空调技术基础培训一章节制冷原理ppt课件

1、空调技术根底培训空调技术根底培训第一章第一章 制冷原理制冷原理Shenzhen McQuay Air Conditioning Co., Ltd.Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理一、一、 根本定律和概念根本定律和概念热力学第一定律：即能量守恒定律热力学第一定律：即能量守恒定律 Q = U + W其中：其中：Q 从外界吸入的热量从外界吸入的热量 U 内能的增量内能的增量 W 外界所作的功外界所作的功 热力学第二定律：热力学第二定律： 热不能够自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。热不能够自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。根本定律根本定律

2、Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理根本概念根本概念1. 温度：标志物体冷热的程度温度：标志物体冷热的程度 t ()= T (K) - 273.15 t F= 9/5 t + 322. 压力：单位面积上所遭到的垂直作用力即压强压力：单位面积上所遭到的垂直作用力即压强 Pa，MPa，bar, kgf/cm2 ，psia(g) 表压表压=绝对压力绝对压力 - 大气压力大气压力 真空度真空度=大气压力大气压力 - 绝对压力绝对压力3. 焓：焓：H=U+pV 工质内能与推进功的和工质内能与推进功的和 J 1kg工质的焓称为比焓工质的焓称为比焓 J/kg 4.

3、 比容：单位质量物质所占的容积比容：单位质量物质所占的容积 kg/m35. 比热比热: 单位质量物质升高单位质量物质升高1 吸收的热量吸收的热量 J/kg，Btu/lb. F 6. 干度：两相区中的工质气体的比份干度：两相区中的工质气体的比份 无量纲无量纲Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理单位转换单位转换Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理制冷机制冷机高温热源高温热源 Tc环境环境低温热源低温热源 To被冷却对象被冷却对象QcQoW =QoW(COP)根据热力学第一定律：根据热力学第一定律： Qo + W

4、 = Qk=QoToQkTk根据热力学第二定律：根据热力学第二定律：二、二、 制冷机热力学根本原理制冷机热力学根本原理= 1 +WQoTkTo所以所以1Tk / To - 1c =即即实际工质、可逆循环实际工质、可逆循环实践制冷机的实践制冷机的 (COP) 达不到达不到c存在效率要素存在效率要素 = / cShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理压焓图：压焓图：1. 等压线等压线2. 等焓线等焓线3. 等温线等温线4. 等熵线等熵线5. 等容线等容线6. 等干度线等干度线123456三、压焓图三、压焓图 温熵图温熵图Shenzhen McQuayR&am

5、p;D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理温熵图：温熵图：1. 等压线等压线2. 等焓线等焓线3. 等温线等温线4. 等熵线等熵线5. 等容线等容线6. 等干度线等干度线341256Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理四、四、 单级蒸汽紧缩式制冷的实际循环单级蒸汽紧缩式制冷的实际循环实际循环组成：实际循环组成：1. 紧缩机紧缩机 2. 冷凝器冷凝器 3. 节流安装节流安装 4. 蒸发器蒸发器 1234Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理123423421h4h1h2phq0w0pkp0对于最简单的实际循环或

6、称简单的饱和循环：对于最简单的实际循环或称简单的饱和循环：a. 分开蒸发器和进入紧缩机的制冷剂蒸气分开蒸发器和进入紧缩机的制冷剂蒸气 (1) 是处于蒸气压力下的饱和蒸气；是处于蒸气压力下的饱和蒸气；b. 分开冷凝器和进入膨胀阀的制冷剂液体分开冷凝器和进入膨胀阀的制冷剂液体 (3) 是处于冷凝压力下的饱和液体；是处于冷凝压力下的饱和液体；c. 紧缩机的紧缩过程紧缩机的紧缩过程 (1-2) 为等熵紧缩；为等熵紧缩；qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理d. 制冷剂经过膨胀阀节流制冷剂经过膨胀阀节流 (3-4) 时，其前、后焓值相等；时，其前、后焓值相等

7、；e. 制冷剂在蒸发制冷剂在蒸发 (4-1) 和冷凝和冷凝 (2-3) 过程中没有压力损失；过程中没有压力损失；f. 在各设备的衔接纳道中制冷剂不发生形状变化；在各设备的衔接纳道中制冷剂不发生形状变化；g. 制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。123423421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理图图1-4中各形状点及各个过程表达：中各形状点及各个过程表达：点点 1 表示制冷剂进入紧缩机的形表示制冷剂进入紧缩机的形状。状。它

8、是对应于蒸发温度它是对应于蒸发温度t0的饱和蒸气。的饱和蒸气。根据压力与饱各温度的对应关系，根据压力与饱各温度的对应关系，该点位于该点位于 p0 的等压线与饱和蒸气的等压线与饱和蒸气线线=1的交点上。的交点上。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理点点 2 表示制冷剂排出紧缩机的形状，表示制冷剂排出紧缩机的形状，也就是进冷凝器时的形状。也就是进冷凝器时的形状。过程线过程线 1-2 表示制冷剂蒸气在紧缩机中的等熵紧缩表示制冷剂蒸气在紧缩机中的等熵紧缩过程过程s1=s2，压力由蒸发压力，压力由蒸发压力 p0 升

