第三章制冷原理中精选文档.ppt

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1、第三章制冷原理中本讲稿第一页，共四十页一、液体过冷的影响 制冷剂在冷凝器中被冷凝成液体后，如果液体制冷剂继续向外界放热，制冷剂液体的温度就会低于饱和温度(对应于冷凝压力的冷凝温度)而成为过冷液体。饱和温度与过冷液体温度差称为过冷度，记tg。本讲稿第二页，共四十页造成原因：冷凝器的传热能力有富余；冷却介质的使用、参数、流量大小；专门设置一个传热装置如回热器。造成后果：制冷循环改变了，由1-2-3-4-5-1变成1-2-3-4-5-1本讲稿第三页，共四十页具有液体过冷的循环图示 本讲稿第四页，共四十页 具有液体过冷的循环与无过冷的理论循环比较(1）单位质量制冷量增加增加量与过冷度成正比(2）循环所

2、消耗的单位理论功0不变(3）循环的制冷系数0提高本讲稿第五页，共四十页 实现制冷剂液体的过冷其本质是增大冷凝器的热负荷。可以用适当增大冷凝器表面积和提高冷却介质流量的方法来达到。一般制冷剂的过冷度取35。本讲稿第六页，共四十页二、吸气过热的影响 制冷剂在蒸发器中被蒸发为气体后，如果气体制冷剂继续吸热，制冷剂蒸汽的温度就会高于饱和温度(对应于蒸发压力的蒸发温度)而成为过热汽。过热蒸汽温度与饱和温度差称为过热度，记tr。本讲稿第七页，共四十页造成原因：蒸发器的传热能力有富余；进入压缩机的管道较长，制冷剂进一步吸热 制冷剂进入压缩机前用于冷却电机 专门设置一个传热装置如回热器。造成后果：制冷循环改变

3、了，由1-2-3-4-5-1变成1-2-3-4-5-1-1本讲稿第八页，共四十页具有吸气过热的制冷循环图示 本讲稿第九页，共四十页 具有蒸汽过热的循环与无过热的理论循环比较（1）循环的单位质量制冷量的不变。（2）压缩机所消耗的单位理论功却增大本讲稿第十页，共四十页（3）制冷系数减少（4）轴功率N0的变化与所采用的制冷剂性质有关：对于R12的制冷装置，绝热压缩功率有利下降 对于R22的制冷装置，绝热压缩功率基本不变 对于R717的制冷装置，绝热压缩功率增加了本讲稿第十一页，共四十页 事实上，为了保证制冷装置的压缩机运转安全，总是使压缩机的吸气有一定的过热度。因为没有吸气过热度，压缩机所吸入的蒸气

4、就难以避免不带入未蒸发完毕的少量液滴，液滴在气缸中受热产生急剧的汽化，不仅会降低压缩机的实际吸气量，而且液体多时，甚至可能引起液击事故。本讲稿第十二页，共四十页三、回热循环的影响 让从蒸发器出来的低温制冷剂蒸气在特定的热交换器中与高温制冷剂液体进行热交换，使高温液体得到较大的过冷度，同时低温蒸气也能获得一定的过热度，减小了与环境的温差。该循环为回热循环回热循环用11234451表示。本讲稿第十三页，共四十页回热循环图示本讲稿第十四页，共四十页回热循环计算：单位质量制冷量 回热循环的单位质量制冷量增大了本讲稿第十五页，共四十页单位理论功制冷系数本讲稿第十六页，共四十页 分析和研究表明：Rl2制冷

5、装置采用回热循环是有利的。回热换热器流动阻力损失较小时，回热循环的制冷系数能提高10一12%，而且当冷凝温度一定时，蒸发温度越低回热效果越好。对于氨制冷装置，采用回热循环不利；对R22制冷装置，应用回热循环后，性能指标则无甚变化。本讲稿第十七页，共四十页第三节第三节 蒸气压缩制冷机蒸气压缩制冷机的实际循环的实际循环 为了便于用热力学方法分析蒸气压缩制冷机循环，我们在第一节中曾对作了某些简化的理论循环进行了讨论，但是由于各种不能消除的因素影响，蒸气压缩制冷机的实际循环不同于理论循环。本讲稿第十八页，共四十页实际循环与理论循环的区别分析：制冷剂流过管路、蒸发器、冷凝器等各种附件、阀门，以及流过压缩

6、机内部时，都会产生阻力压降；压缩机入口的蒸气已有一定的过热度膨胀阀前的液体也有一定的过冷度；压缩机压缩蒸气不是绝热压缩的等熵过程。蒸气压缩制冷机的实际循环过程如图本讲稿第十九页，共四十页蒸气压缩制冷机的实际循环图蒸气压缩制冷机的实际循环图本讲稿第二十页，共四十页一、实际循环与理论循环的区别分析 蒸气压缩制冷机的实际循环与理论循环相比，压缩机的实际输气量减小，而单位实际压缩功增大。引起这种结果的原因，除压缩机的实际工作过程偏离理论过程外，还有制冷剂循环流经所有管路都存在阻力压降。本讲稿第二十一页，共四十页实际循环的计算方法 （1）只要计算具有吸气过热和液体过冷的 理论循环1244一51，（2）使

