2022年制冷原理知识点总结2.docx
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1、精品word学习资料可编辑资料- - - - - - - - - - - - - - - -制冷原理及设备期末复习有不全的大家相互补充题型:填空 20分;挑选 10分;判定 10分;简答 45分( 5道);运算 1道,带运算器;绪论实现人工制冷的方法(4大类,简洁明白原理)1. 利用物质的相变来吸热制冷;融解(固体液体) , 气化(液体气体) , 升华(固体气体) 气化制冷(蒸气制冷):包括蒸气压缩式制冷、吸取式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷;2. 利用气体膨胀产生低温气体等熵膨胀时温度总是降低的,产生冷效应;3. 气体涡流制冷高压气体经涡流管膨胀后,可分为冷热两股气流;4. 热电制冷(半导
2、体制冷)利用半导体的温差电效应实现的制冷;依据制冷温度的不同,制冷技术可大体上划分三大类: 一般冷冻: 120K【我们只考普冷】深度冷冻: 120K20K低温顺超低温:20K;t= t, ; T, Kelvin开) T=273+t常用制冷的方法有:液体蒸发制冷循环必需具备以下四个基本过程: 液体气化制冷制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气,气体膨胀制冷将低压蒸气抽出并提高压力变成高压气,涡流管制冷将高压气冷凝成高压液体,热电制冷高压液体再降低压力回到初始的低压状态;依据实现循环所采纳的方式之不同,液体蒸发制冷有蒸气压缩式制冷蒸气吸取式制冷蒸气喷射式制冷吸附式制冷等蒸气压缩式制冷系统组成:- -
3、-细心整理 - - - 欢迎下载 - - -第 13 页,共 19 页1- 压缩机 2- 冷凝器 3- 膨胀阀 4- 蒸发器组成的密闭系统;工作原理:制冷剂在蒸发器中吸取被冷却对象的热量而蒸发,产生的低压蒸气被压缩机吸入,经压缩机压缩后制冷剂压力上升,压缩机排出的高压蒸气在冷凝器中被常温冷却介 质冷却,凝聚成高压液体;高压液体经膨胀阀节流,变成低压、低温湿蒸气,进入蒸发器, 低压液体在蒸发器中再次汽化蒸发;如此周而复始;蒸气吸取式制冷系统组成:发生器、吸取器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等工质对:制冷剂与吸取剂常用:氨水溶液溴化锂水溶液工作原理: . 溴化锂溶液在发生器中被热源
4、加热沸腾,产生出制冷剂蒸汽在冷凝器被冷凝成冷剂水;冷剂水经 U型管节流进入蒸发器,在低压下蒸发,产生制冷效应;. 发生器中出来的浓溶液,经热交换器降温、降压后进入吸取器,与吸取器中的稀溶液混合为中间浓度的溶液;中间热度的溶液被吸取器泵输送并喷淋,吸取从蒸发器中产生的冷剂蒸汽,形成稀溶液;稀溶液由发生器泵输送到发生器,重新被热源加热,形成浓溶液;氨水吸取式制冷循环工作原理:在发生器中的氨水浓溶液被热源加热至沸腾,产生的蒸气(氨气中含有一小部分水蒸汽) 经精馏塔精馏后(得到几乎是纯氨的蒸气),进入冷凝器放出热量后被冷凝成液体,经节流机构节流,进入蒸发器,低压液体制冷剂,吸取被冷却物体的热量而蒸发,
5、达到制冷的目的, 产生的低压蒸气进入吸取器;而发生器中发生后的稀溶液,降压后也进入吸取器, 吸取由蒸发器来的制冷剂蒸气,浓溶液经溶液泵加压后送入发生器;如此不断循环;热电制冷令直流电通过半导体热电堆,即可在一端产生冷效应,另一端产生热效应;半导体热电堆:一块 N型半导体(电子型)和一块P型半导体(空穴型)联接成的热电偶;原理:原理:利用热电效应的一种制冷方法;无回热气体制冷机循环定压回热气体制冷机循环所谓回热就是把由冷箱返回的冷气流引入一个热交换器回热器,用来冷却从冷却器来的高压常温气流,使其温度进一步降低,而从冷箱返回的气流就被加热,温度上升;这样就使压缩机的吸气温度上升,而膨胀机的进气温度
