第四章蒸气压缩式制冷 (2)优秀PPT.ppt
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1、3.1 单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环l l容积式压缩机的单级压比受压缩机容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,积效率和压缩终了温度的制约,通常通常通常通常被限制在被限制在被限制在被限制在81010l l离心式压缩机的单级压缩比受工质分子量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,大小与叶轮的周边速度制约,通常被限通常被限制在制在 24第一页,本课件共有61页单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环 2 1 压缩机压缩机 节流阀节流阀 4 5图3-1 单级蒸气压缩式制冷系统简图 蒸蒸 发发 器器冷冷 凝凝 器器第二页,本课件共有61
2、页制冷工况制冷工况制冷工况制冷工况 制热工况制热工况制热工况制热工况空气源热泵空调循环系统图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图3-2 热泵空调器制冷系统流程图热泵空调器制冷系统流程图第三页,本课件共有61页单级蒸气压缩式工作过程由以下四个步骤完成单级蒸气压缩式工作过程由以下四个步骤完成单级蒸气压缩式工作过程由以下四个步骤完成单级蒸气压缩式工作过程由以下四个步骤完成 蒸发吸热蒸发吸热蒸发吸热蒸发吸热 制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体热量,由制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体热量,由制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体热量,由制冷剂在蒸发器中
3、吸收被冷却物体热量,由液态蒸发为气态;液态蒸发为气态;液态蒸发为气态;液态蒸发为气态;蒸气压缩蒸气压缩蒸气压缩蒸气压缩 压缩机把低温低压制冷剂气体压缩,排出高压缩机把低温低压制冷剂气体压缩,排出高压缩机把低温低压制冷剂气体压缩,排出高压缩机把低温低压制冷剂气体压缩,排出高温高压气体;温高压气体;温高压气体;温高压气体;冷凝放热冷凝放热冷凝放热冷凝放热 在冷凝器中向高温热源放热,冷却、冷凝为在冷凝器中向高温热源放热,冷却、冷凝为在冷凝器中向高温热源放热,冷却、冷凝为在冷凝器中向高温热源放热,冷却、冷凝为高压液体;高压液体;高压液体;高压液体;节流节流节流节流 经过膨胀阀节流降压,得到对应蒸发温度
4、的低压经过膨胀阀节流降压,得到对应蒸发温度的低压经过膨胀阀节流降压,得到对应蒸发温度的低压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,再次回到过液体(含闪发蒸气),进入蒸发器吸热蒸发,再次回到过液体(含闪发蒸气),进入蒸发器吸热蒸发,再次回到过液体(含闪发蒸气),进入蒸发器吸热蒸发,再次回到过程程程程。第四页,本课件共有61页第五页,本课件共有61页蒸气压缩制冷循环蒸气压缩制冷循环T-sP-h图图第六页,本课件共有61页工作过程热力分析工作过程热力分析热力过程热力过程1 1)压缩过程)压缩过程)压缩过程)压缩过程等熵过程,等熵过程,等熵过程,等熵过程,dq
5、 dq=0=0,因而,因而,因而,因而dw dw=dhdh,则:,则:,则:,则:2 2)冷凝过程)冷凝过程)冷凝过程)冷凝过程与外界无功交换,与外界无功交换,与外界无功交换,与外界无功交换,dw dw=0=0,因而,因而,因而,因而dq dq=dhdh,则:,则:,则:,则:3 3)节流过程)节流过程)节流过程)节流过程不可逆过程,不能用微分符号表示,但对整个节流不可逆过程,不能用微分符号表示,但对整个节流不可逆过程,不能用微分符号表示,但对整个节流不可逆过程,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,即过程前后可用积分式表示,即过程前后可用积分式表示,即过程前后可用积分式表示
6、,即dw dw=0=0,dq dq=0=0,因而,因而,因而,因而dh dh=0=0,则:,则:,则:,则:4 4)蒸发过程)蒸发过程)蒸发过程)蒸发过程与外界无功交换,与外界无功交换,与外界无功交换,与外界无功交换,dw dw=0=0,因而,因而,因而,因而dq dq=dhdh,则:,则:,则:,则:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:根据热力学定律:或:或:或:或:第七页,本课件共有61页工作过程热力分析与性能指标工作过程热力分析与性能指标 1 1)单位制冷量)单位制冷量)单位制冷量)单位制冷量 :(4.74.7)
