存在着流动阻力损失课件.ppt

1、单级蒸气压缩式制冷循环机电组 楚利民第1章 单级蒸气压缩式制冷循环l1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l引课引课l1.1.1 制冷循环系统的基本组成制冷循环系统的基本组成l1.1.2 制冷循环过程制冷循环过程l1.1.3 制冷系统各部件的主要用途制冷系统各部件的主要用途l1.1.4 制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程l小结小结l作业作业1.1.1 制冷循环系统的基本组成制冷循环系统的基本组成日常生活中我们都有这样的疑问日常生活中我们都有这样的疑问:怎样才能制冷制热呢怎样才能制冷制热呢?利用制冷剂由液体状态汽化为利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中

2、吸收热量，被冷却蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷的目的。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂制冷剂制冷剂在变为蒸气之后，需要对它进制冷剂在变为蒸气之后，需要对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸热。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，热。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。称为蒸气单级压缩。单级蒸气压缩式制冷单级蒸气压缩式制冷单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压

3、缩式制冷循环的基本工作原理1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l1.1.1 制冷循环系统的基本组成制冷循环系统的基本组成l制冷循环系统制冷循环系统:l根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动 l蒸气压缩式制冷循环系统

4、图蒸气压缩式制冷循环系统图 1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.1.2 制冷循环过程制冷循环过程l制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体，放出热量制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体，放出热量1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.1.2 制冷循环过程制冷循环过程冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.1.2 制冷循环过程制冷循环过程制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩1.1.3 制冷系统各部件的主要用途制冷系统各部件的主要用途压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度放热，使高压高温制冷

5、剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体 得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l1.1.4 制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程l制冷剂在制冷压缩机中的变化制冷剂在制冷压缩机中的变化 l制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。压力越低温度越低。l制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力热蒸气，

6、压力由蒸发压力p0升高到升高到冷凝压力冷凝压力pk。为绝热压缩过程。外。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功，使得制冷界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，压缩剂蒸气的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。机排出的蒸气温度高于冷凝温度。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程(flash)1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l1.1.4 制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程l制冷剂在冷凝器中的变化制冷剂在冷凝器中的变化 l过热蒸气进入冷凝器后，在压力

7、不变过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。l饱和蒸气在等温条件下，继续放出热饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。量而冷凝产生了饱和液体。l制冷剂在节流元件中的变化制冷剂在节流元件中的变化 l饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力凝压力pk降至蒸发压力降至蒸发压力p0，温度由，温度由tk降至降至t0。为绝热膨胀过程。为绝热膨胀过程。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l1.1.4

8、制冷剂的变化过程制冷剂的变化过程l制冷剂在蒸发器中的变化制冷剂在蒸发器中的变化 l以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。压缩、排出，进入下一次循环。1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l小结小结l单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机 冷冷凝器凝器 节流器节流器 蒸发器蒸发器 l压缩过程（压缩机中进行）压缩过程（压

9、缩机中进行）l通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。l冷却冷凝过程（冷凝器中进行）冷却冷凝过程（冷凝器中进行）l在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。l节流过程（节流阀中进行）节流过程（节流阀中进行）l压力、温度降低，焓值不变压力、温度降低，焓值不变l蒸发过程（蒸发器中进行）蒸发过程（蒸发器中进行）l吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理l作业作业l 蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有蒸气压缩制冷

10、循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？何作用？l蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环l引课引课l1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图理论循环的假设条件和压焓图l1.2.2 理论循环的性能指标及其计算理论循环的性能指标及其计算l小结小结l作业作业1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环l单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：l制冷压缩机制冷压缩机 l冷凝器冷凝器 l节流器节流器 l蒸发器蒸发器l单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度

11、可达循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40-30。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。各种低温要求不太高的制冷工程。1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环l1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图理论循环的假设条件和压焓图l1.理论循环的假设条件理论循环的假设条件 l压缩过程为等熵过程；压缩过程为等熵过程；l冷凝和蒸发是与冷、热源换热；冷凝和蒸发是与冷、热源换热；l出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体；出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体；l制

