建筑冷热源重点复习资料教学文案.ppt
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1、建筑冷热源重点复习资料4 4、评价制冷循环经济性的指标、评价制冷循环经济性的指标:(1)制冷性能系数制冷性能系数:(2)热力完善度热力完善度:1234TSKTeTcbawcweq02022/11/1025、逆卡诺循环的局限及蒸气压缩制冷循环解决方法(1)在制冷剂)在制冷剂湿蒸汽区域内进行压缩湿蒸汽区域内进行压缩(湿压缩湿压缩)压缩机吸入湿蒸气,低温湿蒸气与热的气缸壁面发生强烈热交换,与压缩机吸入湿蒸气,低温湿蒸气与热的气缸壁面发生强烈热交换,与气缸壁面接触的液珠迅速气化,使得压缩机的吸气量减少,导致制冷功率气缸壁面接触的液珠迅速气化,使得压缩机的吸气量减少,导致制冷功率下降。下降。过多液珠进入
2、压缩机后,难以立即气化。既破坏压缩机的润滑,又容过多液珠进入压缩机后,难以立即气化。既破坏压缩机的润滑,又容易对压缩机的叶片和气缸壁造成液击,影响压缩机的性能和寿命。易对压缩机的叶片和气缸壁造成液击,影响压缩机的性能和寿命。蒸气压缩式制冷的理论循环中通过蒸气压缩式制冷的理论循环中通过干压缩代替了湿压缩干压缩代替了湿压缩2022/11/103(2)膨胀机的经济性)膨胀机的经济性 液态制冷剂的比容变化很小,因而可以利用的膨胀功液态制冷剂的比容变化很小,因而可以利用的膨胀功十分有限。十分有限。膨胀机的尺寸小,因而摩擦损失相对较大。膨胀机的尺寸小,因而摩擦损失相对较大。蒸气压缩式制冷的理论循环中通过膨
3、胀阀蒸气压缩式制冷的理论循环中通过膨胀阀代替了膨胀机代替了膨胀机2022/11/1046 6、蒸蒸气气压压缩缩式式制制冷冷理理论论循循环环组成:组成:1 1)压缩机:等熵压缩;)压缩机:等熵压缩;2 2)冷凝器:等压放热;)冷凝器:等压放热;3 3)膨胀阀:绝热节流;)膨胀阀:绝热节流;4 4)蒸发器:等压吸热。)蒸发器:等压吸热。2022/11/1057、避免湿压缩的方法、避免湿压缩的方法 在蒸发器出口设气液分离器;在蒸发器出口设气液分离器;调节膨胀阀开度,控制压缩机入口制冷剂蒸气的过热度。调节膨胀阀开度,控制压缩机入口制冷剂蒸气的过热度。2022/11/1068、蒸气压缩式制冷理论循环压焓
4、图上的表示2022/11/1079、蒸气压缩式制冷的热力计算a.制冷剂单位质量制冷量单位质量制冷量qe:1kg制冷剂在蒸发器中蒸发从被冷却介质吸收的热量。qeh1h4h1h3计算以下各参数:2022/11/108b.单位容积制冷量单位容积制冷量qv:压缩机每吸入1m3制冷剂蒸汽(按吸气状态计),在蒸发器中所产生的制冷量。qvqe/v1(h1h4)/v1v1为制冷剂的比容。c.制冷剂的制冷流量制冷流量 Mr和体积流量体积流量Vr:式中:Qe为制冷系统的制冷功率。2022/11/109d.冷凝器的冷凝负荷冷凝器的冷凝负荷Q c:制冷剂在冷凝器中冷却、冷凝过程中放出的热量。QcMr(h2h3)e.压
5、缩机的理论耗功率理论耗功率W:2022/11/1010f.理论制冷性能系数理论制冷性能系数COPCOP:制冷量与压缩机理论功率的比值。2.2 2.2 蒸气压缩式制冷的热力循环蒸气压缩式制冷的热力循环 g.理论制热性能系数理论制热性能系数COPhCOPh:制热量与压缩机理论功率的比值。2022/11/1011h.制冷效率制冷效率 R(热力完善度热力完善度):理论制冷循环制冷系数与理想制冷循环制冷系数之比。2022/11/1012 1)过冷循环)过冷循环1010、蒸气压缩式制冷的热力循环改善、蒸气压缩式制冷的热力循环改善 过冷、过热及回热循环过冷、过热及回热循环 液体过冷:从冷凝器出来的液液体过冷
