《工程热力学》第十一章__制冷循环

1、1第十一章第十一章 制冷循环制冷循环(3(3学时学时) )n基本内容：逆向卡喏循环；制冷系数；基本内容：逆向卡喏循环；制冷系数；制冷能力；空气压缩制冷循环；蒸汽压制冷能力；空气压缩制冷循环；蒸汽压缩制冷循环；吸收式制冷循环；制冷剂缩制冷循环；吸收式制冷循环；制冷剂及其热力学性质及其热力学性质n基本要求：掌握空气压缩制冷循环与蒸基本要求：掌握空气压缩制冷循环与蒸汽压缩制冷循环的对比；了解吸收式制汽压缩制冷循环的对比；了解吸收式制冷循环；了解制冷剂及其热力学性质冷循环；了解制冷剂及其热力学性质2概述311-1 逆向卡诺循环逆向卡诺循环n1 1、制冷循环定义：消耗外界提供的功将热量、制冷循环定义：消

2、耗外界提供的功将热量从低温热源传递到高温热源的循环；或将机械从低温热源传递到高温热源的循环；或将机械能转变为热能的循环能转变为热能的循环n2 2、逆向、逆向卡诺循环：由两个可逆定温过程与两卡诺循环：由两个可逆定温过程与两个可逆绝热过程组成的逆向循环个可逆绝热过程组成的逆向循环n（如以理想气体为例有下片（如以理想气体为例有下片P-V图，图，T-S图）图）4vPT2TT1S1S41 14 43 32 21 14 43 32 21-21-2：定熵（绝热）膨胀过程，：定熵（绝热）膨胀过程，熵不变，比容增大熵不变，比容增大T T1 1TT2 2，P P1 1PP2 22-32-3：可逆定温膨胀吸热过程，

3、：可逆定温膨胀吸热过程，比容增大，熵增加，吸热为比容增大，熵增加，吸热为q q2 2 逆向卡诺循环组成逆向卡诺循环组成3-43-4：定熵（绝热）压缩过程：定熵（绝热）压缩过程熵不变，比容减小，熵不变，比容减小，T T3 3TT4 4 P P3 3PP4 44-14-1：可逆定温压缩放热过程：可逆定温压缩放热过程比容减小，熵减小，比容减小，熵减小，放热量放热量q q1 1，P P4 4PP1 1高温热源低温热源 q1q2高温热源q1q2低温热源P1P4P2P35逆逆向向卡卡诺诺循循环环计计算算21221202TTTqqqwq制冷系数定义式制冷系数定义式逆向卡诺循环制冷系数逆向卡诺循环制冷系数21

4、121101TTTqqqwq热泵系数定义式热泵系数定义式逆向卡诺循环热泵系数逆向卡诺循环热泵系数21014112322)()(qqwssTqssTq6制冷循环量纲制冷循环量纲n制冷量制冷量Q2：单位时间内从冷库：单位时间内从冷库（冷源）吸取的热量，亦称制冷（冷源）吸取的热量，亦称制冷能力能力n量纲：量纲：KW，W，冷吨，冷吨n冷吨：冷吨：24小时内将小时内将1吨吨 0水完全冻结成水完全冻结成0冰所具的冷量冰所具的冷量；有英制冷吨，美制冷吨，日制冷吨有英制冷吨，美制冷吨，日制冷吨1 1冷吨冷吨=3681.16W1英制冷吨英制冷吨=12000BTU/h=3615.85W=12000BTU/h=36

5、15.85W22.qqQm711-2 空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环空空气气压压缩缩制制冷冷循循环环装装置置冷却器冷却水膨胀机压气机冷藏库12348空气压缩制冷理想循环空气压缩制冷理想循环vP PTs143243211-2：绝热压缩过程2-3：定压放热过程3-4：绝热膨胀过程4-1：定压吸热过程T3=T0T1T1T39空气压缩制冷空气压缩制冷理想循环计算理想循环计算kkkkkksspPPTTTTTTPPPPTTTTTTTThhhhhhwqhhhhwwwdtChhq/)1(12431243/)1(43/)1(121243124143124102431243210140412)(11111)()

6、()()()()()()()()(公式11-3a10讨论1、降低压缩机的增压比、降低压缩机的增压比P2/P1，制冷系数提高，制冷系数提高2、制冷量、制冷量q2=Cp（T1-T4）由于空气定压比热）由于空气定压比热小而较小；若要增加小而较小；若要增加q2的值，在的值，在T1与与T3一定一定时，必须降低时，必须降低T4而增加而增加P2/P1，制冷系数降低制冷系数降低3、为获得较低的温度，空气制冷压缩循环增、为获得较低的温度，空气制冷压缩循环增压比较大，造成压缩机与膨胀机负荷加重。压比较大，造成压缩机与膨胀机负荷加重。采用采用空气压缩回热循环空气压缩回热循环可以改善这一矛盾可以改善这一矛盾11冷却器