12、冷剂流动过程中没有流动阻力损失；制冷剂流动过程中没有流动阻力损失；l节流过程中与外界没有热量交换。节流过程中与外界没有热量交换。蒸汽压缩式制冷原理基础知识蒸汽压缩式制冷原理基础知识一一.状态参数状态参数 温度温度:物体冷热程度的一个物理量物体冷热程度的一个物理量(T)压力压力：均质的液体或气体对容器壁的单位面积熵的垂直作用力均质的液体或气体对容器壁的单位面积熵的垂直作用力的一个物理量，又称为压强。的一个物理量，又称为压强。(P)比体积与密度比体积与密度：单位质量的工质所占的体积大小的物理量单位质量的工质所占的体积大小的物理量(V)内能内能：物质内部所具有的能量物质内部所具有的能量(U)焓焓：物

13、质所含内能与物质所作推挤功的总和物质所含内能与物质所作推挤功的总和(H)熵熵：用来表示工质状态变化时热量传递的程度用来表示工质状态变化时热量传递的程度(S)六组等参数线六组等参数线1.等压线等压线2.等焓线等焓线3.等温线等温线4.等熵线等熵线5.等比体积线等比体积线6.等干度线等干度线请同学们参照书请同学们参照书1212页，描述这六组等页，描述这六组等参数线！参数线！l一点：一点：l临界点临界点Cl三区：三区：l液相区、液相区、l两相区、两相区、l气相区。气相区。l五态：五态：l过冷液状态、过冷液状态、l饱和液状态、饱和液状态、l湿蒸气状态、湿蒸气状态、l饱和蒸气状态、饱和蒸气状态、l过热蒸

14、气状态。过热蒸气状态。l八线：八线：l等压线等压线p（水平线）（水平线）l等焓线等焓线h（垂直线）（垂直线）l饱和液线饱和液线x=0，l饱和蒸气线饱和蒸气线x=1，l无数条等干度线无数条等干度线xl等熵线等熵线sl等比体积线等比体积线vl等温线等温线t液相区液相区两相区两相区气相区气相区1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环参看参看12页页与前比较六组有与前比较六组有何不同？何不同？补充压焓图的构成图参数线补充压焓图的构成图参数线 上述上述6个状态参数（个状态参数（p、t、v、h、s、x）中只要知道其中任意两个状态参数值就可以完中只要知道其中任意两个状态参数值就可以完全确定制冷剂所处的热力状态（当

15、制冷剂处于全确定制冷剂所处的热力状态（当制冷剂处于饱和状态时只要知道一个状态参数就可以确定饱和状态时只要知道一个状态参数就可以确定其它参数）然后根据压焓图就可以确定状态点其它参数）然后根据压焓图就可以确定状态点的位置，从而查取其余的位置，从而查取其余4个状态参数。个状态参数。1）制冷压缩机压缩过程制冷压缩机压缩过程2）制冷压缩机冷凝过程制冷压缩机冷凝过程 3）制冷压缩机膨胀过程制冷压缩机膨胀过程 4）制冷压缩机蒸发过程制冷压缩机蒸发过程 1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环3.理论循环过程在压焓图上的表示理论循环过程在压焓图上的表示 1.压焓图Pressure-Enthalpy Chartlgp

16、等压线等温线等干度线等熵Entropy线等比容线h2.2.单级蒸气压缩式制冷的理论循环单级蒸气压缩式制冷的理论循环理论循环的假设 压缩机的压缩过程不存在换热和流阻等熵过程制冷剂在流动过程中无阻力损失等压过程制冷剂只与热交换器有热交换，流过膨胀阀不作功等焓过程1234t0tkhp1:出蒸发器进压缩机3:出冷凝器进膨胀阀4:出膨胀阀进蒸发器2:出压缩机进冷凝器23：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程34：膨胀阀内的等焓节流过程41：蒸发器内的吸热等压气化过程12：压缩机中的等熵压缩过程焓？提问焓？提问熵？熵？3.单级蒸气压缩式制冷的实际循环g-1：蒸发器后至压缩机吸口之间存在压力损失和温升的过程1

