(精品)26制冷原理2.ppt

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1、 蒸汽压缩式制冷系统根据热力学第二定律，压缩机消耗的功起了补偿作用，使制冷剂不断从低温热源吸取热量，并不断向高温热源放出热量，从而完成整个制冷循环。制冷机制冷机 实现制冷所必需的机器和设备 低温热源低温热源被冷却物体 制冷剂制冷剂 制冷机使用的工作介质 制冷循环制冷循环制冷剂在制冷系统中所经历的 一系列热力过程 理想循环压理想循环压焓图焓图 单级压缩式制冷设备理想循环压单级压缩式制冷设备理想循环压焓图焓图 制制冷冷原原理理n压缩过程为等熵过程；压缩过程为等熵过程；n冷凝和蒸发是与冷、热源换热；冷凝和蒸发是与冷、热源换热；n出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和

2、液体；饱和液体；n制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；n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。理论循环的几点假设：理论循环的几点假设：n 压缩机内非绝热、非可逆过程；压缩机内非绝热、非可逆过程；n存在传热温差，过程不可逆；存在传热温差，过程不可逆；n改善循环：吸气过热和过冷节流、回热循环；改善循环：吸气过热和过冷节流、回热循环；n系统存在节流损失系统存在节流损失；n系统存在流动损失；系统存在流动损失；n系统存在不凝性气体。系统存在不凝性气体。实际循环的特点实际循环的特点冷凝冷凝膨膨胀胀蒸发蒸发压缩压缩绝绝对对压压力力高压高压低压低压低压低压

3、过冷过冷过热过热-图图 单位质量制冷量是指单位质量制冷量是指1 1公斤制冷剂所能产生的公斤制冷剂所能产生的制冷量。单位质量制冷量的计算是制冷量。单位质量制冷量的计算是:h1-h4。对于不同温度的单位质量的制冷剂所产生的对于不同温度的单位质量的制冷剂所产生的冷量是不同的，所以对于同一台压缩机在标冷量是不同的，所以对于同一台压缩机在标其制冷量时要区分标准工况还是空调工况。其制冷量时要区分标准工况还是空调工况。蒸发温度降低时除对应压力下降外，单位消蒸发温度降低时除对应压力下降外，单位消耗的功也随之增加耗的功也随之增加；单位压缩功下降单位压缩功下降。n单位质量制冷量单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸

4、发器内从被冷却物体吸收的热量制冷剂在蒸发器内从被冷却物体吸收的热量。n单位容积制冷量单位容积制冷量qv：压缩机每吸入压缩机每吸入1 m m3 3制冷剂蒸汽（按吸气状态计）制冷剂蒸汽（按吸气状态计）蒸发器中所产生的制冷量蒸发器中所产生的制冷量。qvq0/v1（h1h4）/v1 单位压缩功单位压缩功 kJkg 单位冷凝热量单位冷凝热量q qk k kJkg 制冷量是指设备进行制冷运行时，单位时间内从制冷量是指设备进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和。用密闭空间内去除的热量总和。用Qo表示。表示。单位是单位是“kW”，通常也有常用单位通常也有常用单位“匹匹”制冷剂循环量的计算公式为制

5、冷剂循环量的计算公式为 由于需要压缩制冷剂，所以制冷剂的多少，由于需要压缩制冷剂，所以制冷剂的多少，决定了压缩机的功率，而制冷剂越多制冷量就决定了压缩机的功率，而制冷剂越多制冷量就越大。越大。制冷系数是指制冷循环中产生制冷量与制冷系数是指制冷循环中产生制冷量与所耗功量之比所耗功量之比,就是制冷剂从被冷却物体中所就是制冷剂从被冷却物体中所制取的冷量制取的冷量qo与所消耗的机械功之比值。与所消耗的机械功之比值。(COP)1.4.2、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、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

6、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。（制冷量）（制冷量）（制冷量）（制冷量）高温高温热源热源低温低温热源热源制冷机制冷机QaQ0W向高温热源的向高温热源的向高温热源的向高温热源的排热量排热量排热量排热量制冷机的制冷机的制冷机的制冷机的消耗功消耗功消耗功消耗功由低温热源的由低温热源的由低温热源的由低温热源的吸热量吸热量吸热量吸热量=+制冷机的性能系数制冷机的性能系数制

7、冷机的性能系数制冷机的性能系数COPCOP=Q0/W(CoefficienceCoefficience Of Performance)Of Performance)过热度过热度饱和制冷剂饱和制冷剂过冷度过冷度液体过冷液体过冷1.1.基本概念基本概念n液体过冷：液体过冷：液体制冷剂的温度低于其压力所对应液体制冷剂的温度低于其压力所对应的饱和液体温度。的饱和液体温度。n过冷度：过冷度：液体过冷温度和其压力所对应的饱和液体液体过冷温度和其压力所对应的饱和液体温度之差。温度之差。n过冷循环：过冷循环：具有液体过冷的循环称为液体过冷循具有液体过冷的循环称为液体过冷循环。环。2.热力分析热力分析n单位制冷

