第五、六讲 蒸汽压缩制冷循环

1、浙江工业大学 浙江工业大学 在图(a)中,q0以面积5'-5-b-c表示,在图(b)中,q0以线段5'-5表示.因 两个循环的理论比功w 0相同,过冷循环的制冷系数 要大. 比无过冷循环的制冷系数 = (a)过冷循环在T-s图上的表示 (b)过冷循环在lgp-h图上的表示 (h1 h4 ) + (h4 h4 ) = h2 h1 0 + c t h2 h1 与无过冷的循环1-2-3-4-5-1相比,过冷循环的单位制冷量的增加量为 由于节流后蒸汽量减少,参与汽化制冷的液体量增加,所以制冷量增加,单 位压缩功不变,制冷系数增大.理论上,采用液体过冷提高了性能,但成本 也增大,所以经济

2、性不一定提高. q 0 = h5 h5 = h4 h4 19 20 浙江工业大学 浙江工业大学 (4)吸入蒸气的过热 压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度 时,称为过热.具有吸气过热的循环,称为过热循环. q0 = h1' h1 q0 > 0 w 0 = ( h 2' h1' ) ( h 2 h1 ) 由制冷剂的lgp-h图我们可以得到,在过热区,过热度越大,其等熵线的斜 率越小,得 w 0 > 0 有效过热循环的制冷系数可表示为 (a)过热循环在T-s图的表示 (b)过热循环在lgp-h图上的表示 = 22 ' q0 q +

3、 q 0 = 0 w w 0 + w 0 图中1-1是吸气的过热过程,其余与基本循环相同. 21 对制冷系数的影响取决于制冷剂的特性! 浙江工业大学 浙江工业大学 无用过热: 原因:蒸发器出来的低温蒸汽进入压缩机之前,在压缩机吸入管道中从周围环 境吸热 结果:制冷量不变,压缩机的排气温度升高,进气比体积增大,压缩机容量增 大,比功增加;冷凝器负荷变大;压缩机一定的情况下,制冷量减少,制冷系 数降低. 措施:为了减少有害过热,在压缩机吸气管上包隔热材料 有效过热的过热度对制冷系数的影响 过热度对排气温度的影响 过热度 0 30 23 实际情况:需要一定的过热度,5-10°C的过热度,以

4、防止制冷剂液体进入压缩 机,使压缩机产生液击. R22 55.9 86.3 NH3 93.0 131.5 24 R502 45.3 73.9 R600a 37.4 65.7 R290 44.4 72.1 R134a 44.1 72.9 4 浙江工业大学 浙江工业大学 (4) 根据循环的性能系数最佳选择中间压力 作出性能系数中间温度曲线,COP()tm (3) 用经验公式直接计算最佳中间压力 对于两级氨制冷循环,拉赛(A.Rasi)提出了较为简单的最佳中间温度 计算式: tm=0.4tk+ 0.6to+3 式中,tm , tk和to分别表示中间温度,冷凝温度和蒸发温度,单位均为. 上式不只适用于

5、氨,在-4040温度范围内,对于R12也能得到满意的 结果. 最佳中间温度的确定 61 62 浙江工业大学 浙江工业大学 第三节 复叠式蒸汽压缩制冷循环 第三节 复叠式蒸汽压缩制冷循环 定义 由两个(或数个)不同制冷剂工作的单级(也可以是多级)制冷系统 组合而成. 当制冷温度低于-70°C时,采用两种(或多种)制冷剂的制冷系统,低 温制冷剂+中温制冷剂(不同的制冷剂,适宜工作的温度温区是不同的) 原因制冷剂性质制约 * 制冷温度(蒸发温度)的下降是有限的: T0 Tk - T0 制冷剂临界点Tc 标准沸点Tb的温度范围是有限的 R12,R22(中温制冷剂):-80°C时,蒸

6、发压力(饱和压力)<0.01MPa R717(中温制冷剂):-77.70°C时,凝固 当制冷温度较低时,蒸发压力过低给两级压缩制冷循环带来一些限制: (1)蒸发器与外界压差大,空气容易渗入系统,影响系统正常工作; (2)吸气比体积大,气缸吸入的气体量小,压缩机气缸尺寸大; (3)对于活塞式压缩机,吸气压力过低,压缩机无法正常工作. 因此,当制冷温度低于-70°C时,采用两种制冷剂的制冷系统. 产生矛盾 不存在一种制冷剂,既有很高的临界温度,又有很低的沸点温度 将总的制冷循环温差分割为2个或多个区段,每个区段使用性质相宜的制冷剂 高/中沸点制冷剂负责高温区段的制冷 低沸

7、点制冷剂负责低温区段的制冷 63 64 浙江工业大学 最低 蒸发温度 -80 制冷剂 R22-R23 R507-R23 R290-R23 -100 R22-R23 R507-R23 R22-R1150 R507-R1150 -120 R22-R1150 R507-R1150 R22-R23-R50 R507-R23-R50 65 浙江工业大学 制冷循环型式 R22单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式循环 R507单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式循环 R290两级压缩R23单级压缩组合的复叠式循环 R22两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式循环 R22两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环 R22两级压缩R1150两级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩R1150两级压缩组合的复叠式循环 R22