冰机制冷原理课件

1、关于冰机制冷原理1第1页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四制 冷 原 理2第2页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四基本热力学术语压焓图利用压焓图分析制冷循环影响制冷效果的因素了解制冷系统常见组件及其工作原理培训目标：3第3页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四温度压力热量饱和温度饱和压力一. 基本热力学术语4第4页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四华氏温度和摄氏温度的转换: F转化为: 转化为F5第5页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四华氏温度和摄氏温度的转换=1.8+32=(-32)/

2、1.8 / 1.86第6页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四绝对压力海平面上1大气压：101325 Pa14.7 psia1 Bar760 mm Hg压 力7第7页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四表压= 绝对压力 大气压力真空度= 大气压力 绝对压力表压（相对压力）和真空度8第8页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四热量：物质含有热能的量度。 单位：焦耳。热量传递的两种形式：显然传热潜热传热热 量9第9页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四显 热加热水显热：物质不发生相变，仅由于温度改变而吸收/放出的热量。比

3、热：单位质量物质升高单位温度所需的热量（kj / kg）。水的比热：1卡/ 克 4.2 kj / kg1Btu/lb. F10第10页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四潜热潜热：由于物质发生相变，而传递的热量。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：单位质量气体冷凝成液体时所 释放的热量。 举例：在24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（3.516 kw）。11第11页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四液态气态相变过程中，物质的三种状态： 过冷态（纯液态） 显热传热 饱和态（气液混合态） 潜热

4、传热 过热态（纯气态） 显热传热12第12页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四加热水大气过冷液体过冷态（纯液态）13第13页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四饱和态（气液混合态）：某种物质当其处于气液状态共存时，称这种物质处于饱和态。当物质处于饱和态时，若压力维持不变，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（压力）为该压力（温度）对应的饱和温度（压力）。100标准大气压14第14页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四标准大气压饱和态（气液混合态）举例: 在一个标准大气压下，水的饱和温度（沸点）为100 。

5、10015第15页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四升高饱和温度的方法升高系统压力水沸腾举例：高压锅通过加热密封锅体使锅内压力升高。此时与该压力对应的饱和温度也升高。水的饱和温度（沸点）升高意味着水在100仍为过冷液体态。3 psig230 F 16第16页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四水沸腾举例：真空泵将空气抽出容器。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。真空度 29.67” 40 F 真空泵 降低饱和温度的方法降低系统压力17第17页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四不同制冷

6、剂饱和温度-饱和压力对应表18第18页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四饱和温度、饱和压力试查表得出R22在4和40时的饱和压力（pa）饱和温度/压力表的使用红色：真空度（in.Hg）黑色：表压力（psig）19第19页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四二. 压 - 焓图 20第20页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力 焓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二. 压 - 焓图 21第21页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓气液混合饱和液体线饱和气体线临界点:无气液

7、共存现象二. 压 - 焓图 22第22页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓100% 液体二. 压 - 焓图 23第23页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓100% 气体二. 压 - 焓图 24第24页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四压 - 焓图等温线 压 力焓等温线：过冷液体区为垂直线，两相区为水平线，过热区几乎为垂线。思考：A,B,C,D四点温度谁高，谁低？ABCD40609025第25页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四压 - 焓图等熵线 压 力焓 等熵线等熵线：向右上方倾斜的曲线

8、0.280.2926第26页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四压 - 焓图等容线 压 力焓 等容线等容线：向右上方倾斜的曲线，斜率比等熵线平坦。2.03.027第27页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四压 - 焓图（R22）28第28页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四蒸发器冷凝器截流元件压缩机冷却塔制冷剂的制冷循环末端设备冷却水冷冻（盐）水或工艺介质三. 利用压焓图分析制冷循环29第29页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的蒸发过程 压 力焓蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发制冷

9、剂进入蒸发器：A点A30第30页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力 焓制冷剂从工艺介质吸收热量制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发A31第31页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力 焓制冷效果制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程制冷量?蒸发器中的蒸发过程 等压蒸发AB制冷剂离开蒸发器：B点32第32页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四制冷循环分析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 压 力ABC等熵压缩：理想的可逆压缩过程，没有能量损失，