6、降低,因而循环的工作参数和特性发生了变化;图 5 10 为定压回热式气体制冷机的系统图及其理论循环的T-s图;图中 1 2 和 4 5是压缩和膨胀过程;2 3 和 5 6 是在冷却器中的冷却过程及冷箱中的吸热过程;3 4和6 1 是在回热器中的回热过程;其次章单级蒸气压缩式制冷循环【重点看压焓图、温熵图,各个状态点,过程描述】 2-1单级蒸气压缩式制冷理论循环【各点含义,运算】与逆卡诺循环比较各过程的热力过程: 逆卡诺循环有两个等温过程、两个绝热过程(等熵过程);理论循环与逆卡诺循环的区分: 热力过程为绝热压缩(干压缩); 凝聚过程为等压过程; 节流过程为等焓过程; 蒸发过程为等压过程;1-
7、压缩机 2-冷凝器 3-膨胀阀 4- 蒸发器图 2-5单级蒸气压缩式制冷系统理论循环的假设条件: 压缩机吸入的是饱和蒸气; 节流前的液体是饱和液体; 压缩过程是等熵压缩; 制冷剂在蒸发和凝聚过程及流淌过程中没有阻力缺失;工作过程:蒸发器中的制冷剂液体在低压、低温下吸取了被冷却物体的热量而蒸发,产生的低压制冷剂蒸气被压缩机吸入,经压缩后成为高压气体进入冷凝器,在冷凝器中制冷剂放出热量被凝聚为液体,高压液体经膨胀阀节流降压,成为湿蒸气后进入蒸发器;压缩机的作用: 压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用;节流阀的作用: 对制冷剂起节流降压作用并调剂进入蒸发器的制冷剂流量;蒸发
8、器的作用: 制冷剂在蒸发器中吸取被冷却物体的热量从而达到制取冷量的目的;看例题 2-1例:假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环,蒸发温度t 0=-10 , 冷凝温度 t k=35,制冷剂为R22,循环的制冷量 Q0=55kw, 试对该循环进行热力运算;解: 1. 将循环表示在 lgp-h 图上,并确定各状态参数状态点参数数值状态点参数数值蒸发压力2h2 kJ/kg冷凝压力t 2 571h1 kJ/kg4h4 kJ/kgv1m/kg35h5 kJ/kg冷凝器的作用: 将蒸发器中吸取的热量与压缩机中消耗的功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走点1:制冷剂出蒸发器、进压缩机的状态,是蒸发压力下的饱和
9、蒸气;点2:制冷剂出压缩机、进冷凝器的状态,压力为与冷凝温度tk 对应的饱和压力,且 s1=s2 ;1-2 是压缩机的压缩过程(等熵);点4:制冷剂出冷凝器、进膨胀阀的状态,是冷凝压力下的饱和液体,pk与饱和液体线的交点;2-3-4 是制冷剂在冷凝器中的等压(Pk)冷却冷凝过程;点5:制冷剂出膨胀阀的状态;4-5 表示制冷剂通过膨胀阀的节流过程;压力有Pk P0,温度由tk t0 ,进入两相区; 5-1 表示制冷剂在蒸发器中的等压(P0)蒸发过程;理论循环的热力运算单位制冷量 q0:每公斤制冷剂在蒸发器中从被冷却物体中吸气的热量;q0=h1 -h 4kJ/kg2. 热力运算单位制冷量q0=h1
10、-h 5= kJ/kg单位容积制冷量qv =q0/v 1=2426 kJ/m3制冷剂循环量qm =Q0/q 0=0.3471 kg/s理论比功w0=h2-h 1= kJ/kg3压缩机消耗的理论功率P0= q m w 0= kw压缩机吸入的容积流量理论循环制冷系数V= qm v 1=0.0227 0=q0/w 0=冷凝器单位热负荷qk=h2-h 4=kJ/kgm/s冷凝器热负荷Qk = q m q k= kw热力完善度= 0/ c = 单级蒸气压缩式制冷的实际循环实际循环中: 制冷剂进入压缩机不肯定是饱和蒸气,在管路流淌中及进入压缩机中吸热使之成为过热蒸气; 出冷凝器的制冷剂状态不肯定是饱和液体
11、,会有过冷; 制冷剂在流淌过程中会有阻力缺失; 实际压缩过程不是等熵过程,而是多变过程; 系统中会存在不凝性气体等;液体过冷对制冷循环性能的影响具有液体过冷的循环在压焓图上的表示如图示;图中1-2-4-5-1是理论循环, 1-2-4 -5 -1 是过冷循环;过冷循环比较结论: 采纳过冷循环在理论上是有利的,且 tg 越大,越有利; 过冷度获得的方法:a. 利用冷凝器本身,过冷度有肯定限制;b. 采纳再冷却器,可加大 tg ,但需要温度低的冷却介质;c. 采纳回热器; 过冷循环一般不单独采纳;采纳过冷循环理论上总是有利的,而且过冷度越大,对循环越有利;依靠冷凝器本身来使液体过冷,其过冷度是有肯定
