制冷循环.pptx

11115 5 其他制冷循环其他制冷循环11114 4 制冷剂的性质制冷剂的性质11113 3 压缩蒸汽制冷循环压缩蒸汽制冷循环11111 1 概述概述11112 2 压缩气体制冷循环压缩气体制冷循环基本内容基本内容11116 6 热泵循环热泵循环第第11章章 制冷循环制冷循环制冷空调制冷空调装置装置制冷用压缩机制冷用压缩机涡旋式涡旋式(Scroll)压缩机压缩机螺杆螺杆(Screw)压缩机压缩机离心式离心式(Centrifugal)压缩机压缩机换热器类型换热器类型制冷循环制冷循环热泵循环热泵循环逆向循环逆向循环一、制冷循环和热泵循环一、制冷循环和热泵循环111 概概 述述区别：区别：制冷循环制冷循环:不断地从低温热源取走热不断地从低温热源取走热量，以维持其低温。量，以维持其低温。热泵循环热泵循环:不断地向高温热源提供热不断地向高温热源提供热量，以维持其高温。量，以维持其高温。TH热泵循环热泵循环热泵循环热泵循环制冷循环制冷循环二、逆向循环的补偿条件二、逆向循环的补偿条件补偿条件可以是机械能补偿条件可以是机械能压缩式制冷循环；压缩式制冷循环；补偿条件也可以是热能补偿条件也可以是热能吸收式制冷循环。吸收式制冷循环。T0环境环境T2冷库冷库卡诺逆循环卡诺逆循环q1q2wTsTcT0T0不变不变,Tc CTc不变不变,T0 C三、经济性指标三、经济性指标工作性能系数工作性能系数制冷系数制冷系数制冷系数可以小于制冷系数可以小于1，可以大于，可以大于1，也可以等于，也可以等于1，主要由，主要由低温热源的温度确定，制冷温度越低，制冷系数越小。低温热源的温度确定，制冷温度越低，制冷系数越小。热泵循环和供热热泵循环和供热系数系数卡诺逆循环卡诺逆循环wnetTsTCT0TH不变不变,T0 CT0不变不变,TH CTH冷源温度越低，效率越低；冷源温度越低，效率越低；热源温度越高，效率越低，供热系数恒大于热源温度越高，效率越低，供热系数恒大于1。制冷能力和冷吨制冷能力和冷吨工业中常用工业中常用制冷能力制冷能力来衡量设备产冷量大小来衡量设备产冷量大小制冷能力：制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量走的热量(kJ/s)。工程上常用。工程上常用冷吨冷吨表示。表示。1冷吨：冷吨：1吨吨0饱和饱和水水在在24小时被冷冻小时被冷冻 成成0的的冰冰所需冷量。所需冷量。1美国冷吨美国冷吨=3024 kcal/h=3.517 kW1日本冷吨日本冷吨=3320 kcal/h=3.861 kW 1英国冷吨英国冷吨=3373 kcal/h=3.923 kW日本，日本，1公吨公吨1000 kg美国，美国，1美吨美吨907 kg英国，英国，1英吨英吨1016 kg制冷循环种类制冷循环种类 空气压缩制冷空气压缩制冷 压缩制冷压缩制冷 蒸气压缩制冷蒸气压缩制冷 吸收式制冷吸收式制冷制冷循环制冷循环 吸附式制冷吸附式制冷 蒸汽喷射制冷蒸汽喷射制冷 半导体制冷半导体制冷 热声制冷热声制冷,磁制冷磁制冷冷却水冷却水膨胀机膨胀机压缩机压缩机冷库冷库冷却冷却器器3214112 压缩空气制冷循环压缩空气制冷循环一、一、压缩气体制冷循环压缩气体制冷循环简介简介四个四个主要部件；主要部件；工质：工质：空气空气1 2，绝热压缩，绝热压缩 p T2 3，等压冷却，等压冷却，T3 4，绝热膨胀，绝热膨胀，T T14 1 等压吸热，等压吸热，T T1理想化处理：理想化处理：理气；理气；定比热定比热;可逆；可逆；pv图和图和Ts图图 