7、2 2)单位容积制冷量:)单位容积制冷量:)单位容积制冷量:)单位容积制冷量:(4.84.8)3 3)单位理论功)单位理论功)单位理论功)单位理论功 :(4.94.9)6 6)逆卡诺循环的制冷系数:)逆卡诺循环的制冷系数:)逆卡诺循环的制冷系数:)逆卡诺循环的制冷系数:4 4)单位冷凝热)单位冷凝热)单位冷凝热)单位冷凝热 :(4.104.10)5 5)制冷系数:)制冷系数:)制冷系数:)制冷系数:7 7)热力完善度:)热力完善度:)热力完善度:)热力完善度:(4.114.11)(4.124.12)(4.134.13)1241000hhhhwq-=e第八页,本课件共有61页4.1.3 液体过冷
8、、吸气过热及回热循环液体过冷、吸气过热及回热循环1 1)液体过冷)液体过冷)液体过冷)液体过冷将节流前的制冷剂液体冷将节流前的制冷剂液体冷将节流前的制冷剂液体冷将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态,却到低于冷凝温度的状态,却到低于冷凝温度的状态,却到低于冷凝温度的状态,称为液体过冷。带有液体称为液体过冷。带有液体称为液体过冷。带有液体称为液体过冷。带有液体过冷过程的循环,叫做液过冷过程的循环,叫做液过冷过程的循环,叫做液过冷过程的循环,叫做液体过冷循环。体过冷循环。体过冷循环。体过冷循环。采用过冷循环的优点:采用过冷循环的优点:采用过冷循环的优点:采用过冷循环的优点:提高循环的制冷系数
9、;提高循环的制冷系数;提高循环的制冷系数;提高循环的制冷系数;可以防止进入节流装置可以防止进入节流装置可以防止进入节流装置可以防止进入节流装置前制冷剂处于两相状态,前制冷剂处于两相状态,前制冷剂处于两相状态,前制冷剂处于两相状态,使节流机构工作稳定。使节流机构工作稳定。使节流机构工作稳定。使节流机构工作稳定。图图4.3 过冷循环在过冷循环在lgP-h图上的表示图上的表示lgP x=0 x=1 4 4 Pk 3 2 5 5 P0 1 qO qO wO O h第九页,本课件共有61页2)吸气过热)吸气过热吸入压缩机前的制冷剂蒸气的温吸入压缩机前的制冷剂蒸气的温吸入压缩机前的制冷剂蒸气的温吸入压缩机
10、前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和度高于吸气压力下制冷剂的饱和度高于吸气压力下制冷剂的饱和度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时,称为吸气过热。具有吸温度时,称为吸气过热。具有吸温度时,称为吸气过热。具有吸温度时,称为吸气过热。具有吸气过热过程的循环,称为吸气过气过热过程的循环,称为吸气过气过热过程的循环,称为吸气过气过热过程的循环,称为吸气过热循环。热循环。热循环。热循环。一定的过热度对容积式压缩机的一定的过热度对容积式压缩机的一定的过热度对容积式压缩机的一定的过热度对容积式压缩机的吸气效果会有所改善,也可避免吸气效果会有所改善,也可避免吸气效果会有所改善,也可避免吸气效果会有所改善
11、,也可避免吸入气体可能带液所导致的不利吸入气体可能带液所导致的不利吸入气体可能带液所导致的不利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后果,但是过热都将引起压缩机后果,但是过热都将引起压缩机后果,但是过热都将引起压缩机排气温度的增加,这一点对压缩排气温度的增加,这一点对压缩排气温度的增加,这一点对压缩排气温度的增加,这一点对压缩机的工作是不利的。机的工作是不利的。机的工作是不利的。机的工作是不利的。lgPlgP x x=0 =0 x x=1=1 4 3 2 2 4 3 2 2 5 1 1 5 1 1 q q0 0 O O h h图图4.4 过热循环在过热循环在lgP-h图上的表
12、示图上的表示第十页,本课件共有61页3)回热循环)回热循环液体过冷对提高循环性能指标有液体过冷对提高循环性能指标有液体过冷对提高循环性能指标有液体过冷对提高循环性能指标有益,但要实现液体过冷,需要有益,但要实现液体过冷,需要有益,但要实现液体过冷,需要有益,但要实现液体过冷,需要有温度更低的冷却介质。利用节流温度更低的冷却介质。利用节流温度更低的冷却介质。利用节流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前的制冷剂液体与压缩机吸入前前的制冷剂液体与压缩机吸入前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,使液的制冷剂蒸气进行热交换,使液的制冷剂蒸气进行热交换,使液的制冷剂蒸
