制冷和热泵循环.ppt

内容：制冷和热泵循环,第七讲制冷和热泵循环,1逆卡诺循环及其性能比较标准2实际制冷循环3热泵循环及其节能原理4压缩制冷设备的节能途径与空调热水机5压缩机的循环,1.1逆卡诺循环,最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。由四个过程组成：1-2绝热膨胀；2-3定温吸热；3-4绝热压缩；4-1定温放热。循环中系统消耗净功，循环从温度为Tc的低热源吸收热量q2，而向温度为Th较高的环境放热,过程2-3中，工质从冷库中所吸取的热量为。,过程4-1中，工质向环境放出的热量为,循环中消耗的净功,逆卡诺循环的T-S线图,制冷循环的工作有效程度的评价指标是制冷系数（制冷性能系数）c，为从低温物体吸收的热量与所循环输入功Wo之比，即,根据此式，逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为,可见，当T1const，如T2c，。反之，T2c，。,qTs,逆向卡诺循环的制冷系数可表示为,1.2逆卡诺循环性能比较基准,1.2.1逆卡诺循环性能比较基准,上述结论，对于各种制冷循环都具有重要的指导意义。因此在保证必须的冷冻条件的情况下，为了避免无谓地消耗过多的机械功，制冷装置的冷库温度应该尽量地接近环境温度,性能系数COP也常用来度量制冷装置的性能。COP=收益的热量或冷量/输出的电工或热量。使用制冷数或性能系数来比较制冷装置性能，适合于同类装置之间的比较，但是它还有不足处，必须同时指明装置工作的温度和环境温度才能根据其大小评价设备性能的好坏,1.3逆卡诺循环性能比较基准,2实际制冷循环,实际的蒸汽压缩制冷循环与逆卡诺循环有许多不同，它是以逆向卡诺循环为基础，而对压缩过程及膨胀过程进行适当改进而形成的。,蒸汽压缩制冷装置主要由四个热力设备组成：压气机、冷凝器、节流阀和蒸发器。汽液分离器的作用：将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器，保证只有干饱和蒸气进入压气机。蒸汽压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成，即绝热压缩过程1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。,2.1实际制冷循环（工作原理）,压缩机从蒸发器吸入气体，并压缩到高压后送入冷凝器，蒸发器因为蒸汽不断抽走而维持在较低压力状态，制冷剂的蒸发温度低于低温源的温度，它从低温源吸取热量使液体制冷剂蒸发；送到冷凝器的高压蒸汽的饱和温度高于高温源（环境），向环境排热，凝结的高压液体制冷剂经节流器降压，以大部分液体湿蒸汽状态进入蒸发器，液体制冷剂吸热而蒸发，在被压缩机吸走,2.2实际制冷循环,蒸气压缩制冷循环的制冷量可表示为,蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算,计算制冷循环时经常利用lnp-h线图。在该图上能方便地表示定压过程、定焓过程，且极易确定各点的焓值。图示为lnp-h图上的蒸气压缩制冷循环的循环曲线：1-2为定熵过程；2-3为定压过程；3-4为节流过程，其初终两态的焓相等；4-1为定压过程。,3.热泵循环及其节能原理,热泵是将热量从低温热源（空气或水）转移到高温热源的设备。用热泵制取生活热水和采暖热水有显著的节能效益。热泵循环与制冷循环一样，只是热泵利用的是热泵循环排放的热量，而制冷循环利用的被吸收的冷量。,3.1热泵循环及其节能原理,热泵基准循环的能量方程式为:Qh为热泵排放的热量；W为热泵的耗功；Q0热泵从环境吸收的热量。Qh最大值受到限制的条件是Qh和Q0的有效能之和小于或等于W式说明零品位的环境空气能与高品位的功能结合使用时，只要满足上式的条件，就可以节约高品位的功能。,3.2热泵循环及节能原理,热泵的性能系数为热泵的有效率为,4.压缩制冷设备的节能途径,1.冷热两利用。这是提高制冷设备热效率的最有效方法。,2.强化冷凝器和蒸发器的传热能力，减少两换热器的传热不可逆损失。,3.提高冷凝液过冷度，尤其节流前不能有干度出现。,4.提高压缩机和电动机性能，避免低电压过电流运行，减少频繁启动。,5.设计适当流速，减少流阻损失。,4.1空调热水机,空调机具有制冷和热泵功能，但目前空调只能提供冷气和热气，一年中大部分时间都闲置，不能充分发挥其节能效益，对客户来说是一种设备的浪费，可以通过在制冷剂的回路中增添水冷凝器，把空调机改造成可以制热水的装置。,1）水冷凝器的前置串接式连接方法,2）水冷凝器的后置串接式连接方法,3）水冷凝器并接独立回路式,4.2空调热水机,改造方案,根据水冷凝器串接在制冷回路风冷凝器的位置,4.2.1水冷凝器的前置串接式连接方法,1-压缩机；2-四通阀；3-室外风冷换热器4-节流毛细管；5-室内风冷换热器；6-水冷凝器,这种方案在制冷空调的同时可以提取约20%凝结热制热水，热水温度可达到5055，适用于大型中央空调和长时间使用空调地区。但它不适用于改进小型家用空调器来提取热水，因为它在春、秋、东三季不能用于制热水，在夏季制热水时会因储水箱的水温变化造成运行工况不稳定。,4.2.2水冷凝器的后置串接式连接方法,这种方案回收部分凝结热和制冷剂液体过冷时的热量来加热热水同时可有效提高系统的制冷量，系统运行工况平稳，无需复杂的自动控制。,4.2.3水冷凝器的后置串接式连接方法,5.压缩机的循环,压缩机的循环只是蒸气压缩循环中心的一个环节，但却是最重要的环节，功能转换为热能是在这个环节发生的。因此，有必要对这个关键的环节单独进行考察。,根据工作原理,容积式压缩机,往复式压缩机,回转式压缩机,回转滑片式压缩机等,离心式压缩机,用机械的方法吧有限容积内的气体进行压缩,通过涡轮高度旋转，把气体加速到很高速度后送进涡壳内扩压，把气流速度的功能转换为气体动力能,5.1压缩机的循环-压缩机的分类,5.1压缩机的应用,斜盘式压缩机：主要用于工况恶劣的汽车空调机,涡旋式压缩机：主要用在制冷量在735