6、:从冷凝器出来的液态制冷剂的温度低于其压力对应态制冷剂的温度低于其压力对应的饱和温度。的饱和温度。过冷度:液体过冷后的温度与其过冷度:液体过冷后的温度与其压力对应的饱和温度的差值。压力对应的饱和温度的差值。过冷循环:具有液体过冷的制冷过冷循环:具有液体过冷的制冷循环称之为过冷循环。循环称之为过冷循环。2022/11/1013液体过冷对制冷性能的影响液体过冷对制冷性能的影响 采用液态制冷剂再冷,节流采用液态制冷剂再冷,节流后制冷剂的后制冷剂的干度减少干度减少(即无效(即无效气化减少)单位质量气化减少)单位质量制冷功率制冷功率增加增加;压缩机的压缩功不变。压缩机的压缩功不变。制冷系数提高,节流损失
7、减制冷系数提高,节流损失减少。少。2022/11/1014 过冷循环实现方式有两种:过冷循环实现方式有两种:1、对于冷冻冷藏等(、对于冷冻冷藏等(蒸发温度蒸发温度较低较低)的制冷系统,单独设置)的制冷系统,单独设置再冷却器再冷却器2、对于空调用制冷系统(、对于空调用制冷系统(蒸发蒸发温度较高温度较高)适当增大冷凝器面)适当增大冷凝器面积,使冷却介质与呈逆流换热,积,使冷却介质与呈逆流换热,以实现再冷以实现再冷。2022/11/1015 2)过热循环)过热循环 蒸气过热:压缩机入口处制蒸气过热:压缩机入口处制冷剂蒸气的温度高于其压力对冷剂蒸气的温度高于其压力对应的饱和温度。应的饱和温度。过热度:
8、制冷剂蒸气过热后过热度:制冷剂蒸气过热后的温度与同压力下饱和温度的的温度与同压力下饱和温度的差值。差值。过热循环:具有蒸气过热的过热循环:具有蒸气过热的制冷循环称之为过热循环。制冷循环称之为过热循环。2022/11/10163)回热循环2022/11/1017回热对蒸气压缩式制冷性能的影响回热对蒸气压缩式制冷性能的影响 采用回热循环,一方面可使液态采用回热循环,一方面可使液态制冷剂再冷,单位质量制冷剂再冷,单位质量制冷功率制冷功率增加增加(q0=h4-h4);压缩机的压缩功增加(压缩机的压缩功增加(Wc=(h2-h1)-(h2-h1);2022/11/1018回热对蒸气压缩式制冷性能的影响回热
9、对蒸气压缩式制冷性能的影响 制冷系数是否提高,取决与制冷剂制冷系数是否提高,取决与制冷剂的热物理性质。的热物理性质。一般说来,对于一般说来,对于节流损失大节流损失大的制的制冷剂,如冷剂,如氟利昂氟利昂R12、R134a等回热是等回热是有利的,而对于制冷剂有利的,而对于制冷剂氨氨则是不利的则是不利的。2022/11/101911、闪发蒸气分离器对制冷性能的影响 采用闪发蒸气分离器,减少了一级压缩的制冷剂流量;采用闪发蒸气分离器,降低了二级压缩机进口的蒸气温度和比容。因此,采用闪发蒸气分离器可有效降低压缩机的功耗,故闪发蒸气分离器也称之为经济器经济器。2022/11/102012、双级蒸气压缩式制
10、冷的中间压力选取原则以获取最大制冷系数的中间压力为原则;以这种原则确定的中间压力称之为最佳中间压力最佳中间压力。(在工程设计时,可通过选择几个中间压力进行试算进行试算以确定最优值。)以高低压缩机压缩比相等为原则(虽然制冷系数不是最大,但压缩机气缸工作容积工作容积的利用程度高,较实用实用)。此时中间压力的计算式为:2022/11/10211313、制冷压缩机作用制冷压缩机作用作用:它把制冷剂蒸汽从低压状态压缩至高压状态,作用:它把制冷剂蒸汽从低压状态压缩至高压状态,创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下蒸发制冷、在创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下蒸发制冷、在冷凝器中常温液化的条件。此外,由于压缩机不断