13、气进行热交换,使液体过冷、蒸气过热,称之为回热。体过冷、蒸气过热,称之为回热。体过冷、蒸气过热,称之为回热。体过冷、蒸气过热,称之为回热。具有回热的制冷循环,称为回热具有回热的制冷循环,称为回热具有回热的制冷循环,称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循环。利用回热循环是实现较大循环。利用回热循环是实现较大循环。利用回热循环是实现较大回热的有效措施,并在低温领域回热的有效措施,并在低温领域回热的有效措施,并在低温领域回热的有效措施,并在低温领域得到更为广泛的应用。得到更为广泛的应用。得到更为广泛的应用。得到更为广泛的应用。第十一页,本课件共有61页在实用上是否采用回热
14、循环,除了考虑制冷系数及单位容积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是否提高以外,还应考虑下列一些因素:制冷量是否提高以外,还应考虑下列一些因素:制冷量是否提高以外,还应考虑下列一些因素:制冷量是否提高以外,还应考虑下列一些因素:采用回热后,使节流前制冷剂成为过冷状态,可以在节流采用回热后,使节流前制冷剂成为过冷状态,可以在节流采用回热后,使节流前制冷剂成为过冷状态,可以在节流采用回热后,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。过程中减
15、少气化,使节流机构工作稳定。过程中减少气化,使节流机构工作稳定。过程中减少气化,使节流机构工作稳定。采用回热后,自蒸发器出来的气体流过回热器时压力有所采用回热后,自蒸发器出来的气体流过回热器时压力有所采用回热后,自蒸发器出来的气体流过回热器时压力有所采用回热后,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。降低,因而增大了压缩机的压比,引起压缩功的增大。降低,因而增大了压缩机的压比,引起压缩功的增大。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,因此,究竟在什么情况下采用回热循环,要综合上述因素,因此
16、,究竟在什么情况下采用回热循环,要综合上述因素,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。进行具体分析。进行具体分析。进行具体分析。还应指出,对于像还应指出,对于像还应指出,对于像还应指出,对于像R113R113、R114R114和和和和RC318RC318等类制冷剂,在等类制冷剂,在等类制冷剂,在等类制冷剂,在T-sT-s图图图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
17、内,而压缩机通常不气时,其等熵压缩过程线将进入两相区内,而压缩机通常不气时,其等熵压缩过程线将进入两相区内,而压缩机通常不气时,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宜工作在湿压缩区。因此,应该提高压缩机吸气温度或采用宜工作在湿压缩区。因此,应该提高压缩机吸气温度或采用宜工作在湿压缩区。因此,应该提高压缩机吸气温度或采用回热循环。回热循环。回热循环。回热循环。第十二页,本课件共有61页4.3 蒸气压缩式制冷循环参数设计蒸气压缩式制冷循环参数设计 确定制冷循环的设计参数,实质上就是确定制冷确定制冷循环的设计参数,实质上就是确定制冷循环中
18、制冷剂的工作温度和工作压力。循环中制冷剂的工作温度和工作压力。冷凝温度冷凝温度冷凝温度冷凝温度 蒸发温度蒸发温度 吸气温度吸气温度 过冷温度过冷温度 第十三页,本课件共有61页4.4 两级压缩和复叠式制冷循环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两方面原因两方面原因两方面原因 单级蒸气压缩制冷循环压比的限制单级蒸气压缩制冷循环压比的限制单级蒸气压缩制冷循环压比的限制单级蒸气压缩制冷循环压比的
19、限制单级压缩比一般不超单级压缩比一般不超单级压缩比一般不超单级压缩比一般不超过过过过8 81010,常用的中温制冷剂一般只能获得,常用的中温制冷剂一般只能获得,常用的中温制冷剂一般只能获得,常用的中温制冷剂一般只能获得-20-20-40-40的低温。的低温。的低温。的低温。制冷剂热物理特性的限制制冷剂热物理特性的限制制冷剂热物理特性的限制制冷剂热物理特性的限制迄今为止,还难以找到一种制迄今为止,还难以找到一种制迄今为止,还难以找到一种制迄今为止,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冷剂,它既满足冷凝压力不太高,又满足蒸发压力不太低的冷剂,它既满足冷凝压力不太高,
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