制冷机制冷原理 - 图文-

1、HVAC服务技术人员（FLSP）培训 服 ）培训 制冷原理 部展 发和习 学区洲亚 1 培训目标 一. 利用热力学定律，分析制冷循环能量关系。 二. 利用热力学术语（温度、压力、热量、饱和温 度、 饱和压力）描述制 冷循环。 三. 利用压焓图分析制冷循环 五. 分析影响制冷效果的主要因素 部展 发和习 学区洲亚 2 一 基本热力学定律 热力学第一定律： 能量既不能创生，也不能消亡， 它只能从物体的一部分传至另一 部分，或从一种形式转变成另一 种形式。 各种能量是可以相互转换的。 制冷过程中电能转化为机械能， 机械能转化为热能。 部展 发和习 学区洲亚 3 一 基本热力学定律 热力学第二定律 热

2、量只能自发地从高温物体 热量只能自发地从高温物体 自发 流向低温物体。 流向低温物体。 部展 发和习 学区洲亚 4 二. 基本热力学术语 温度 压力 热量 饱和温度 饱和压力 部展 发和习 学区洲亚 5 亚洲区学习和发展部 6华氏温度和摄氏温度的转换: F转化为转化为: 转化为F 亚洲区学习和发展部 7华氏温度和摄氏温度的转换=×1.8+32=(-32/1.8=/ 1.8例题例题:100= ?32= ?2=?= 212= 0 = 3.6 亚洲区学习和发展部 8绝对压力海平面上1大气压大气压:101325 Pa14.7 psia1 Bar760 mm Hg压力思考思考:绝对压绝对压力的

3、最低力的最低值为多少多少?亚洲区学习和发展部 9表压= 绝对压力-大气压力真空度= 大气压力-绝对压力表压表压(相对压力相对压力和真空度思考思考:真空度的最大值为多少真空度的最大值为多少?亚洲区学习和发展部 10 热量亚洲区学习和发展部 11显热水显热显热:物质不发生相变物质不发生相变,仅由于温度改变而吸收/放出的热量的热量。比热比热:单位质量物质升高单位温度所需的热量单位质量物质升高单位温度所需的热量(kj / kg 。水的比热水的比热:1卡/ 克=4.2 kj / kg =1Btu/lb. ºF 举例举例:1kg 水从60加热到70吸收的显热量为多少?亚洲区学习和发展部 12潜热

4、潜热潜热:由于物质发生相变由于物质发生相变,而传递的热量而传递的热量。气化潜热量气化潜热量:单位质量液体蒸发成气体时所吸收的热量。冷凝潜热量冷凝潜热量:单位质量气体冷凝成液体时所释放的热量热量。举例举例:在24小时内小时内,将1吨(2000磅0的冰融化成0的水,所吸收的热量为1冷吨冷吨(3.516 kw 。亚洲区学习和发展部 13液态液态-气态相变过程中气态相变过程中,物质的三种状态物质的三种状态:过冷态(纯液态显热传热饱和态(气液混合气液混合态态潜热传热 过热态过热态(纯气态显热传热亚洲区学习和发展部 14 大气亚洲区学习和发展部 15饱和态饱和态(气液混合态气液混合态:某种物某种物质当其处

5、于气液状态共存时质当其处于气液状态共存时,称这种物质处于饱和态这种物质处于饱和态。当物质处于饱和态时当物质处于饱和态时,若压力维持不变持不变,则温度也恒定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,我们称该温度我们称该温度(压力压力为该压力压力(温度温度对应的饱和温度(压力压力。100标准大气准大气压压亚洲区学习和发展部 16 饱和态饱和态(气液混合态气液混合态举例: 在一个标准大气压下在一个标准大气压下,水的饱和温度温度(沸点沸点为100。100亚洲区学习和发展部 17升高饱和温度的方法举例举例:高压锅通过加热密封锅体使锅内压力升高体使锅内压力升高。此时与该压力对应的饱和温度也升

6、高压力对应的饱和温度也升高。水的饱和温度水的饱和温度(沸点沸点升高意味着水在100仍为过冷液体态。 3 psig 230 F亚洲区学习和发展部 18水沸腾举例举例:真空泵将空气抽出容器空气抽出容器。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就能烧开就能烧开。真空度29.67” 40 F 真空泵降低饱和温度的方法降低饱和温度的方法降低系统压力降低系统压力亚洲区学习和发展部 19不同制冷剂饱和温度-饱和压力对应表亚洲区学习和发展部 20饱和温度饱和温度、饱和压力试查表得出R22在4和40时的饱和压力时的饱和压力(pa 饱和温度/压力表的使用红色红色:真空度真空度(i