11、冷凝器中常温液化的条件。此外,由于压缩机不断地吸入和排出气体,才使制冷循环得以周而复始地地吸入和排出气体,才使制冷循环得以周而复始地进行进行2022/11/1022制冷压缩机的分类压缩机按压缩原理有两大类:压缩机按压缩原理有两大类:容积型容积型速度型速度型容积型压缩机容积型压缩机:通过对运动机构作功,以减少压缩式容通过对运动机构作功,以减少压缩式容积,提高蒸气压力来完成压缩功能。积,提高蒸气压力来完成压缩功能。速度型压缩机速度型压缩机:由旋转部件连续将角动量转换给蒸气,由旋转部件连续将角动量转换给蒸气,再将该动量转为压力。再将该动量转为压力。1414、制冷压缩机分类制冷压缩机分类2022/11
12、/1023制冷压缩机分类和结构示意简图制冷压缩机分类和结构示意简图 往复式制冷压缩机往复式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机2022/11/102416、往复式压缩机的容积效率计算、往复式压缩机的容积效率计算式中:式中:D气缸直径(气缸直径(m)S 活塞行程(活塞行程(m)Z 气缸数气缸数 n转速(转速(r/min)Vcy压缩机曲轴每旋转一圈,每只压缩机曲轴每旋转一圈,每只 气缸吸入的低压气体体积(气缸吸入的低压气体体积(m3)1)理论排气量(活塞排量)理论排气量(活塞排量)即压缩机每秒钟吸入的气体体积,即压缩机每秒钟吸入的气体体积,计算公式为:计算公式
13、为:P2P1O1PVP2P1234Vcy2022/11/1025 2)理论质量流量)理论质量流量P2P1O1PVP2P1234Vcy2022/11/1026 3)容积效率)容积效率即压缩机实际工作过程比理即压缩机实际工作过程比理想工作过程复杂,它的实际想工作过程复杂,它的实际吸气量小于活塞排量吸气量小于活塞排量 ,两,两者之比称为压缩机的容积效者之比称为压缩机的容积效率率(输气系数)输气系数)v2022/11/1027 4)实际容积效率的影响因素)实际容积效率的影响因素(1)压缩机运行工况:如压缩比、吸气过热程度等;)压缩机运行工况:如压缩比、吸气过热程度等;(2)压缩机构造与质量,如余隙容积
14、大小、气阀结构、转)压缩机构造与质量,如余隙容积大小、气阀结构、转速、气缸冷却方式、制作质量、磨损程度等;速、气缸冷却方式、制作质量、磨损程度等;(3)制冷剂性质,如比体积、排气温度、导热系数等。)制冷剂性质,如比体积、排气温度、导热系数等。2022/11/10281717、冷凝器作用及分类、冷凝器作用及分类冷冷凝凝器器的的作作用用:是是使使制制冷冷压压缩缩机机排排出出的的过过热热蒸蒸气气冷却冷凝为高压液体。冷却冷凝为高压液体。按按照照冷冷却却方方式式,冷冷凝凝器器可可分分为为水水冷冷式式、风风冷冷式式、蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器等。等。2022/11/10291818、蒸发器作用及分类、蒸发器
15、作用及分类蒸蒸发发器器的的作作用用:在在制制冷冷中中,液液态态制制冷冷剂剂经经过过节节流流后后在在其其中中汽汽化化(实实际际上上是是沸沸腾腾)吸吸热热,使使送送入入的的介介质质(水水、空空气气或或盐盐水水)被被冷冷却却(这这类类介介质质也也可可称称作作载载冷剂冷剂)。按按照照被被冷冷却却介介质质不不同同,蒸蒸发发器器可可分分为为冷冷却却液液体体的的蒸发器、和冷却气体的蒸发器蒸发器、和冷却气体的蒸发器等。等。2022/11/1030节流机构的作用和工作原理节流机构的作用和工作原理1、当制冷剂流体通过一小孔时,一部分静压力转变为动压力,、当制冷剂流体通过一小孔时,一部分静压力转变为动压力,流速急剧
