制冷原理与技术热泵理论教程VIP

单级蒸汽压缩式制冷的基本原理、制冷技术、一、热力学基本规律、热力学第一定律：能量守恒和转换规律热力学第二定律：能量下降原理不能从低温物体向高温物体传递热，不会引起其他变化。 二、完成制冷循环的设备结构及其工作，蒸发器：介质气化，吸收外部热，实现外部制冷的热交换设备。 冷凝器：的介质通过气体凝结成为液体，介质再次气化成为冷冻的热交换设备。 压缩器：是改变介质状态以在自然环境下冷凝介质的动力设备。 光圈机构： (实现了从低温物体到高温环境的热移动)是维持系统的高低压共存的设备。 三、理想制冷循环，1-2等熵压缩T0Tk消耗电力w12-3等温散热qk=Tk(sa-sb)3-4等熵膨胀TkT0功w24-1等温膨胀吸热q0=T0(sa-sb )，1 .逆卡诺循环，2个循环净消耗功率w0=qk-q0，3 .制冷系数的大小仅依赖于两个热源的温度t0，或者tk， a-b等熵压缩b-c变温散热(可逆变化的压缩) c-d等熵膨胀d-a变温吸热(可逆变化的膨胀)、洛伦兹循环、两个变温热源的两个变温过程等熵过程，变温热源理想循环， 洛伦兹循环、洛伦兹循环的冷冻系数与将发热平均温度和吸热平均温度设为高、低温热源温度的等效逆卡诺循环的冷冻系数相等，仅依赖于被冷却物和冷却材料的温度状况，四、逆卡诺循环难以实现： 在湿蒸汽区域内进行湿压缩设备：没有蒸发器的传热温度差，没有冷凝器的传热温度差的压缩机的摩擦运动膨胀机不经济，难以加工： tk冷却介质的温度t0被冷却介质的温度逆卡诺循环： 12341tk冷凝器的制冷剂的温度t0蒸发器的制冷剂的温度有传热温度差的循环： 12341消耗功率增加：影面积制冷量减少： 11441，热完全度：在相同温度间工作的实际的制冷循环的冷冻1的大小反映了实际的冷冻循环接近逆卡诺循环的程度。 六、有传热温差的制冷循环的制冷系数比逆卡诺循环的制冷系数小，制冷技术，单级蒸汽压缩式制冷的理论循环，一，理论制冷循环，压缩机：制冷系统的心脏，制冷剂蒸汽的压缩和输送等熵压缩冷凝器：发热等压散热节流阀：压缩、蒸发干压缩代替湿压缩：压缩机的进气状态代替干饱和蒸汽节流阀代替膨胀机：虽然简化了设备，但节流损失的热交换过程不是等温过程，而是二、理论制冷循环的特征(与理想制冷循环对比)、三、压力焓图(一点二线三区五状态) 等压线-水平线等焓线-垂直线等干度线-湿蒸汽域内曲线等熵线-右上大梯度曲线等容线-右上小梯度曲线等温线-垂直线(液相域)水平线(二相域)右下弯曲(过热蒸汽域)、四、理论制冷循环的焓图， 焓图的作用：确定状态参数表示热过程分析能量的变化，1点： Po等压线与x=1蒸汽干饱和线的交点3点： Pk等压线与x=0液态饱和线的交点2点：Pk等压线与s1等熵线的交点4点： Po等压线与h3等焓q0=h1-h4单位体积的冷冻量qv :压缩机吸入的制冷剂蒸汽1m3 (按吸入状态)在蒸发器中产生的冷冻量。qv=q0/v1=(h1-h4)/v1制冷剂质量流量MR:MR=Qo/q0制冷剂体积流量VR:VR=MR*v1，单位冷凝负荷qk:1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出的热量。 qk=h2-h3单位理论压缩功w0 :压缩机每压缩输送1kg制冷剂就消耗的压缩功。 w0=h2-h1，制冷系数0 :热完备度:制冷技术，液体过冷却，蒸汽过热，带回热系统的单级蒸汽压缩式制冷循环，一、液体过冷却，液体过冷却是什么？ 制冷剂在冷凝器液化后，在进入节流机构之前，将液体制冷剂再次冷却成过冷却液。 为什么冷冻系统有液体过冷却？ 有液体过冷却的制冷系统的制冷量增加。 1、一些基本概念，过冷却温度：在制冷剂缩小前降温到低于饱和温度的过冷却液体的温度。 过冷却度：液体的过冷却温度和与其压力对应的饱和液体温度之差。 过冷却循环：具有液体过冷却的循环称为液体过冷却循环。 2、过冷却循环、1-2 (压缩机):等熵压缩； 2-3 (电容器):等压散热3-3 (过冷却器):等压传热； 3-4(节流阀):等焓光圈4-1 (蒸发器):等压吸热，3 .实现方法，在冷凝器后设置过冷却器的设计、选定时，在适当增大冷凝器面积的冷冻系统中设置回热器，采用回热循环。 