7、用压缩机的输气系数和效率两个 参数进行修正。本讲稿第二十二页，共四十页二、输气系数（）的确定方法 式中：Vh理论输气量，表示一台压缩机每秒 所有气缸的活塞行程容积之和。Vs实际输气量 本讲稿第二十三页，共四十页影响输气系数（）的因素 输气系数 与压缩机的余隙容积、进气和排气压力损失、蒸气与气缸壁的热交换及不严密处的泄漏状况有关。输气系数 1 压缩机的输气系数由压缩机制造厂提供 本讲稿第二十四页，共四十页理论输气量 Vh 的计算公式：其中：d气缸直径(m)；s活塞行程(m)；n压缩机转速(rmin)z压缩机的气缸数。本讲稿第二十五页，共四十页三、压缩机效率的确定方法（1）压缩机的指示效率i 计算

8、0 压缩机在理论循环过程中，压缩每公斤 制冷剂蒸气所消耗的功称为单位理论功 i 压缩机在实际循环过程中，压缩每公斤 制冷剂蒸气所消耗的功称为单位指示功本讲稿第二十六页，共四十页（2）压缩机机械效率 j 计算i压缩机在实际循环过程中，压缩每公斤 制冷剂蒸气所消耗的功称为单位指示功e压缩机在实际循环过程中，压缩每公斤 制冷剂蒸气所消耗的功称为实际轴功本讲稿第二十七页，共四十页（3）压缩机总效率 e 计算 可见，压缩机总效率包括：实际过程中压缩蒸气的效率 机械摩擦效率本讲稿第二十八页，共四十页实际循环计算实际循环的单位制冷量 实际循环的单位功 实际循环的制冷系数本讲稿第二十九页，共四十页第四节第四节

9、 蒸气压缩制冷机的热力计算蒸气压缩制冷机的热力计算一、蒸气压缩制冷机热力计算目的：（1)求得制冷机循环的性能指标 （2）压缩机的容量和功率 （3）换热器的热负荷为压缩机和换热器的设计或选型提供必要的数据。本讲稿第三十页，共四十页二、蒸气压缩制冷机热力计算步骤（1）计算准备 制冷剂和循环的型式选定 循环的工作参数确定，内容包括：冷凝温度 蒸发温度 过冷度 过热度 本讲稿第三十一页，共四十页 车辆用制冷装置均用风冷冷凝器和直接蒸发式表面空气冷却器，冷凝温度和蒸发温度和车外温度和蒸发器中空气出口温度有关。一般，冷凝温度 tk=th+(13-15)()th 为计算外气温度()蒸发温度 t0=tc-(8

10、-10)()tc 为蒸发器中空气出口温度()冷凝温度和蒸发温度确定之后，冷凝压力和蒸发压力也相应确定了。本讲稿第三十二页，共四十页过冷度和过热度的确定 压缩机吸气温度按蒸气离开蒸发器时的情况及进入压缩机吸气腔前的传热情况来确定。吸气温度不超过15，液体过冷度可选35 本讲稿第三十三页，共四十页（2）根据己知的温度和压力，在制冷剂的压焓图绘制循环过程本讲稿第三十四页，共四十页（3）通过压焓图或物性表上查出循环各主要点参数。状态点焓值其它参数1h1=1h1=1=2h2=4h4=5h5=本讲稿第三十五页，共四十页(4)实际循环数值计算 计算理论循环的单位质量制冷量、单位理论功、制冷系数等性能指标。计

11、算制冷机的制冷量Q0(kw)Q0 =G q0 (kw)G 工质的循环量（Kg/h）压缩机选型 如果制冷量Q0已给定，要进行压缩 机选型时，可先求出工质的循环量(G)和压缩机的实际输气量：本讲稿第三十六页，共四十页工质的循环量(G)压缩机的实际输气量（VS）：压缩机的理论输气量（Vh）根据理论输气量(Vs)即可选配压缩机 本讲稿第三十七页，共四十页 压缩机的轴功率计算 压缩机的理论功率 压缩机的轴功率 式中 j压缩机的机械效率 e压缩机的总效率本讲稿第三十八页，共四十页压缩机的电机功率（Nd）计算 式中：c_ 压缩机与电机 的传动效率，d 电动机效率，取0.8利用计算的压缩机电机功率（Nd）选择电机本讲稿第三十九页，共四十页实际制冷系数计算 冷凝器的热负荷Qk 计算式中 qk冷凝器单位热负荷(kJkg)h2s实际循环排气时的焓值(kJkg)本讲稿第四十页，共四十页