8、制冷量：单位制冷制冷量：q0h1h5n单位理论压缩功：单位理论压缩功：w0h2h1单位质量制冷量提高单位质量制冷量提高耗功量不变耗功量不变制冷系数增大制冷系数增大液体过冷液体过冷蒸气过热蒸气过热1.1.基本概念基本概念n蒸气过热：蒸气过热：制冷剂蒸汽温度高于其压力对应的饱和温度。制冷剂蒸汽温度高于其压力对应的饱和温度。n过热度：过热度：蒸汽过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。蒸汽过热后的温度和同压力下饱和温度的差值。n过热循环：过热循环：具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。n有效过热有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的：过热吸收热量来自被冷却介

9、质，产生有用的制冷效果。制冷效果。n有害过热有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。效果。蒸气过热蒸气过热2.实现方法实现方法n蒸发器面积大于设计所需面积（有效）；蒸发器面积大于设计所需面积（有效）；n蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热量蒸发器与压缩机间的连接管道吸取外界环境热量而过热（有害）；而过热（有害）；n连接管道吸取被冷却对象的热量而过热（有效）；连接管道吸取被冷却对象的热量而过热（有效）；n系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程伴系统中设置回热器（有害过热，但有过冷过程伴随）。随）。蒸气过热蒸气过热3.优点优点n利于压缩机

10、运行，防止液击；利于压缩机运行，防止液击；n提高压缩机输气系数；提高压缩机输气系数；n改善低温下压缩机的润滑条件。改善低温下压缩机的润滑条件。工作参数工作参数n蒸发温度蒸发温度t0：空气：空气：t0t空气空气2（810）水或盐水：水或盐水：t0t水水2（46）n冷凝温度冷凝温度tk：空气：空气：tkt空气空气115水：水：tkt平均水温平均水温（57）蒸发式冷凝器：蒸发式冷凝器：tk夏季室外计算湿球温度（夏季室外计算湿球温度（815）实际循环的热力计算实际循环的热力计算蒸发温度的影响蒸发温度的影响降低蒸发温度：降低蒸发温度：n单位制冷量减少；单位制冷量减少；n压缩机吸气温度变大；压缩机吸气温度

11、变大；n单位压缩功增大；单位压缩功增大；n制冷系数减小。制冷系数减小。(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最大蒸发温度过低，对于制冷系统的经济性影响是蒸发温度过低，对于制冷系统的经济性影响是比较大的。引起蒸发温度低的原因有以下几方面：比较大的。引起蒸发温度低的原因有以下几方面：(1)系统的制冷剂不足系统的制冷剂不足(2)节流阀开启过小，进入蒸发器的制冷剂量不足节

12、流阀开启过小，进入蒸发器的制冷剂量不足(3)制冷系统有污物堵塞，在干燥过滤器及膨胀阀制冷系统有污物堵塞，在干燥过滤器及膨胀阀等处堵塞等处堵塞(4)直接蒸发式冷却器表面结霜或者结冰，增加了直接蒸发式冷却器表面结霜或者结冰，增加了传热的热阻。传热的热阻。蒸发温度蒸发温度(压力压力)过低是由哪些因素造成的过低是由哪些因素造成的(5)蒸发器面积与压缩机的制冷量不相匹配，即蒸发器面积与压缩机的制冷量不相匹配，即蒸发器的蒸发面积过小蒸发器的蒸发面积过小(6)供液管路里有气囊供液管路里有气囊(7)环境温度过低，冷却介质的温度远低于系统环境温度过低，冷却介质的温度远低于系统要求的温度要求的温度冷凝温度的影响冷

13、凝温度的影响提高冷凝温度：提高冷凝温度：n单位制冷量减少；单位制冷量减少；n单位压缩功增大；单位压缩功增大；n制冷系数减小。制冷系数减小。(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冷凝温度冷凝温度(压力压力)过高的原因过高的原因(1)冷却水冷却水(风风)量不足，水量不足，水(风风)温度升高，温度升高，(2)制冷系统中存在空气，制冷系统中存在空气，(3)系统中制冷剂过量系统中制冷剂过量(4)冷凝器出液阀没有全开，引起冷凝压力升高冷凝器出液阀没有全开，引起冷凝压力升高(5)冷凝器管壁水垢太厚，影响传热，使冷凝压力冷凝器管壁水垢太厚，影响传热，使冷凝压力升高升高(6)压缩机排气温度过高压缩机排气温度过高(7)热力膨胀阀工作不正常热力膨胀阀工作不正常