制冷与低温技术原理—第3章节蒸气压缩式制冷-单级蒸气压缩制冷循环

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1、制冷与低温技术原理第3章蒸气压缩式制冷第3章蒸气压缩式制冷主要内容：单级蒸气压缩式制冷的理论循环单级蒸气压缩式制冷的实际循环蒸气压缩式制冷中的制冷剂多级蒸气压缩式制冷循环复叠式蒸气压缩制冷循环1.系统组成：压缩机，节流阀，蒸发器和冷凝器等主要设备及辅助设备（过滤器，油分离器，储液器）。3.1.1特点及工作过程3.1单级蒸气压缩式制冷的理论循环压-焓图温-熵图3.1.2制冷剂的状态图压-焓图：1点，2线，3区，5态，6等参数线簇。2线3区5态1点临界点(criticalpoint)下临界线:不同压力下饱和液体状态

2、上临界线：不同压力下干饱和蒸汽状态液相区(liquidregion)汽液两相区(liquid-vaporregion)汽相区(vaporregion)未饱和液体，饱和液体，湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽。6等参数线簇(压-焓图）等压线---水平线；等焓线---垂直线；等温线---液相区：几乎为垂直线，两相区：水平线，气相区：向下方弯曲的倾斜线；等熵线---向右上方倾斜的实线；等容线---向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；等干度线---只存在于湿蒸气区。高温热源TH和低温热源TL温度恒定，制冷剂在相变过程中与热

3、源之间没有传热温差，蒸发温度To=TL，冷凝温度TK=TH；制冷剂除在蒸发器和冷凝器外，在整个循环的其它流动过程中与外界不发生热交换。制冷剂离开蒸发器的状态为饱和蒸气，离开冷凝器的状态为饱和液体；制冷剂除在压缩机和膨胀阀处发生压力升降外，在整个循环的其它流动过程中没有压力损失；压缩机的压缩过程为等熵压缩过程；制冷剂流过节流装置时，速度变化小，可忽略不计；制冷剂在设备的连接管道中不发生状态变化。1.简单的理论循环假设3.1.3单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环2.理想循环在坐标图上的描述工作过程（1）1-2压缩机中

4、干饱和蒸汽等熵压缩过程；（2）2-3冷凝器中过热蒸汽等压冷却及冷凝过程；（3）3-4节流阀中饱和液体绝热节流过程；（4）4-1蒸发器中湿蒸汽等温等压汽化过程。（2）2点：压缩机压缩后的排气状态，对应于冷凝压力下的过热蒸汽。各点对应状态（1）1点：制冷剂进入压缩机的状态，对应于蒸发温度To下的饱和蒸汽。（3）3点：制冷剂在冷凝器出口处的状态，是与冷凝温度TK对应的饱和液体。（4）4点：节流后流出节流阀，进入蒸发器的状态，为湿饱和蒸汽状态。坐标图中的表示课堂问题1：不可逆绝热过程熵变如何？课堂问题2：理论循环是否是

5、可逆循环？理论依据：热力学第一定律（开口系统稳定流动的能量守恒方程式）3.理想循环特性（1）蒸发过程和单位制冷量制冷量：制冷剂通过蒸发器时从低温热源吸收的热量。单位质量制冷量：1kg制冷剂在蒸发器中从低温热源吸收的热量。式中：qm—制冷剂的质量流量。说明制冷量制冷剂的质量流量制冷剂进出蒸发器的焓差与压缩机的尺寸和转速有关与制冷剂的种类和工作条件有关单位容积制冷量：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按压缩机吸气状态）所制取的冷量。制冷剂的质量流量：式中：v1—压缩机入口处状态点1的比体积。式中：qvh—压缩机的理论输

6、气量，m3/s。（2）压缩过程和比功理论比功：压缩机每压缩和输送1kg制冷剂所消耗的压缩功。压缩机功率：容积比功：压缩机每压缩和输送1m3制冷剂（按压缩机吸气状态）所消耗的压缩功。与制冷剂的种类和工作条件有关压缩机的压力比：循环中压缩机的排气压力与吸气压力之比。压缩机的排气温度T2：制冷剂气体压缩终了的温度。（3）冷凝过程和冷凝器的热负荷冷凝器单位热负荷：1kg制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。（4）节流过程节流过程特点节流前后焓值不变；但节流过程非等焓过程。节流过程是不可逆过程。。节流时绝热膨胀，对外不作功。。

7、整个循环比功与压缩机的理论比功相等。节流后4状态点焓值干度比体积（6）循环效率（热力完善度）：（5）制冷系数：总结运用某种制冷剂时：蒸发压力po，冷凝压力pk反映系统的压力水平；压力比，压力差和排气温度反映压缩机的工作条件；单位制冷量，单位容积制冷量反映制冷能力，COP反映制冷循环的经济性。制冷机的性能制冷量Ф0压缩机功率P循环的性能系数COP影响理论循环特性的因素：（1）热源的温度；（2）制冷剂的性质。理论循环的意义：（1）是实际循环的基准和参照，用于分析研究实际循环的各种不完善因素和作出相应改进。（2）用于

8、评价制冷剂。相同Tk，To条件下，通过不同制冷剂的理论循环特性比较，可以评价它们在热力性质方面的适宜程度。理论循环是不可逆循环。4.理想循环的意义影响实际循环的因素3.2单级蒸气压缩式制冷的实际循环高温热源和低温热源为变温热源，热源与制冷剂的传热为有限温差传热。外部条件内部条件制冷剂液体过冷和蒸气过热的影响；冷凝器，蒸发器和连接各设备的管道中因制冷剂流动而产生压降，制冷剂通过管道与外界