7、冷却水压气机冷藏库2346膨胀机回热器空气压缩回热循环空气压缩回热循环1512空气压缩制冷理想回热循环空气压缩制冷理想回热循环vP PTs163243211-2：回热器定压预热过程2-3：压缩机绝热压缩过程3-4-5：冷却器定压放热过程5-6：膨胀机绝热膨胀过程6-1：冷藏库定压吸热过程T3=T0T1T335565351311-3 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环蒸蒸汽汽压压缩缩制制冷冷循循环环装装置置冷凝器冷却风（水）节流阀压气机冷藏库123414蒸汽压缩制冷Cpu散热15土壤源热泵用于建筑空调供暖Because the ground stores the suns heat for rat

8、her long periods of time, the temperature of the cooling source stays constant, thereby ensuring high efficiency all year long.上庄基地实验室应用16节流阀压缩机蒸发器冷凝器热泵机组温室井水进水井水回水循环水泵潜水泵abcdefgh风机盘管i回灌水泵1718改进的蒸汽压缩制冷循环改进的蒸汽压缩制冷循环蒸蒸汽汽压压缩缩制制冷冷循循环环装装置置冷凝器冷却风（水）节节流流阀阀压缩机蒸发器（冷藏库）1234汽液分离器191T4s1=s2TsC2343s蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制

9、冷循环T-S图图124102120412)()(hhhhwqhhwwhhqcs20作业 11-1，3，82111-4 蒸汽喷射式制冷循环蒸汽喷射式制冷循环及吸收式制冷循环及吸收式制冷循环n自学2211-5 制冷剂及其热力学性质制冷剂及其热力学性质良好的制冷剂良好的制冷剂要求其热力学、物理化学性质满足。要求其热力学、物理化学性质满足。1 1、一定工况下蒸发器内制冷剂压力（及压缩机吸汽口压力）略大一定工况下蒸发器内制冷剂压力（及压缩机吸汽口压力）略大于大气压力，以免空气进入制冷系统。于大气压力，以免空气进入制冷系统。2 2、单位质量制冷量大，热容量大。单位质量制冷量大，热容量大。3 3、 制冷剂的

10、临界温度较高，节流损失小并提高制冷系数制冷剂的临界温度较高，节流损失小并提高制冷系数（COP）4 4、 制冷剂导热系数，放热系数大；密度、粘度小，使流动阻力制冷剂导热系数，放热系数大；密度、粘度小，使流动阻力小、传热效果好并减少压缩机功耗小、传热效果好并减少压缩机功耗5、要求制冷剂不可燃、无毒、物化性质稳定不分解，对设备无、要求制冷剂不可燃、无毒、物化性质稳定不分解，对设备无腐蚀性腐蚀性6、融油性、回油性好，消除润滑油膜的存在，提高传热效率，、融油性、回油性好，消除润滑油膜的存在，提高传热效率，提高提高（COP）23常常 用用 制制 冷冷 剂剂 参参 数数 比比 较较冷冷凝凝温温度度水水冷冷(

11、4 0 )风风 冷冷(5 4. 4 ) )空空调调工工况况制制 冷冷 剂剂种种类类组组 份份 及及 比比 例例蒸蒸 发发 温温 度度为为5的的 压压 力力 及及温温 度度 滑滑 移移温温 度度 滑滑 移移 、 压压 力力风风 冷冷水水 冷冷电电 冰冰 箱箱工工 况况(R 1 2 )O D PG W P1 0 0 y r替替 换换对对 象象能能否否直直接接替替 换换生生 产产 商商R 1 1C C L3F0 0 . 4 9 5 b a r0 1 . 7 3 5 b a r0 2 . 6 6 3 b arQ e= 1 6 8 . 5 k j/k gC o p = 5 . 3 7W = 2 2 .

12、7 K J/k g1 6 6 . 87 . 3 52 2 . 71 8 0 . 02 . 8 16 414 0 0 0R 1 2C C L2F20 3 . 6 2 6 b ar0 9 . 6 0 7 b ar0 1 3 . 4 8 1 b arQ e= 1 2 8 . 2C o p = 5 . 0 5W = 2 5 . 3 91 2 6 . 76 . 9 81 8 . 1 61 4 4 . 22 . 7 45 2 . 6 50 . 98 5 0 0R 2 2C H C L F20 5 . 8 3 80 1 5 . 3 3 50 2 1 . 4 6 b a rQ e= 1 7 0 . 7 2 2

13、C o p = 4 . 8W = 3 5 . 5 6 81 7 1 . 4 56 . 7 92 5 . 2 41 9 3 . 2 82 . 5 57 5 . 6 6 40 . 0 5 01 7 0 0R 1 1 3C C L2F C C L F20 0 . 1 8 8 b ar0 0 . 7 8 4 b ar0 1 . 2 7 2 b arQ e= 1 4 1 . 2C o p = 5 . 4 6W = 2 5 . 8 41 3 8 . 77 . 3 51 8 . 8 9 71 5 2 . 52 . 9 65 1 . 5 10 . 95 0 0 0R 1 1 4C C L F2C C L F2