17、-a：在压缩机吸气通道和吸气阀时有阻力损失的过程a-b：蒸气受压缩机吸气通道和缸体加热的过程b-c：压缩时实际的多变的压缩过程c-2：流过排气阀和排气通道时有阻力损失的过程2-e：在排气管、液管中有流动阻力损失的换热过程e-f：在膨胀阀中有从外界吸热的节流过程f-g：在蒸发器和吸气管中有流阻损失和气化吸热的过程hpabc223d4ef5g61问题：制冷剂由高压变为低压以(1 )为分界点。冷剂流经膨胀阀(2 )相等，冷剂由(3 )液体变成(4 )蒸气。冷剂在蒸发器进口是(5 )、出口是(6 )。冷剂在蒸发器中完全气化前是(7 )压(8 )温过程、干度(9 )。冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度(

18、10 )、压力(11 )，冷剂在压缩机进口是(12 )蒸气、出口是(13 )蒸气；冷剂在液管中流动一般是(14 )压(15 )温过程。膨胀阀比焓过冷湿湿蒸气过热蒸气降增加增加降低过热过热降升降请同学思考讨论！请同学思考讨论！看谁回答的正确？看谁回答的正确？1.2.2 理论循环的性能指标及其计算理论循环的性能指标及其计算1.单位质量制冷量单位质量制冷量 制冷压缩机每输送制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量，用称为单位质量制冷量，用q0表示。表示。式中式中 q0单位质量制冷量（单位质量制冷量（kJ/kg）；）；h1与吸气状

19、态对应的比焓值（与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；）；h4节流后湿蒸气的比焓值（节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；）；r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；）；x4节节流后气液两相制冷剂的干度。流后气液两相制冷剂的干度。q0=h1-h4=r0（1-x4）（1-1）1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环2.单位容积制冷量单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计）经循环从被冷制冷剂蒸气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用q

20、v表示。表示。式中式中qv单位容积制冷量（单位容积制冷量（kJ/m3）；）；v1制冷剂在吸气状态时的比体积（制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）3.理论比功理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论比功，用比功，用w0表示。表示。w0=h2-h1 式中式中 w0理论比功（理论比功（kJ/kg）；）；h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值（压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；）；h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸

21、气压缩式制冷理论循环4.单位冷凝热负荷单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负荷，用qk表示。qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3式中 qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）；h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所具有的比焓值（kJ/kg）；h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值（kJ/kg）；对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系qk=q0+w0 5.制冷系数制冷系数 单位质量制冷量与理论比功之比，即理论循环的收益和代价之比，称为理论循环制冷系数，用0表示，1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环例例1-1假定循

22、环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸发温度假定循环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10，冷凝温度冷凝温度tk=35，工质为，工质为R22，循环的制冷量，循环的制冷量Q0=55kW，试对该循环进行，试对该循环进行热力计算。热力计算。解解点点1：t1=t0=10，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg，v1=0.0653m3/kg点点3：t3=tk=35，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114 kJ/kg，由图可知，由图可知，h2=435.2 kJ/kg，t2=57 1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环1.2 单级蒸气压

23、缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环1）单位质量制冷量q0=h1-h4=h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg4）理论比功w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg 5）压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3=435.2-243.114=192.086kJ/kg8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环热力计算流程图热力计算流程图J按照确定的温度和压力，在按照确定

24、的温度和压力，在lgp-h图上分别作出图上分别作出蒸发压力和冷凝压力的等压线蒸发压力和冷凝压力的等压线J压缩机吸入温度在过热区定出（压缩机吸入温度在过热区定出（？）？）J求出等熵线与冷凝压力线的交点求出等熵线与冷凝压力线的交点？的压缩终点的压缩终点（？）？）J在过冷区按确定的过冷温度定出节流前状态点在过冷区按确定的过冷温度定出节流前状态点（？）？）J并由点（并由点（？）？）作等焓线，交蒸发压力等压线于作等焓线，交蒸发压力等压线于（？）？）点，为节流的状态点点，为节流的状态点J按压焓图查出各状态点的焓值按压焓图查出各状态点的焓值要记住我啊！要记住我啊！要学会查压焓图！要学会查压焓图！1.2 单级