9、高到冷凝压升高到冷凝压力力 pk 。因此该点可经过因此该点可经过 1 点的等熵线和压力为点的等熵线和压力为 pk 的等压的等压线的交点来确定。线的交点来确定。由于紧缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升由于紧缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点高，因此点 2 表示过热蒸气形状。表示过热蒸气形状。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理点点 3 表示制冷剂出冷凝器时的形状。表示制冷剂出冷凝器时的形状。它是与冷凝度它是与冷凝度 tk 所对应的饱和液体。所对应的饱和液体。过程线过程线 2-2-3 表示制

10、冷剂在冷凝器的冷却表示制冷剂在冷凝器的冷却2-2和和冷凝冷凝2-3过程。过程。由于这个过程是在冷凝压力由于这个过程是在冷凝压力 pk 不变的情况下进展不变的情况下进展的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气点界冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气点 2，然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体点凝成饱和液体点 3。因此，压力因此，压力 pk 的等压线和的等压线和 =0 的饱和液体线的交的饱和液体线的交点即为点点即为点 3 的形状。的形状。23421h4h1h

11、2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理点点 4 表示制冷剂出节流阀时的形状，也就是进入蒸表示制冷剂出节流阀时的形状，也就是进入蒸发器时的形状。发器时的形状。过程线过程线 3-4 表示制冷剂在经过节流阀时的节流过程。表示制冷剂在经过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压力由在这一过程中，制冷剂的压力由 pk 降到降到 po，温度，温度由由tk 降到降到 to 并进入两相区。并进入两相区。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示示 3-4 过程。过程。23421h4h1h2p

12、hq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理过程线过程线 4-1 表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。由于这一过程是在等温、等压下进展的，液体制冷由于这一过程是在等温、等压下进展的，液体制冷剂汲取被冷却介质的热量即制冷而不断气化，剂汲取被冷却介质的热量即制冷而不断气化，制冷剂的形状沿等压线制冷剂的形状沿等压线 po 向干度增大的方向变化，向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的形状又重新回到进入紧缩机前的形这样，制冷剂的形状又重新回到进入紧缩机前的形状点状点 1

13、，从而完成一个完好的实际制冷循环。，从而完成一个完好的实际制冷循环。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理单级蒸气紧缩式制冷循环温熵图表示单级蒸气紧缩式制冷循环温熵图表示123423421s3 s4s1TsTdTkToShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理根据热力学第一定律，假设忽略位能和动能的变化，根据热力学第一定律，假设忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为稳定流动的能量方程可表示为 Q + P = qm (h2 - h1) Q 和和 P 是单位时间内

14、加给系统的热量和功是单位时间内加给系统的热量和功qm是流进或流出该系统的稳定质量流量是流进或流出该系统的稳定质量流量h是比焓是比焓下标下标 1 和和 2 分别表示流体流进和分开系统的形状点分别表示流体流进和分开系统的形状点23421h4h1h2phq0w0pkp0qk五、单级蒸气紧缩式制冷实际循环的热力计算五、单级蒸气紧缩式制冷实际循环的热力计算Shenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理1. 节流阀节流阀制冷剂液体经过节流孔口时绝热膨制冷剂液体经过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功，胀，对外不作功， Q = 0， P = 0，故故 P = 0 = qm (h4

15、 h3) h4 = h323421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理2. 紧缩机紧缩机假设忽略紧缩机与外界环境所交换假设忽略紧缩机与外界环境所交换的热量的热量 Q = 0， 故故P0= qm (h2 - h1) 式中式中 (h2 - h1)表示紧缩机每紧缩并表示紧缩机每紧缩并保送保送1kg制冷剂所耗费的功，称为制冷剂所耗费的功，称为实际比功，用实际比功，用 w0 表示。表示。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理3. 蒸发器蒸

16、发器被冷却物体经过蒸发器向制冷剂传被冷却物体经过蒸发器向制冷剂传送热量送热量Q0，由于蒸发器不作功，由于蒸发器不作功，P = 0 ，故故Q0 = qm (h1 h4) = qm (h1 h3)式中式中 (h1 h4) 称为蒸发器单位热称为蒸发器单位热负荷，用负荷，用 q0 表示。它表示表示。它表示1kg制制冷剂蒸气在蒸发器中吸收的热量。冷剂蒸气在蒸发器中吸收的热量。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuayR&D 系列培训系列培训-制冷原理制冷原理4. 冷凝器冷凝器假设制冷剂在冷凝器中外界放出热假设制冷剂在冷凝器中外界放出热量为量为Qk，由于冷凝器不作功，由于冷凝器不作功，P = 0故故Qk = qm (h2 h3) 式中式中 (h2 h3) 称为冷凝器单位热称为冷凝器单位热负荷，用负荷，用 qk 表示。它表示表示。它表示1kg制制冷剂蒸