14、0 1 . 0 6 2 b ar0 3 . 3 7 2 b ar0 5 . 0 0 4 b arQ e= 1 1 5 . 0 5 6C o p = 5 . 2 9W = 2 1 . 7 41 1 2 . 5 7 57 . 0 91 5 . 8 81 2 8 . 7 9 32 . 9 54 3 . 6 2 60 . 8 59 2 0 0R 1 2 3C H C L2C F30 0 . 4 1 1 b ar0 1 . 5 5 b ar0 2 . 4 3 8 b arQ e= 1 5 8 . 1 7 6C o p = 5 . 4W = 2 9 . 2 6 61 5 6 . 0 3 87 . 3 22

15、 1 . 3 0 31 7 1 . 5 0 22 . 9 25 8 . 7 0 20 . 0 29 3R 1 3 4 aC H2F C F30 3 . 4 9 6 b ar0 1 0 . 1 6 4 b ar0 1 4 . 6 9 6 b arQ e= 1 6 2 . 3 8C o p = 5 . 0W = 3 2 . 4 4 71 6 0 . 7 46 . 9 12 3 . 2 61 8 5 . 8 22 . 7 56 7 . 5 60 . 01 3 0 0R 4 0 5 AR 2 2 /1 5 2 a/1 4 2 b/c3 1 84 5 /7 /5 . 2 /4 2. 51 4 . 0 2

16、 6 9 b ar1 0 . 8 5 0 71 5 . 3 0 9Q e= 1 4 0 . 0 4C o p = 5 . 3 6W = 2 6 . 1 41 3 9 . 0 37 . 41 8 . 7 81 5 9 . 4 7 92 . 8 3 15 6 . 3 40 . 0 3 33 3 0 0G reen co o lR 4 1 1 BR 1 2 7 0 /2 2 /1 5 2 a1 . 5 /8 7 . 5 /11 . 01 5 . 7 7 3 b a r1 5 . 0 9 2 b ar 2 1 . 0 8 4 b ar Q e= 1 8 2 . 8 2C o p = 4 . 5 8W

17、= 3 9 . 9 21 8 3 . 3 06 . 8 1 52 6 . 8 9 72 0 6 . 3 62 . 6 37 8 . 4 7 70 . 0 4 51 4 4 0G reen co o lR 5 0 0R 1 2 /1 5 2 a7 3 . 8 /2 6 . 20 4 . 2 6 3 b a r0 1 1 . 3 5 6 b ar1 5 . 9 6 1 b ar Q e= 1 5 3 . 9 2C o p = 4 . 9 8W = 3 0 . 8 91 5 2 . 5 46 . 9 22 2 . 0 4 41 7 4 . 4 5 52 . 7 16 4 . 3 3 70 . 5 4

18、 55 2 1 0R 5 0 2R 2 2 /1 1 54 8 . 8 /5 1 . 20 6 . 6 7 6 b a r0 1 6 . 7 7 b ar2 3 . 1 1 4Q e= 1 1 4 . 7C o p = 4 . 6 7W = 2 4 . 5 41 1 4 . 3 9 66 . 5 61 7 . 4 3 81 3 5 . 9 5 42 . 6 15 1 . 9 9 50 . 1 8 04 5 1 024冷冷凝凝温温度度水水 冷冷 (40)风风冷冷(54.4) )空空调调工工况况制制冷冷剂剂种种类类组组份份及及比比例例蒸蒸发发温温度度为为5 的的压压力力及及温温度度滑滑移移温温度度

19、滑滑移移、压压力力风风冷冷水水冷冷电电冰冰箱箱工工况况(R12)ODP GWP100yr替替换换对对象象能能 否否直直 接接替替 换换生生产产商商R11CCL3F00.495bar01.735bar02.663barQe=168.5kj/kgCop=5.37W=22.7KJ/kg166.87.3522.7180.02.816414000R12CCL2F203.626bar09.607bar013.481barQe=128.2Cop=5.05W=25.39126.76.9818.16144.22.7452.650.98500R22CHCLF205.838015.335021.46barQe=17

20、0.722Cop=4.8W=35.568171.456.7925.24193.282.5575.6640.050 1700R113CCL2FCCLF200.188bar00.784bar01.272barQe=141.2Cop=5.46W=25.84138.77.3518.897152.52.9651.510.95000R114CCLF2CCLF201.062bar03.372bar05.004barQe=115.056Cop=5.29W=21.74112.5757.0915.88128.7932.9543.6260.859200R123CHCL2CF300.411bar01.55bar02.438barQe=158.176Cop=5