7.制冷原理-史红

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1、制冷原理---讲师：史红1一、基本定律和概念热力学第一定律：即能量守恒定律Q=ΔU+W其中：Q从外界吸入的热量ΔU内能的增量W外界所作的功热力学第二定律：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。基本定律2基本概念1.温度：标志物体冷热的程度t(℃)=T(K)-273.15tF=9/5t℃+32°2.压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）Pa，MPa，bar,kgf/cm2，psia(g)表压=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力3.焓：H=U+pV工质内能与推动功的和J1kg工质的焓称为比焓J/kg4.比容：单位质量物质所占的容积kg/m35.

2、比热:单位质量物质升高1℃吸收的热量J/kg℃，Btu/lb.ºF6.干度：两相区中的工质气体的比份无量纲3单位转换4制冷机高温热源Tc（环境）低温热源To（被冷却对象）QcQoWε=QoW(COP)根据热力学第一定律：Qo+W=Qk=QoToQkTk根据热力学第二定律：二、制冷机热力学基本原理=1+WQoTkTo所以1Tk/To-1εc=即（理论工质、可逆循环）实际制冷机的ε(COP)达不到εc存在效率因素η=ε/εc5压焓图：1.等压线2.等焓线3.等温线4.等熵线5.等容线6.等干度线123456三、压焓图温熵图6温熵图：1.等压线2.等焓线3.等温线4.等熵线5.等

3、容线6.等干度线3412567四、单级蒸汽压缩式制冷的理论循环理论循环组成：1.压缩机2.冷凝器3.节流装置4.蒸发器1234812342342‘1h4h1h2phq0w0pkp0对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环）：a.离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气(1)是处于蒸气压力下的饱和蒸气；b.离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；c.压缩机的压缩过程(1-2)为等熵压缩；qk9d.制冷剂通过膨胀阀节流(3-4)时，其前、后焓值相等；e.制冷剂在蒸发(4-1)和冷凝(2-3)过程中没有压力损失；f.在各设备的连接管道中制冷剂不发生状态变化；g.制

4、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。12342342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk10图1-4中各状态点及各个过程叙述：点1表示制冷剂进入压缩机的状态。它是对应于蒸发温度t0的饱和蒸气。根据压力与饱各温度的对应关系，该点位于p0的等压线与饱和蒸气线（χ=1）的交点上。2342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk11点2表示制冷剂排出压缩机的状态，也就是进冷凝器时的状态。过程线1-2表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程（s1=s2），压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。因此该点可通过1点的等熵线和压力为pk的等压线的

5、交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点2表示过热蒸气状态。2342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk12点3表示制冷剂出冷凝器时的状态。它是与冷凝度tk所对应的饱和液体。过程线2-2’-3表示制冷剂在冷凝器的冷却（2-2‘）和冷凝（2’-3）过程。由于这个过程是在冷凝压力pk不变的情况下进行的，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2‘），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3）。因此，压力pk的等压线和χ=0的饱和液体线的交点即为点3的状态。2342‘1h4h1

6、h2phq0w0pkp0qk13点4表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。过程线3-4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压力由pk降到po，温度由tk降到to并进入两相区。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示3-4过程。2342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk14过程线4-1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、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量（即制冷）而不断气化，制冷剂的状态沿等压线po向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前

7、的状态点1，从而完成一个完整的理论制冷循环。2342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk15单级蒸气压缩式制冷循环温熵图表示12342342‘1s3s4s1TsTdTkTo16根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为Q+P=qm(h2-h1)Q和P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h是比焓下标1和2分别表示流体流进和离开系统的状态点2342‘1h4h1h2phq0w0pkp0qk五、单级蒸气压缩式制冷理论循环