10、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）。hBhC33第33页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓制冷剂进入冷凝器的状态点为C点，离开冷凝器的状态点为D点。制冷剂把热量传给冷却水，自身能量降低，体现为焓值由hC降到Hd.制冷循环分析3.制冷剂在冷凝器中的等压冷凝过程ADCBhDhC34第34页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓节流装置热力膨胀阀固定孔板可变孔板制冷循环分析4. 制冷剂在节流装置中的等焓过程 压 力ADBC节流过程等焓过程： 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

11、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35第35页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓冷凝器压缩机节流装置蒸发器制冷剂从工艺介质吸收热量制冷剂向冷却水释放热量制冷循环36第36页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓(h)节流装置制冷循环分析能量分析冷凝器压缩机蒸发器ABCD单位制冷剂从工艺介质吸收

12、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 h3 h2h1制冷系数（COP） 代价制冷能力单位制冷剂压缩功 h3h237第37页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四四. 影响制冷效果的因素 供液过冷（过冷度） 吸气过热（过热度） 蒸发压力及冷凝压力对制冷效果的影响38第38页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四1. 供液过冷对制冷效果的影响压力焓蒸发冷凝 压缩节流装置没有过冷过冷度对应的饱和温度离开冷凝器的制冷剂温度39第39页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四压力焓过冷度冷凝过冷对制冷效果的影响：1.

13、 提高制冷量：BA BA2. 减少制冷剂在节流元件处产生的闪发气体（由于压力降低而导致的小部分制冷剂蒸发），避免“气蚀”对节流装置的影响。ABA12过冷度（）：T1T21. 供液过冷对制冷效果的影响40第40页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压力 焓过热 在蒸发器中发生（干式蒸发器），称为有效过热。 在吸气管道中产生，称为无效过热。无效过热时： 单位质量功耗增大 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. 吸气过热对制冷效果的影响41第41页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓 吸

14、气比容不变(2点)，制冷剂质量流量不变。 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（由3-2增加到3-2） COP 值降低3. 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1-2-3-442第42页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四 压 力焓 吸气比容增大，制冷剂 质量流量减小。 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（由原来的3-2，增大到3-2 ）。 COP值降低。4. 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1-2-3-443

15、第43页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四制冷系统常见组件 压缩机 冷凝器 节流装置 蒸发器44第44页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四制冷压缩机的主要类型滚动转子式压缩机容积型速度型往复式（活塞式）回转式涡旋式螺杆式离心式轴流式45第45页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四两种类型压缩机的工作方式： 容积型压缩机：通过缩小置于密闭空间中蒸气的体积，提高蒸气压力的压缩机。也称为正压置换式压缩机。 速度型压缩机：首先通过离心等方式提高制冷蒸气的运动速度（提高动能/动压），其次再将速度（动能/动压）转化为蒸气压力（势能/静压），最

16、终实现提高蒸气压力的功能。制冷压缩机的工作方式46第46页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四根据冷却介质的不同，冷凝器可以分为以下几类：风冷冷凝器水冷冷凝器蒸发式冷凝器管壳式冷凝器套管式冷凝器冷凝器的分类47第47页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四水冷-冷凝器壳管式冷却水85冷却塔过冷器中间支撑板管内走水 空气湿球温度28冷却水进水温度32水冷冷凝器 管壳式48第48页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四蒸发冷却式冷凝器风机挡液板冷凝盘管喷水管49第49页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四通过节流，使液态制

17、冷剂由高压变为低压。常见的节流设备包括：热力膨胀阀浮球阀孔板电子膨胀阀节流设备50第50页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四满液式蒸发器直膨式蒸发器 热虹吸式蒸发器蒸发器的分类配独立气液分离器的双壳式蒸发器气液分离器内置式Kettle 蒸发器半管束式蒸发器51第51页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四满液式蒸发器配独立气液分类器的双桶式蒸发器液态制冷剂入口气态制冷剂出口冷冻水入口冷冻水出口独立的气液分离器52第52页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四满液式蒸发器冷冻水入口冷冻水出口液态制冷剂入口气态制冷剂出口内置的气液分离空间配有内置式气液分离空间的 Kettle 蒸发器53第53页，共58页，2022年，5月20日，14点13分，星期四满液式蒸发器满液式半管束蒸发器制冷剂在管外侧冷冻水在管内侧冷冻水挡液板挡液板54第54页，共58页，2022年，5月20