制冷基本原理幻灯片.ppt
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1、制冷基本原理第1页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 2制冷基本原理制冷基本原理一、一、基本定律和概念基本定律和概念:1.温度:温度:表示物体冷热程度的物理量表示物体冷热程度的物理量。T()=T(K)-273.15 t F=1.8 t +32(t为摄氏温度数,为摄氏温度数,T为华氏为华氏温度数温度数)最冷的最冷的273.15(绝对零度绝对零度)到最热的到最热的5.1亿亿约比太阳中心热约比太阳中心热30倍。倍。2.压力:单位面积上所受到的垂直作用力压力:单位面积上所受到的垂直作用力(即压强)。(即压强)。1Pa=1N/m2 1MPa=10.2kN/cm2=1
2、0bar=9.8大气压大气压1bar=1.0197kg/cm2=0.987大气压大气压;1大气压大气压=0.101325MPa=1.0333kg/cm2=1.0133bar;1mmHg=133.33Pa 表压表压=绝对压力绝对压力-大气压力大气压力真空度真空度=大气压力大气压力-绝对压力绝对压力3.比容:比容:单位质量的物质所占有的容积称为比单位质量的物质所占有的容积称为比容容。用小写的字母用小写的字母表示,表示,即:即:V/mm3/kg式中式中m物质的质量,物质的质量,kg;V物质所占有的容积,物质所占有的容积,m3。比容的倒数,即单位容积的物质所具有的质量,称为密度,用符比容的倒数,即单位
3、容积的物质所具有的质量,称为密度,用符号号“”,单位为,单位为kg/m3。4.比热比热:单位质量物质升高单位质量物质升高1 吸收的热量吸收的热量,单位单位:kJ/(kg.)5.热力学第热力学第0定律:定律:与第三个系统处于与第三个系统处于热平衡状态的两个热平衡状态的两个系统之间,必定处系统之间,必定处于热平衡状态。于热平衡状态。第2页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 3制冷基本原理制冷基本原理6.热力学第一定律:即能量守恒定律热力学第一定律:即能量守恒定律 W+QU其中:其中:W:外界对物体做的正功外界对物体做的正功(J)Q:物体吸收的热量物体吸收的热量
4、(J)U:增加的内能增加的内能(J)7.热力学第二定律:热力学第二定律:热不可能自发地、不热不可能自发地、不付代价地从低温物体付代价地从低温物体传至高温物体。传至高温物体。QH=QL+E8.焓焓:焓是一个复合的状态参数,是表征系统中所有焓是一个复合的状态参数,是表征系统中所有的总能量的总能量。工质在某一状态下的总能量等于其工质在某一状态下的总能量等于其内能内能 U 与推动功与推动功 PV 之和之和。H=U+pV (kJ)比焓:比焓:1kg工质的焓称为比焓。用符号工质的焓称为比焓。用符号h表示,单位是表示,单位是kJ/kgh=U+pV(kJ/kg)U-内能内能(kJ/kg)p-压力压力(kPa)
5、V-比体积比体积(m3/kg)9.熵:熵是一个导出的状态参数,是表示工质状熵:熵是一个导出的状态参数,是表示工质状态变化时,其热量传递的程度。对态变化时,其热量传递的程度。对1kg工质而言,工质而言,用符号用符号S表示,单位为表示,单位为kJ/(kg.K)S=Q/TkJ/(kg.k)Q-1kg物质所获得的热量(物质所获得的热量(kJ/kg)T-物质获得热量时的热力学温度(物质获得热量时的热力学温度(K)绝热、可逆的压缩或膨胀过程为等熵过程。绝热、可逆的压缩或膨胀过程为等熵过程。第3页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 4制冷基本原理制冷基本原理11、制冷、
6、制热(热泵):、制冷、制热(热泵):用人工的方法将低温区的热量移送到高温区,用人工的方法将低温区的热量移送到高温区,若转移热量是为获得低于环境的温度或满足某若转移热量是为获得低于环境的温度或满足某种低温需要,此种方法称为种低温需要,此种方法称为“制冷制冷”;若是为;若是为了将低温区无用的热量移送到高温区成为有用了将低温区无用的热量移送到高温区成为有用的热量,此种方法称为的热量,此种方法称为“热泵热泵”。10、对于一个由制冷机及其环境对于一个由制冷机及其环境(包括包括被冷却物体及冷却介质被冷却物体及冷却介质)所构成的孤立系所构成的孤立系统统,当其中进行的过程完全可逆时系统的当其中进行的过程完全可
