第四章—蒸气压缩式制冷09.ppt

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1、第三章蒸气压缩式制冷液体蒸发制冷的特征利用制冷剂液体在气化时产生的吸热效应制冷。热源的温度决定制冷剂吸热和排热的温度和压力，相应地决定了制冷循环中高低压侧的压力和压力比。蒸气压缩式制冷机结构紧凑，制冷温度和制冷量范围大，在较宽的制冷温度范围内具有较高的循环效率。本章重点介绍蒸气压缩式制冷循环理论及其计算分析方法，并简要介绍蒸气压缩式制冷机系统的构成和循环参数设计等知识。3.1单级蒸气压缩式制冷循环容积式压缩机的单级压比受压缩机容积效率和压缩终了温度的制约，通常被限制在8～10离心式压缩机的单级压缩比受工质分子量大小与叶轮的周边速度制约，通常被限制在2～4单级蒸气压

2、缩式制冷循环21压缩机节流阀45图3-1单级蒸气压缩式制冷系统简图蒸发器冷凝器制冷工况制热工况空气源热泵空调循环系统图2四通阀145压缩机室外换热器主毛细管室内换热器副毛细管单向阀过滤器过滤器图3-2热泵空调器制冷系统流程图单级蒸气压缩式工作过程由以下四个步骤完成①蒸发吸热制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体热量，由液态蒸发为气态；②蒸气压缩压缩机把低温低压制冷剂气体压缩，排出高温高压气体；③冷凝放热在冷凝器中向高温热源放热，冷却、冷凝为高压液体；④节流经过膨胀阀节流降压，得到对应蒸发温度的低压液体（含闪发蒸气），进入蒸发器吸热蒸发，再次回到过程①。蒸气压缩制冷循环T-

3、sP-h图工作过程热力分析—热力过程1）压缩过程—等熵过程，dq=0，因而dw=dh，则：2）冷凝过程—与外界无功交换，dw=0，因而dq=dh，则：3）节流过程—不可逆过程，不能用微分符号表示，但对整个节流过程前后可用积分式表示，即dw=0，dq=0，因而dh=0，则：4）蒸发过程—与外界无功交换，dw=0，因而dq=dh，则：根据热力学定律：根据热力学定律：或：工作过程热力分析与性能指标1）单位制冷量：（4.7）2）单位容积制冷量：（4.8）3）单位理论功：（4.9）6）逆卡诺循环的制冷系数：4）单位冷凝热：（4.10）5）制冷系数：7）热力完善度：（4.1

4、1）（4.12）（4.13）1241000hhhhwq--==e4.1.3液体过冷、吸气过热及回热循环1）液体过冷将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，称为液体过冷。带有液体过冷过程的循环，叫做液体过冷循环。采用过冷循环的优点：①提高循环的制冷系数；②可以防止进入节流装置前制冷剂处于两相状态，使节流机构工作稳定。图4.3过冷循环在lgP-h图上的表示lgPx=0x=14´4Pk325´5P01ΔqOqOwOOh2）吸气过热吸入压缩机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，称为吸气过热。具有吸气过热过程的循环，称为吸气过热循环。一定的过热度对容

5、积式压缩机的吸气效果会有所改善，也可避免吸入气体可能带液所导致的不利后果，但是过热都将引起压缩机排气温度的增加，这一点对压缩机的工作是不利的。lgPx=0x=14322´511´Δq0Oh图4.4过热循环在lgP-h图上的表示3）回热循环液体过冷对提高循环性能指标有益，但要实现液体过冷，需要有温度更低的冷却介质。利用节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使液体过冷、蒸气过热，称之为回热。具有回热的制冷循环，称为回热循环。利用回热循环是实现较大回热的有效措施，并在低温领域得到更为广泛的应用。在实用上是否采用回热循环，除了考虑制冷系数及单位容积制冷量

6、是否提高以外，还应考虑下列一些因素：①采用回热后，使节流前制冷剂成为过冷状态，可以在节流过程中减少气化，使节流机构工作稳定。②采用回热后，自蒸发器出来的气体流过回热器时压力有所降低，因而增大了压缩机的压比，引起压缩功的增大。因此，究竟在什么情况下采用回热循环，要综合上述因素，进行具体分析。还应指出，对于像R113、R114和RC318等类制冷剂，在T-s图上的饱和蒸气曲线向左下方倾斜，当压缩机吸入的是饱和蒸气时，其等熵压缩过程线将进入两相区内，而压缩机通常不宜工作在湿压缩区。因此，应该提高压缩机吸气温度或采用回热循环。4.3蒸气压缩式制冷循环参数设计确定制冷循环的

7、设计参数，实质上就是确定制冷循环中制冷剂的工作温度和工作压力。冷凝温度蒸发温度吸气温度过冷温度4.4两级压缩和复叠式制冷循环为获得低温而采取两级压缩和复叠式制冷循环，主要有以下两方面原因单级蒸气压缩制冷循环压比的限制——单级压缩比一般不超过8～10，常用的中温制冷剂一般只能获得-20～-40的低温。制冷剂热物理特性的限制——迄今为止，还难以找到一种制冷剂，它既满足冷凝压力不太高，又满足蒸发压力不太低的要求。因此：要获得-60℃以上的低温，采用中温制冷剂的两级压缩制冷循环，可使压缩机压比减小，工作效率提高。当需要获得-60℃以下的低温时，应采用中温制冷剂与低温制冷剂

8、复叠的制冷