7、n.Hg 黑色黑色:表压力表压力(psig 亚洲区学习和发展部 21转化为F:40F查表值查表值:68.5psig(表压转化为pa:472293.8pa (表压绝对压力pa:573618.8pa转化为F:104F查表值查表值:207.7psig(表压转化为pa:1432049.96pa (表压绝对压力pa:1533374.96pa亚洲区学习和发展部 22单位转换表亚洲区学习和发展部 23三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 24压力 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三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 25 三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 26 焓三. 压-焓图亚洲区学习

8、和发展部 27 焓气体三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 28等温线等温线:过冷液体区为垂直线垂直线,两相区为水平线,过热区几乎为垂线。思考思考:A,B,C,DA,B,C,D四点温四点温度谁高度谁高,谁低谁低?焓 三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 29压力焓等熵线等熵线等熵线:向右上方倾斜的曲线0.280.29三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 30压力焓等比容线等比容线等比容线:向右上方倾斜的曲线方倾斜的曲线,斜率比等熵线平坦率比等熵线平坦。2.03.0三. 压-焓图亚洲区学习和发展部 31压-焓图焓图(R22亚洲区学习和发展部 32 四. . 利用压焓图分析制冷循环利用压焓图分析制冷循环亚洲区

9、学习和发展部 焓蒸发器中的蒸发过程等压蒸发制冷剂进入蒸发器制冷剂进入蒸发器:A 点亚洲区学习和发展部 等压蒸发亚洲区学习和发展部 焓亚洲区学习和发展部 36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 。hBhC亚洲区学习和发展部 37制冷循环分析2.制冷剂在压缩机内的等熵压缩过程 思考思考:1.制冷剂经过压缩机后(从B 点进入点进入,从C 点离开点离开,热热力参数力参数(温度温度、压力、焓及热工状态如何发生变化态如何发生变化?2.B

10、 、C 之间的焓差和压缩机压缩功,电机耗电量之间存在什么关系么关系?亚洲区学习和发展部 38 ,离开冷凝器的状态点为。:D 点处于什么状态点处于什么状态:过?饱和饱和?过热过热?自身能量降低自身能量降低,体现为hC 降到Hd.亚洲区学习和发展部 39制冷循环分析制冷循环分析4. 4. 制冷剂在节流装置中的等焓过程制冷剂在节流装置中的等焓过程 焓节流装置节流过程节流过程-等焓过程等焓过程: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

11、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。亚洲区学习和发展部 40制冷循环 焓亚洲区学习和发展部 41制冷循环分析制冷循环分析能量分析 焓(h单位制冷剂从冷冻水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=h1 h2 h3h2-h1(COP =代价制冷效果h3-h2+=亚洲区学习和发展部 42 -蒸发温度-冷却水出水温度小温差取决于换热器性能,该例中小温差均为3。亚洲区学习和发展部 43五. 影响制冷效果的因素排液过冷排液过冷(过冷度过冷度吸气过热吸气过热(过热度过热度蒸发压力及冷凝压力对制

12、冷效果的影响亚洲区学习和发展部 441. 1. 排液过冷对制冷效果的影响排液过冷对制冷效果的影响 焓置过冷度过冷度=对应的饱和温度和温度-离开冷凝器的制冷剂温度亚洲区学习和发展部 45 焓1. 1. 排液过冷对制冷效果的影响排液过冷对制冷效果的影响亚洲区学习和发展部 462. 2. 吸气过热对制冷效果的影响吸气过热对制冷效果的影响需要一定过热度的原因: 避免液态制冷剂进入压缩机会造成压缩机“液击” 焓焓亚洲区学习和发展部 47压力焓过热在蒸发器中发生在蒸发器中发生(干式蒸发器干式蒸发器,称为有效过称为有效过热。在吸气管道中产生在吸气管道中产生,称为无效过热称为无效过热。无效过热时无效过热时:单

13、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. 2. 吸气过热对制冷效果的影响吸气过热对制冷效果的影响亚洲区学习和发展部 48压力焓吸气比容不变(2点,制冷剂质量流量不变量流量不变。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消耗的压缩功率增大(由3-2增加到3-2COP 值降低3. 3. 冷凝温度升高对制冷效果的影响冷凝温度升高对制冷效果的影响2114433制冷循环由原来的1-2-3-4, 变为1-2-3-4亚洲区学习和发展部 49压力焓吸气比容增大吸气比容增大,制冷剂质量流量减小流量减小。单位质量制冷剂制冷效果降低(由原来的2-1降为2-1。压缩功增大压缩功增大(由原来的3-2,增大到3-2。COP 值降低值降低。4. 4. 蒸发温度降低对制冷效果的影响蒸发温度降低对制冷效果的影响2134123制冷循环由原来的1-2-3-4, 变为1-2-3-4亚洲区学习和发展部 50练习试在压焓图上试在压焓图上(R-22描绘某制冷系统在下表所示工况下的制冷循