16、增大,成为湍流流动,流体发生扰动,摩擦阻力增流速急剧增大,成为湍流流动,流体发生扰动,摩擦阻力增加,静压下降,使流体达到降压调节流量的目的加,静压下降,使流体达到降压调节流量的目的,节流是压,节流是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一。缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一。2、节流机构的作用有两点:、节流机构的作用有两点:一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力;压力;二是根据系统负荷变化,调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。二是根据系统负荷变化,调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。19、节流机构、节流机构2022/11
17、/103120、热力膨胀阀热力膨胀阀普遍用于氟利昂制冷系统中,通过感热力膨胀阀普遍用于氟利昂制冷系统中,通过感温机构的作用,随蒸发器出口处制冷剂的温度变温机构的作用,随蒸发器出口处制冷剂的温度变化而自动变化,达到调节制冷剂供液量的目的。化而自动变化,达到调节制冷剂供液量的目的。热力式膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成。热力式膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成。热力式膨胀阀按膜片平衡方式不同有内平衡式和热力式膨胀阀按膜片平衡方式不同有内平衡式和外平衡式两种类型。外平衡式两种类型。2022/11/103221、蒸气压缩式冷水机组的分类、蒸气压缩式冷水机组的分类1)按冷水机组中压缩机品种分类按冷
18、水机组中压缩机品种分类2022/11/10332)按冷凝器冷却方式分类按冷凝器冷却方式分类2022/11/103422、蒸气压缩式热泵分类、蒸气压缩式热泵分类1)按低位热源对热泵分类)按低位热源对热泵分类2022/11/10352)按低位热源和热媒对热泵分类)按低位热源和热媒对热泵分类2022/11/103623、水冷式冷水机组部分负荷特性、水冷式冷水机组部分负荷特性综合部分负荷性能系数综合部分负荷性能系数IPLV表征冷水机组在运表征冷水机组在运行期间平均特性行期间平均特性IPLV=0.023A+0.415B+0.461C+0.101D式中式中A、B、C、D分别代表分别代表:负荷负荷100(冷
19、却水进水温度(冷却水进水温度30)、)、75(冷却水进水温度(冷却水进水温度26)、)、50(冷却水进水温度(冷却水进水温度23)、)、25(冷却水进水温度(冷却水进水温度19)时的性能系数)时的性能系数3724、水环式水源热泵机组特点及适用条件、水环式水源热泵机组特点及适用条件 水环热泵机组将循环水作为冷、水环热泵机组将循环水作为冷、热源。一般用于建筑物存在内外分区热源。一般用于建筑物存在内外分区的系统中。的系统中。在制冷区在制冷区,利用制冷剂蒸,利用制冷剂蒸发将空调房间中的热量取出,传入封发将空调房间中的热量取出,传入封闭环路的循环水中;闭环路的循环水中;制热区制热区,利用制,利用制冷剂蒸
20、发吸收封闭环路中循环水的热冷剂蒸发吸收封闭环路中循环水的热量,而在冷凝器中放热到空调房间以量,而在冷凝器中放热到空调房间以实现供暖。从而形成一个以实现供暖。从而形成一个以回收建筑回收建筑物内部余热物内部余热为主要特点的热泵供暖、为主要特点的热泵供暖、供冷的空调系统供冷的空调系统2022/11/103824、水环式水源热泵机组特点及适用条件、水环式水源热泵机组特点及适用条件 如果水环式热泵系统回收的热量量如果水环式热泵系统回收的热量量大于供热量,则需安装冷却塔,如果大于供热量,则需安装冷却塔,如果回收热量小于供热量,则安装加热装回收热量小于供热量,则安装加热装置置2022/11/103925.空