7、逆时系统的熵保持不变。若过程不可逆,则系统的熵保持不变。若过程不可逆,则系统的熵要增大。熵要增大。12、用来实现自低温区向高温区传递热量、用来实现自低温区向高温区传递热量的主要方法:的主要方法:A、热力循环法:通过一个热力循环系统把低温热、热力循环法:通过一个热力循环系统把低温热源的热量传递到高温热源。源的热量传递到高温热源。B、化学法。、化学法。C、半导体法。、半导体法。13、目前热力循环法最成熟,应用最普遍。、目前热力循环法最成熟,应用最普遍。而在热力循环法制冷与热泵中,可分为系而在热力循环法制冷与热泵中,可分为系统中工质发生相变与工质不发生相变两类,统中工质发生相变与工质不发生相变两类,
8、前者热效率高。前者热效率高。第4页,共31页,编辑于2022年,星期五lg p0h1、压焓图、压焓图Shenzhen McQuay TC 5制冷基本原理制冷基本原理456二、制冷剂状态分析工具二、制冷剂状态分析工具11.等压线等压线22.等焓线等焓线33.等温线等温线4.等熵线等熵线5.等容线等容线6.等干度线等干度线第5页,共31页,编辑于2022年,星期五T TS0 0Shenzhen McQuay TC 6制冷基本原理制冷基本原理3412562、温熵图:、温熵图:3.等温线等温线2.等焓线等焓线1.等温线等温线4.等熵线等熵线5.等容线等容线6.等干度线等干度线第6页,共31页,编辑于2
9、022年,星期五Shenzhen McQuay TC 7制冷基本原理制冷基本原理三、三、热力循环及压焓图(热力循环及压焓图(lg p h图)图)单级理论循环组成:单级理论循环组成:1.压缩机压缩机 2.冷凝器冷凝器 3.节流装置节流装置 4.蒸发器蒸发器 1234单级理论循环、多级理论循环单级理论循环、多级理论循环第7页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 8制冷基本原理制冷基本原理空调四大部件:空调四大部件:1.压缩机;压缩机;2.冷凝器;冷凝器;3.节流装置;节流装置;4.蒸发器蒸发器 作用:作用:1234压缩机:压缩系统中的气态工质(制冷剂);为系统的
10、压缩机:压缩系统中的气态工质(制冷剂);为系统的循环提供动力;对循环系统内作功的部件。循环提供动力;对循环系统内作功的部件。冷凝器:将压缩机排出的高温高压蒸气的热量导走,冷凝器:将压缩机排出的高温高压蒸气的热量导走,使之冷凝成液态工质。使之冷凝成液态工质。节流装置:节流、降压、降温。节流装置:节流、降压、降温。节流装置必须具有随时自动调节工质流量的能力。节流装置必须具有随时自动调节工质流量的能力。蒸发器:将被冷却对象的热量传递给循环工质,使工质液体蒸发器:将被冷却对象的热量传递给循环工质,使工质液体蒸发成蒸气返回压缩机。蒸发器的性能直接影响到制冷机和蒸发成蒸气返回压缩机。蒸发器的性能直接影响到
11、制冷机和热泵的性能。热泵的性能。第8页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 9制冷基本原理制冷基本原理压焓图(压焓图(lgph图)图)的构成的构成1234lg ph0A压焓图(压焓图(lg lg p p h h图图)的构成:的构成:压焓图是以焓(压焓图是以焓(h h)值作为横坐标,以绝对压力()值作为横坐标,以绝对压力(p p)为纵坐标所组成的直角坐标系。为了方便起见,便)为纵坐标所组成的直角坐标系。为了方便起见,便于图型的展开,避免图下部分线条过分拥挤,所以纵坐标又以对数于图型的展开,避免图下部分线条过分拥挤,所以纵坐标又以对数lg lg p p 标度排列