25、蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环l作业作业l3.制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态是如何制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的？变化的？l4.制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热过程，那么制下降，可以认为节流过程近似为绝热过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁？冷剂降温时的热量传给了谁？l5 单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设条件？单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设条件？1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l1.3.1 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循

26、环的区别环的区别l1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环液体过冷、吸气过热及回热循环l1.3.3 热交换及压力损失对制冷循环的影响热交换及压力损失对制冷循环的影响l1.3.4 不凝性气体对制冷循环的影响不凝性气体对制冷循环的影响l1.3.5 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响影响l1.3.6 实际制冷循环在压焓图上的表示及性能实际制冷循环在压焓图上的表示及性能指标指标1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l1.3.1 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环的区别论循环的区别l1）制冷压缩机的压缩过程不是等熵过）制冷压缩机的压缩过程

27、不是等熵过程，且有摩擦损失。程，且有摩擦损失。l2）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂往往是过热蒸气，节流前往往是过剂往往是过热蒸气，节流前往往是过冷液体，即存在气体过热、液体过冷冷液体，即存在气体过热、液体过冷现象。现象。l3）热交换过程中，存在着传热温差，）热交换过程中，存在着传热温差，被冷却介质温度高于制冷剂的蒸发温被冷却介质温度高于制冷剂的蒸发温度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷凝温度。凝温度。l4）制冷剂在设备及管道内流动时，存）制冷剂在设备及管道内流动时，存在着流动阻力损失，且与外界有热量在着流动阻力损失，且与外界有热量交

28、换。交换。l5）实际节流过程不完全是绝热的等焓）实际节流过程不完全是绝热的等焓过程，节流后的焓值有所增加。过程，节流后的焓值有所增加。l6）制冷系统中存在着不凝性气体。）制冷系统中存在着不凝性气体。下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-11-2-3-4-1为理论循环，为理论循环，1-1-2-3-4-12-3-4-1表示过冷循环。表示过冷循环。两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷系数增加。系数增加。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环

29、1.3.2 液体过冷、吸气过热及回热循环液体过冷、吸气过热及回热循环1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环理论循环理论循环1-2-3-4-1过冷循环过冷循环1-2-3-4-1q0=h1-h4q0 =h1-h4 =（h1-h4）+（h4-h4）=q0+q0w0=h2-h1w0 =h2-h1 从制冷系数变化的角度对比如下：从制冷系数变化的角度对比如下：2.吸气过热吸气过热 制冷压缩机吸入前的制冷剂蒸气温度高于蒸发压力下的饱和温度时，称为制冷压缩机吸入前的制冷剂蒸气温度高于蒸发压力下的饱和温度时，称为吸气过热，两者温度之差称为过热度。具有吸气过热的循环，称为过热循吸气过热，两者温度之差称为过热度。具有吸

30、气过热的循环，称为过热循环环。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l过热分为有效过热和有害过热两种过热分为有效过热和有害过热两种l实际循环中，形成制冷循环中吸气过热现象的原因实际循环中，形成制冷循环中吸气过热现象的原因很多，主要有：很多，主要有：l1）蒸发器的蒸发面积的选择大于设计所需的蒸发面积，制）蒸发器的蒸发面积的选择大于设计所需的蒸发面积，制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质的热量而过热，属有效过冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质的热量而过热，属有效过热。热。l2）制冷剂蒸气在压缩机的吸气管路中吸收外界环境的热量）制冷剂蒸气在压缩机的吸气管路中吸收外界环境的热量而过热