21、气源热泵空气源热泵除霜除霜控制及除霜方式控制及除霜方式只要用空气做为热泵热源,而且蒸发温度降至只要用空气做为热泵热源,而且蒸发温度降至0以下,随着以下,随着水从湿空气中冻结出来,在热交换器上将形成霜冻。水从湿空气中冻结出来,在热交换器上将形成霜冻。1)霜冻产生的危害:)霜冻产生的危害:(1)而大量的霜冻将使热阻增加)而大量的霜冻将使热阻增加(2)在空气盘管中霜冻还增加了空气的压力降,使操作性能)在空气盘管中霜冻还增加了空气的压力降,使操作性能变坏变坏2022/11/10402)除霜的方法:)除霜的方法:(1)中止循环法空气除霜中止循环法空气除霜:在空气温度高于在空气温度高于23时,关闭压缩时,
22、关闭压缩机并使空气熔化霜冻能够获得成功机并使空气熔化霜冻能够获得成功这就是所谓的中止循环这就是所谓的中止循环法空气除霜。法空气除霜。2022/11/1041(2)直接电加热直接电加热:在空气温度更低时最常用的方法是直接电加热。在空气温度更低时最常用的方法是直接电加热。电加热器,或是紧靠热交换器盘管安装,或是放置在热交电加热器,或是紧靠热交换器盘管安装,或是放置在热交换器盘管的中间。由于靠近空气盘管底部霜结得更厚,因此加换器盘管的中间。由于靠近空气盘管底部霜结得更厚,因此加热通常分段进行,以使底部较别处更强烈地被加热。加热功率热通常分段进行,以使底部较别处更强烈地被加热。加热功率通常是很大的,以
23、致在加热器使用前必须使压缩机停机,以防通常是很大的,以致在加热器使用前必须使压缩机停机,以防止由于两者同时使用而使电流过大。止由于两者同时使用而使电流过大。2022/11/1042(3)逆向循环除霜逆向循环除霜:利用四通阀使蒸发器和冷疑器互换。这一逆利用四通阀使蒸发器和冷疑器互换。这一逆向循环方法保证了迅速而有效地除霜。向循环方法保证了迅速而有效地除霜。2022/11/10433)除霜控制除霜控制方式方式:一旦选定了除霜方法,必须确定开始和结束除霜的控制措施。一旦选定了除霜方法,必须确定开始和结束除霜的控制措施。(1)时间控制法:压缩机每运转一、二小时便除霜几分钟。)时间控制法:压缩机每运转一
24、、二小时便除霜几分钟。2022/11/1044(2)空气压差控制法:既然必须进行除霜是为了保持良好的)空气压差控制法:既然必须进行除霜是为了保持良好的传热性能,那么通过盘管对空气温差的增加、穿过盘管的空气传热性能,那么通过盘管对空气温差的增加、穿过盘管的空气压力降的增加或通过风扇动力的增加来判定传热性能的下降是压力降的增加或通过风扇动力的增加来判定传热性能的下降是最准确表明需开始除霜的方法。可以通过冷冻介质湿度或压力最准确表明需开始除霜的方法。可以通过冷冻介质湿度或压力传感器,或者通过两者结合,或者同延时继电器一起来激发除传感器,或者通过两者结合,或者同延时继电器一起来激发除霜操作,并且可以通
25、过蒸发器达到指定的温度或压力来终止除霜操作,并且可以通过蒸发器达到指定的温度或压力来终止除霜操作。霜操作。2022/11/1045(3)混合控制法:制造厂家正计划使用根据微信息处理机而)混合控制法:制造厂家正计划使用根据微信息处理机而操作的除霜控制器。该除霜控制器不仅利用普通的压力和温度操作的除霜控制器。该除霜控制器不仅利用普通的压力和温度相结合的除霜激发,而且当室外温度低时相结合的除霜激发,而且当室外温度低时(即按照传感器指示即按照传感器指示并不需要除霜并不需要除霜),还配有每,还配有每6小时一次、每次除霜时间最长为小时一次、每次除霜时间最长为10分钟、除霜间隔最小为分钟、除霜间隔最小为15
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