4、热分析，单位冷冻冷冻冷冻量： Q0=h1-H4单位理论压缩工作： w0=h2-h1单位品质冷冻量提高功耗不变冷冻系数增大，二、蒸汽过热、蒸汽过热是什么？ 制冷剂在蒸发器中气化后，继续吸热升温，使压缩机的吸气温度高于其饱和温度。 为什么冷冻系统的蒸汽过热？ 保证压缩机的进气是干燥的蒸汽。 1、基本概念、过热温度：压缩机吸入的压力高于饱和温度的过热制冷剂蒸汽温度。 过热度：蒸汽过热后的温度与同压力下的饱和温度之差。 过热循环：有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。 有效过热：过热吸收热来自被冷却介质，产生有用的制冷效果。 有害过热：过热吸收热除了被冷却介质以外，没有制冷效果。 2 .过热循环，1-2(压缩机):等熵压缩2-3 (电容器):等压散热3-4 (节流阀):等焓光圈4-1 (蒸发器) :等压吸热； 1-1 (过热):等压传热，3 .实现方法，蒸发器面积比设计所需的面积大(有效)蒸发器和压缩机之间的连接配管吸收外部空气的热而过热(有害)。 在系统中安装回热器(有害过热，但伴有过冷却过程)。 4 .热分析，(1)有害过热分析：进入单位压缩电力增加单位制冷量不变单位冷凝负荷增大压缩机的制冷剂比容积增大压缩机的排气温度上升，(2)有效过热分析：增加单位压缩电力增加单位制冷量增加单位冷凝负荷增大压缩机的制冷剂比容积增大压缩机的排气温度上升， 氨过热度5氟利昂一般能获得较大的过热度，不超过15，5 .实现实际运转中的过热度的选择，三、回热循环，一.在回热循环中冷凝的制冷剂液与蒸发的制冷剂蒸汽的热交换，液过冷却，蒸汽过热的制冷循环。 2 .实现方法：在系统中捆绑回热器进气管和供液管，3 .循环过程，1-2(压缩机):等熵压缩； 2-3 (冷凝器):等压散热冷凝； 3-3(回热器):等压散热过冷却； 3-4(节流阀):等焓节流阀4-1 (蒸发器):等压吸热冷冻； 1-1 (回热器):等压吸热过热。 4 .热分析、单位压缩功增加单位制冷热量增加的回热循环不一定能提高制冷系数氨不采用回热循环的回热适合在氟制冷系统中使用。、单级蒸汽压缩式制冷的实际循环、制冷技术，一、实际循环的特征，压缩非等熵，可逆过程压缩过程有伴随吸热和发热的传热温差，过程不可逆的改进循环：进气过热和过冷却节流，回热循环系统有节流损失的系统中有流动损失的系统二、实际循环的热计算1 .动作参数蒸发温度t0: (直冷式蒸发器)空气： t0=t空气2-(810) (间冷式蒸发器)水或盐水： t0=t水2-(46)冷凝温度tk:(空冷式冷凝器)空气： tk=t空气1 15(水冷式冷凝器)水： 潮湿空气：tk=夏季室外湿球温度(815)，过冷却温度tgl:tgl=tk-(35)压缩机的进气温度tgr :氨： tgr=t0 (58)氟利昂： tgr15，2 .在压力焓图上确定各状态点， 描绘冷冻循环3 .进行热计算的单位质量制冷量： q0=h1-h4单位体积制冷量： qv=Q0/v1制冷剂质量流量： MR=Qo/q0制冷剂体积流量3360 VR=Mr * v1单位理论压缩功： w0=H2-h1单位轴功： we=wo/从=H2- h1得到H2的值，冷凝负荷： qk=Mr (H2- H3 )过冷却负荷： qgl=Mr (H3-H3)过冷却负荷： qgr=Mr (h1- h1 )冷冻系数:热完全度:三、实际冷冻过程记述， 1-1进气管过热1- a进气阀节流a-b制冷剂进入气缸吸热b-c之前吸热压缩后散热压缩的c-d制冷剂，在排气室散热d-e排气阀节流e-2排气管散热冷却2-3冷凝散热3-3液体过冷却3- 4节流的过程中，通过制冷剂的降温降压进行外吸热焓4-1 实际制冷系统的消耗能量评价指标，性能系数COP:表示单位压缩机轴功的制冷量能量比EER :单位电动机输入功的制冷量被消耗，实际制冷循环热计算例，1 .如果提高冷凝温度的影响，冷凝温度：压缩比增加，压缩机效率降低，单位制冷量减少，单位压力、五、制冷系统性能影响因素、五、制冷系统的性能影响因素、二.蒸发温度的影响降低蒸发温度：压缩比增加时，压缩机效率降低，