12、。标度排列。X=0X=0为饱和液体线;为饱和液体线;x=1x=1为干饱和蒸气线;为干饱和蒸气线;X=0 X=0 与与x=1 x=1 两条线若向上延长将交于一点,两条线若向上延长将交于一点,A A点为临界点,临界点存在于点为临界点,临界点存在于理想状态,实际上不可能存在。一般不表示出来。理想状态,实际上不可能存在。一般不表示出来。X=0X=1第9页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 10制冷基本原理制冷基本原理lg ph0AX=0 X=0 与与x=1 x=1 两条线将整个直角坐标平面分成了两条线将整个直角坐标平面分成了3 3个区个区域:域:X=0X=0左边为
13、过冷液态区;左边为过冷液态区;:X=0X=0为饱和液体;为饱和液体;:X=0 X=0 与与X=1X=1之间为湿饱和蒸气区(气液共存区);之间为湿饱和蒸气区(气液共存区);由由X=0X=0向向X=1X=1移动时,则干度移动时,则干度x x也相应增加,即气体成分越也相应增加,即气体成分越来越多;来越多;:X=1X=1为干饱和气体;为干饱和气体;:X=1X=1的右边为过热蒸气区。的右边为过热蒸气区。X=0X=1压焓图压焓图lgph的构成:的构成:在在X=0 X=0 与与x=1 x=1 以及两者之间,均为饱和状态,此时制冷剂的温度线与压力线重合。因此,以及两者之间,均为饱和状态,此时制冷剂的温度线与压
14、力线重合。因此,在饱和状态时,制冷剂确定一个压力,便有一个并且有一个温度与之相对应。在饱和状态时,制冷剂确定一个压力,便有一个并且有一个温度与之相对应。第10页,共31页,编辑于2022年,星期五Shenzhen McQuay TC 11制冷基本原理制冷基本原理用用lgph图来分析单级理论循环的单一工质变化状态图来分析单级理论循环的单一工质变化状态1234对于最简单的理论循环(或称简单的饱和循环):对于最简单的理论循环(或称简单的饱和循环):1点点-蒸发器出口点、压缩机吸气口点;蒸发器出口点、压缩机吸气口点;2点点-压缩机排气口点、冷凝器入口点;压缩机排气口点、冷凝器入口点;3点点-冷凝器出口
15、点、节流装置入口点;冷凝器出口点、节流装置入口点;4点点-节流装置出口点、蒸发器入口点节流装置出口点、蒸发器入口点;232h4h1h2lg phq0w0pkp0qk041第11页,共31页,编辑于2022年,星期五各状态点叙述:各状态点叙述:1点点-蒸发器出口点、压缩机吸气蒸发器出口点、压缩机吸气口点口点它是对应于蒸发温度它是对应于蒸发温度t0的饱和蒸气。的饱和蒸气。根据压力与饱各温度的对应关系,根据压力与饱各温度的对应关系,该点位于该点位于p0的等压线与饱和蒸气线(的等压线与饱和蒸气线(=1)的)的交点上。交点上。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuay
16、TC 12制冷基本原理制冷基本原理第12页,共31页,编辑于2022年,星期五各状态点叙述:各状态点叙述:2点点-压缩机排气口点、冷凝器入口压缩机排气口点、冷凝器入口也就是进冷凝器时的状态点。也就是进冷凝器时的状态点。该点可通过该点可通过1点的等熵线和冷凝压力为点的等熵线和冷凝压力为pk 的等压线的交点来的等压线的交点来确定。确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功,制冷剂温度升高,由于压缩过程中外界对制冷剂作功,制冷剂温度升高,因此点因此点2表示过热蒸气状态。表示过热蒸气状态。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuay TC 13制冷基本原理制冷基本原理第13页
17、,共31页,编辑于2022年,星期五各状态点叙述:各状态点叙述:3点点-冷凝器出口、节流装置冷凝器出口、节流装置入口点入口点它是对应于冷凝温度它是对应于冷凝温度tk的饱和液体。的饱和液体。根据压力与饱各温度的对应关系,根据压力与饱各温度的对应关系,该点位于冷凝压力该点位于冷凝压力pk的等压线与饱和湿蒸气线的等压线与饱和湿蒸气线(=0)的交点上。)的交点上。23421h4h1h2phq0w0pkp0qkShenzhen McQuay TC 14制冷基本原理制冷基本原理第14页,共31页,编辑于2022年,星期五各状态点叙述:各状态点叙述:4点点-节流装置出口点、蒸发节流装置出口点、蒸发器入口点器
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