 冷冻水出口 液态制冷剂入口 气态制冷剂出口 内置的气液分离空间 配有内置式气液分离空间的Kettle蒸发器 54