31、，属有害过热。而过热，属有害过热。l3）在半封闭、全封闭制冷压缩机中，低压制冷剂蒸气进入）在半封闭、全封闭制冷压缩机中，低压制冷剂蒸气进入压缩以前，吸收电动机绕组和运转时所产生的热量而过热，压缩以前，吸收电动机绕组和运转时所产生的热量而过热，属有害过热，但是必须的。属有害过热，但是必须的。l4）制冷系统设置了回热器，制冷剂蒸气在回热器中吸收制）制冷系统设置了回热器，制冷剂蒸气在回热器中吸收制冷剂液体的热量而过热，属有害过热，但有过冷过程伴随。冷剂液体的热量而过热，属有害过热，但有过冷过程伴随。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环理论循环理论循环1-2-3-4-1 过热循环过热循环 1-2-3-4

32、-1 有效过热有效过热 有害过热有害过热 q0=h1-h4 q0=h1-h4=（h1-h4）+（h1-h1）=q0+q0 q0=h1-h4=q0 w0=h2-h1 w0=h2-h1=w0+w0 w0=h2-h1=w0+w0 从制冷量和制冷系数变化角度对比来说明 有效过热对循环是否有益与制冷剂本身的特性有关。如图所示，该图是有效过热对循环是否有益与制冷剂本身的特性有关。如图所示，该图是在蒸发温度为在蒸发温度为00、冷凝温度为、冷凝温度为4040的条件下计算所得的结果的条件下计算所得的结果 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环1.3 单级蒸

33、气压缩式制冷实际循环理论循环理论循环1-2-3-4-1 回热循环回热循环1-2-3-4-1 q0=h1-h4 q0 =h1-h4 =q0+q0 w0=h2-h1 w0=h2-h1=w0+w0 回热循环与理论循环回热循环与理论循环相比较，制冷系数的变化情况如下相比较，制冷系数的变化情况如下 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l1.3.3 热交换及压力损失对制冷循环的影响热交换及压力损失对制冷循环的影响l1.吸气管道吸气管道 l从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道l吸入管道对循环性能的影响最大。吸入管道对循环性能的影响最大。l吸入管道

34、中的压力降始终是有害的，它使得吸吸入管道中的压力降始终是有害的，它使得吸 气比容增大，气比容增大，压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积效率降低，比压力增大，制冷系数下降。效率降低，比压力增大，制冷系数下降。l 2.排气管道排气管道 l在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂蒸气传给周围在压缩机的排出管道中，热量由高温制冷剂蒸气传给周围空气，它不会引起性能空气，它不会引起性能 的改变，仅仅是减少了冷凝器中的的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。热负荷。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l3.液体管道液体管道 l在冷凝器到膨胀阀这段管路

35、中，热量通常由液体制冷剂传给周围在冷凝器到膨胀阀这段管路中，热量通常由液体制冷剂传给周围空气，使液体制空气，使液体制 冷剂过冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝冷剂过冷，制冷量增大。然而，也可能水冷冷凝器中的冷却水温度很低，冷凝温度低于环境温度，热量由空气传器中的冷却水温度很低，冷凝温度低于环境温度，热量由空气传给液体制冷剂，可能导致部分液体气化，这不仅使单位制冷量下给液体制冷剂，可能导致部分液体气化，这不仅使单位制冷量下降，而且使得膨胀阀不能正常工作。降，而且使得膨胀阀不能正常工作。l4.两相管道两相管道 l通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，通常膨胀阀是紧靠蒸发器安装

36、的。倘若将它安装在被冷却空间内，传给管道的热传给管道的热 量将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的传递量将产生有效制冷量；若安装在室外，热量的传递使制冷量减少，因而此段管道必须保温。使制冷量减少，因而此段管道必须保温。l5.蒸发器蒸发器 l如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，它仅使蒸发器中的传如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，它仅使蒸发器中的传热温差减小，要求传热面积增大而已。热温差减小，要求传热面积增大而已。l如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，其结果与吸气管道如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，其结果与吸气管道阻力引起的结果一样。阻力引起的结果一样。1.3 单级蒸气压缩式制冷