pv3214TsTcT012341 2 绝热压缩绝热压缩2 3 等压冷却等压冷却3 4 绝热膨胀绝热膨胀4 1 等压吸热等压吸热逆布雷顿循环逆布雷顿循环sspp循环增压比循环增压比制冷系数制冷系数（the coefficient of performance COP）定值比热定值比热放热量：放热量：吸热量：吸热量：净功量：净功量：制冷系数：制冷系数：讨论：讨论：1）相同温度的）相同温度的T 0和和TC2）空气压缩制冷循环特点空气压缩制冷循环特点 优点：优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。工质无毒，无味，不怕泄漏。缺点：缺点：1.无法实现无法实现 T ，弊弊思考题：压缩空气制冷是否可以使用节流阀？思考题：压缩空气制冷是否可以使用节流阀？理想气体（等温节流）理想气体（等温节流）二、制冷系数二、制冷系数三、影响因素分析三、影响因素分析提高制冷系数的途径：提高制冷系数的途径：1、降低冷凝温度、降低冷凝温度T0受限于环境温度受限于环境温度2、提高蒸发温度、提高蒸发温度Tc受限于制冷温度受限于制冷温度效果不明显效果不明显Ts12345蒸发器中吸热量蒸发器中吸热量 冷凝器中放热量冷凝器中放热量 制冷系数制冷系数 3、采用过冷、采用过冷4-4：过冷段：过冷段可见，采用过冷以后，循环单位制冷量增可见，采用过冷以后，循环单位制冷量增加，耗功不变，因此其制冷系数增大。加，耗功不变，因此其制冷系数增大。sTO1234T0Tc5454、若采用叶轮式压气机，由于流速较高，、若采用叶轮式压气机，由于流速较高，一般摩擦不能忽略，因此压缩过程应为一般摩擦不能忽略，因此压缩过程应为不可逆绝热过程，不可逆绝热过程，1-2。TOs1234T0Tc52四、状态参数确定四、状态参数确定T-s图和图和logp-h图图循环的制冷量、放热量、净功均可以由循环的制冷量、放热量、净功均可以由状态点的横标值（焓值）之差表示，工状态点的横标值（焓值）之差表示，工程应用非常方便，因此在制冷行业中，程应用非常方便，因此在制冷行业中，通常采用压焓图，来表示循环过程。通常采用压焓图，来表示循环过程。lgp-h图及计算图及计算Ts12345lgph12345压焓图压焓图 P-h diagramvsxT 某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率105 kJ/h，若已知冷凝温度为，若已知冷凝温度为27，蒸发温度为，蒸发温度为-5，试求：制冷剂的质量流量；压缩机功率及增压比；，试求：制冷剂的质量流量；压缩机功率及增压比；冷凝器放热量及循环制冷系数。冷凝器放热量及循环制冷系数。例题例题2 2解：解：由已知，由已知，t1=t5=-5=268K，t3=t4=27=300K，查查logp-h图，可确定状态点图，可确定状态点4和和1，可得：，可得：由由h5=h4,p5=p1，可确定状态点，可确定状态点5。由由p2=p4,s2=s1，可确定状态点，可确定状态点2，可得：，可得：各状态点的焓值都确定了，然后可以直接通过焓值进行热力性能计算。各状态点的焓值都确定了，然后可以直接通过焓值进行热力性能计算。134可可见见，压压缩缩蒸蒸汽汽制制冷冷循循环环的的制制冷冷系系数数（5.6），要要明明显显高高于于压压缩缩空空气气制制冷冷循循环环的的制制冷冷系系数数（1.71），更更接接近近逆逆卡卡诺诺循循环环的的制制冷冷系系数数（6.33），因因此此，目目前前使用的压缩制冷循环，绝大部分都采用压缩蒸汽制冷循环。