12、限度的,假如要求获得更大的过冷度, 通常需要增加一个单独的热交换设备,称为再冷却器;在再冷却器中单独通入温度更低的冷却介质 如深井水 或将冷却介质先通过该再冷却器,然后再进入冷凝器;蒸气过热对循环性能的影响为了防止压缩机液击,一般期望制冷剂出蒸发器后有一些过热,使制冷剂成为过热蒸气;循环 1 -2 -3-4-1 表示蒸气过热循环;压缩机吸入状态为1,假如忽视制冷剂在管路的流淌阻力缺失,就 1-1 的过热过程为等压过程;1. 过热没有产生有用的制冷成效从蒸发器出来的制冷剂蒸气的温度很低,在进入压缩机之前,在管路中吸取了外界的热量, 使制冷剂蒸气过热; 单位制冷剂在蒸发器中的吸热量不变,即q0不变
13、,而 w0r w0 0r =q0/w 0r v1 ,所以 qv可能增加也可能减小;qv=q0r/v1 与制冷剂的性质有关;结论:即使是有效过热,也不是对全部工质都有利;氨、 R22过热不利的由于吸气温度的上升会引起排气温度的上升,t 2应不超过 140;吸入蒸气的过热会对往复式压缩机的容积效率有所改善;回热循环【图是重点】A-压缩机 B- 冷凝器 C- 节流阀 D-回热器 E-蒸发器图2-6回热循环的系统图氨、 R22不利的判定回热循环制冷系数是否提高的判据:T0c poq0cpo、q0是与工质有关的,所以,上式并非全部工质都成立;不同制冷剂采纳回热循环是否有利,与制冷剂采纳有效过热循环时一样
14、;有一些工质不能用上式进行判定,其T-S图中蒸气线向左下方倾斜,压缩机等熵压缩后进入两相区,因此必需采纳回热循环;2.2.5 不凝性气体的存在对循环性能的影响系统中的不凝性气体 如空气等 往往积存在冷凝器上部, 由于它不能通过冷凝器 或贮液器 的液封;不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高,比功增加,制冷系数下降,压缩机容积效率降低;2.2.6 单级压缩制冷的实际循环【温差、缺失、多变】实际循环与理论循环的区分制冷剂在压缩机中的压缩过程不是等熵过程,引起内部的不行逆;制冷剂的冷凝温度及蒸发温度不等于热源温度,存在传热温差,引起了外部不行逆;制冷剂流淌过程及流经吸气阀
15、与排气阀时有缺失;2. 3单级蒸气压缩式制冷机的性能1. 蒸发温度 T0为定值,冷凝温度变化的情形T 0=c,V 1=c.TK PK 对循环的影响:循环单位制冷量 q0减小了, q0 q0;单位容积制冷量减小了qv w0, ; 单位容积压缩功增大了wv wv;由于 qv、 wv ,导致: Q0, Pe;结论 : 当T0不变而 TK上升时,制冷机的制冷量削减而功率增大;制冷系数减小了; 0 = q 0 / w 0 0绘出 T0=c, TK变化时制冷机的 Q0、Pe与TK的关系曲线; . 冷凝温度 TK为定值,蒸发温度变化的情形: T0 P0对循环的影响:循环单位制冷量q0减小了, q0 v1;单
16、位容积制冷量减小了qv w0;单位容积压缩功不能直接比较;pk3P0p0max对于不同的工质即:各种制冷剂其压比大约等于3时,功率最大;结论:当 Tk不变而 T0降低时,制冷机的制冷量削减,而功率有一最大值存在;制冷系数减小了;0 = q0 / w0 0 实际循环参考书上例题2-6第三章制冷剂【这一章主要概念】制冷剂又称制冷工质,是制冷装置中的工作介质,用于制冷循环的热量传递;它以低温、低压的状态自蒸发器吸取热量,并且在高温、高压下从冷凝器向外界放出热量;因而要求制冷剂的蒸发温度必需低于用冷场合的温度,而其冷凝温度必定高于环境介质的温度;一、制冷剂种类:无机物: NH3 、CO2 、 H2O等
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