37、实际循环l6.冷凝器冷凝器 l假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝的流动阻力，必须提高进冷凝 器时制冷剂的压力，器时制冷剂的压力，这必须导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，这必须导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，制冷系数下降。压缩机耗功增加，制冷系数下降。l7.压缩机压缩机 l在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。而实际在理论循环中，假设压缩过程为等熵过程。而实际上，整个过程是一个压缩指数上，整个过程是一个压缩指数 在不断变化的多方过在不断变化的多方过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积的存在，

38、程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积的存在，气体经过吸、排气阀及通道出有热量交换及流动阻气体经过吸、排气阀及通道出有热量交换及流动阻力，这些因素都会使压缩机的输气量减少，制冷量力，这些因素都会使压缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗的功率增大。下降，消耗的功率增大。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环l1.3.4 不凝性气体对制冷循环的影响不凝性气体对制冷循环的影响l系统中的不凝性气体往往积存在冷凝器上部，因为它不能系统中的不凝性气体往往积存在冷凝器上部，因为它不能通过冷凝器的液封。不通过冷凝器的液封。不 凝性气体的存在将使冷凝器内的压凝性气体的存在将使冷凝器内的压力增加，从而导致压缩机排气压力提

39、高，比功增加制冷系力增加，从而导致压缩机排气压力提高，比功增加制冷系数下降，压缩机容积效率降低。应及时加以排除。数下降，压缩机容积效率降低。应及时加以排除。l1.3.5 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响影响l由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制冷剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。冷

40、剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。l但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于实际制冷循环。实际制冷循环。1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环4-1表示制冷剂在蒸发器汽化和压降过程；1-1表示制冷剂蒸气的过热（有益或有害）和压降过程；1-2s表示制冷剂蒸气在制冷压缩机内实际的非等熵压缩过程；2s-2s表示制冷压缩机压缩后的制冷剂蒸气经过排气阀的压降过程；2s-3表示制冷剂蒸气经排气管进入冷凝器的冷却、冷凝和压降过程；3-3表示制冷剂液体的过冷和压降过程；3-4表示制冷剂液体的非绝热节流过程 112(

41、2)3456,ppk0Lg ph实际循环可表示为图中的1-1-2-3-4-5-6-1 1-1表示蒸气的过热过程 1-2表示实际增熵压缩过程 2-3-4表示制冷剂在冷凝压力pk下的等压冷却、冷凝过程 4-5表示制冷剂在冷凝压力下的过冷过程 5-6表示制冷剂在等焓下的节流过程 6-1表示制冷剂在蒸发压力p0下的等压汽化过程 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环1.单位质量制冷量单位质量制冷量q0和单位容积制冷量和单位容积制冷量qvq0=h1-h62.理论比功理论比功w0、指示比功、指示比功wi和指示效率和指示效率 i 按等熵压缩时每压缩输送按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂

42、蒸气所消耗的功，称为理论比功制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论比功 w0=h2-h1 压缩输送压缩输送1kg制冷剂蒸气实际消耗的功，称为指示比功制冷剂蒸气实际消耗的功，称为指示比功 wi=h2-h1 理论比功理论比功w0与指示比功与指示比功wi之比，称为制冷压缩机的指示效率之比，称为制冷压缩机的指示效率 i 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环3.单位冷凝热负荷qkqk=h2-h4 4.制冷剂质量流量qm 5.压缩机的理论功率P0和指示功率PiP0=qmw0 6.冷凝器的热负荷QkQk=qmqk 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环7.实际制冷系数8

43、.热力完善度 制冷循环接近它理想情况的程度，接近完善的程度 实际制冷循环的制冷系数与工作在相同热源温度条件下，它的理想制冷循环（逆卡诺循环）的制冷系数c的比值 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环越大，说明制冷循环经济性越好，热力学的不可逆损失越小；反之，则制冷循环效果差，效率低。永远小于1 1.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环单级蒸气压缩式制冷实际循环l作业作业l 试画出单级蒸气压缩式制冷理论循环的试画出单级蒸气压缩式制冷理论循环的lgp-h图，并说明图中各过程线的图，并说明图中各过程线的含义。含义。l8.已知已知R22的压力为的压力为0.1MPa，温度为，温度为10。

44、求该状态下。求该状态下R22的比焓、比的比焓、比熵和比体积。熵和比体积。l9.已知工质已知工质R134a和下表填入的参数值，请查找和下表填入的参数值，请查找lgp-h图填入未知项。图填入未知项。lp/MPat/h/kJ/kgv/m3/kgs/kJ/(kg K)x0.30.1 250.3701.8510.有一个单有一个单级蒸气压缩式制冷系统，高温热源温度为级蒸气压缩式制冷系统，高温热源温度为30，低温热源温度为，低温热源温度为-15，分别采用分别采用R22和和R717为制冷剂，试求其工作时理论循环的性能指标。为制冷剂，试求其工作时理论循环的性能指标。l11.一台单级蒸气压缩式制冷机，工作在高温热

45、源温度为一台单级蒸气压缩式制冷机，工作在高温热源温度为40，低温热源，低温热源温度为温度为-20下，试求分别用下，试求分别用R134a和和R22工作时，理论循环的性能指标。工作时，理论循环的性能指标。l12.有一单级蒸气压缩式制冷循环用于空调，假定为理论制冷循环，工作有一单级蒸气压缩式制冷循环用于空调，假定为理论制冷循环，工作条件如下：蒸发温度条件如下：蒸发温度t0=5，冷凝温度，冷凝温度tk=40，制冷剂为，制冷剂为R134a。空调房。空调房间需要的制冷量是间需要的制冷量是3kW，试求：该理论制冷循环的单位质量制冷量，试求：该理论制冷循环的单位质量制冷量q0、制、制冷剂质量流量冷剂质量流量q

46、m、理论比功、理论比功w0、压缩机消耗的理论功率、压缩机消耗的理论功率P0、制冷系数、制冷系数 0和和冷凝器热负荷冷凝器热负荷Qk。1.4 单级蒸气压缩式制冷机的性能及工况单级蒸气压缩式制冷机的性能及工况1.4.1 单级蒸气压缩式制冷机的性能(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为tk时：1-2-3-4-11234tkt0tk324(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1234tkt04tk324q0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1 qvQ0(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1234tk

47、t0tk324w0w0不变单位压缩功w0 吸气比容v1 wvP制冷系数00wq(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸发温度t0时：1-2-3-4-1蒸发温度降低为t0时：1-2-2-3-4-11234tkt024t01(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响lgph1234tkt024t01单位制冷量q0 吸气比容v1 制冷剂质量流量GQ0q0q0(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响ph1234tkt024t01w0w0P单位压缩功w0 制冷剂质量流量G 时，P最大3/0ppk1.4.2、制冷工况压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量

48、、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。名义工况(旧)标准工况空调工况1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。工况种类工作温度/制 冷 剂工况种类工作温度/制 冷 剂R717R12R22R717R12R22标准工况冷凝温度tk303030最大压差工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0151515蒸发温度t02030（8）30过冷温

49、度tsc252525过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh150（15）15空调工况冷凝温度tk404040最大功率工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0555蒸发温度t05（0）105过冷温度tsc353535过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh10（5）1515表1-1 我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）注：括号内的数字相当于最大压差980kPa或最高蒸发温度为0的压缩机工况。1.4.2、制冷工况类别工况序号蒸发温度/冷凝温度/吸气温度/液体温度/机组型式高温1（1A）7（7.2）55（54.4）18（18.3）50（46.1

50、）所有型式27431838中温3（3A）7（6.7）49（48.9）18（4.4）44（48.9）所有型式（全封闭）（3B）（18.3）（半封闭）（开启式）47431838所有型式低温5（5A）23（23.3）55（54.4）32（32.2）32（32.2）全封闭6（6A）49（48.9）5（4.4）44（48.9）所有型式72343538低温8（8A）4035（40.6）10（4.4）30（40.6）所有型式（全封闭）（8B）（18.3）（半封闭）（开启式）表1-2 容积式制冷压缩机及机组的名义工况1.4.2、制冷工况类别工况序号蒸发温度/冷凝温度/吸气温度/液体温度/环境温度/中温1（1A