使用的压缩制冷循环，绝大部分都采用压缩蒸汽制冷循环。一、制冷剂热力性质一、制冷剂热力性质 1.对应制冷装置工作温度（蒸发温度、冷凝温度）的饱和压力适中对应制冷装置工作温度（蒸发温度、冷凝温度）的饱和压力适中蒸发压蒸发压力过低，造成密封问题；冷凝压力过高，提高材料耐压要求，成本增加；力过低，造成密封问题；冷凝压力过高，提高材料耐压要求，成本增加；2.汽化潜热大汽化潜热大提高单位质量工质的制冷能力；提高单位质量工质的制冷能力；3.临界温度应高于环境温度临界温度应高于环境温度使冷却过程更可能接近等温过程；使冷却过程更可能接近等温过程；4.蒸汽比体积小，传热性能好蒸汽比体积小，传热性能好使装置更加紧凑；使装置更加紧凑；5.三相点低于制冷循环下限温度三相点低于制冷循环下限温度避免出现凝固现象，堵塞管路；避免出现凝固现象，堵塞管路；6.上、下界限线（在上、下界限线（在T-s图）陡峭，使冷凝更接近定温放热，并可减少节流引图）陡峭，使冷凝更接近定温放热，并可减少节流引起制冷能力损失。起制冷能力损失。114 制冷剂性质制冷剂性质二、制冷剂其他性质二、制冷剂其他性质 1.对环境友善；对环境友善；2.安全无毒；安全无毒；3.溶油性好，化学稳定性好，等等。溶油性好，化学稳定性好，等等。一、吸收式制冷循环一、吸收式制冷循环115 其他制冷循环其他制冷循环优优点点：功功耗耗小小，只只有有一一个个溶溶液液泵泵耗耗功功，可可以以利利用用品品位位较较低低的的余余热热资源，实现废热利用；资源，实现废热利用；缺缺点点：性性能能系系数数较较低低，通通常常在在1 1左左右右，设设备备体体积积大大，只只适适用用于于冷冷负荷稳定的场合。负荷稳定的场合。qcq0q0qHwwTcT0T0TH制冷制冷系数系数制热制热系数系数制冷制冷热泵热泵116 热泵循环热泵循环蒸气压缩式热泵蒸气压缩式热泵装置装置T0房间房间热泵热泵lnp-h图及计算图及计算Ts12345lnph12345主要供暖方式主要供暖方式热用户热用户燃煤、燃气燃煤、燃气锅炉锅炉集中供热集中供热直接电采暖直接电采暖（蓄热锅炉、（蓄热锅炉、地板辐射、地板辐射、电热膜）电热膜）热泵（空气热泵（空气源、水源）源、水源）能量利用系数能量利用系数直接电直接电 100%100%电厂电厂发电发电33%33%损失损失67%67%房间房间33%33%锅炉锅炉100%100%锅炉锅炉效率效率70%70%房间房间70%70%损失损失30%30%热热泵泵热泵热泵100%100%电厂电厂发电发电33%33%损失损失67%67%房间房间130%130%COP=4COP=4热泵热泵水源热泵系统水源热泵系统地下井水热源地下井水热源热泵热泵地表水热源地表水热源土壤源热泵系统土壤源热泵系统水平管和水平管和螺旋管螺旋管闭式系统闭式系统 垂直环路闭式系统垂直环路闭式系统循环总结循环总结循环循环动力循环动力循环（正循环）（正循环）制冷或热泵循环制冷或热泵循环（逆循环）（逆循环）气体动力循环气体动力循环蒸汽动力循环蒸汽动力循环内燃机循环内燃机循环燃气轮机循环燃气轮机循环定压加热定压加热定容加热定容加热混合加热混合加热布雷顿循环布雷顿循环朗肯循环朗肯循环目标：把热能转换成目标：把热能转换成机械能（电能）机械能（电能）目标：实现热能由低温物目标：实现热能由低温物体向高温物体的转移。体向高温物体的转移。压缩式制冷循环压缩式制冷循环吸收式制冷循环吸收式制冷循环吸附式制冷循环吸附式制冷循环蒸汽喷射式制冷循环蒸汽喷射式制冷循环压缩气体制冷循环压缩气体制冷循环压缩蒸汽制冷循环压缩蒸汽制冷循环第第11章章 小结小结1.压缩空气制冷，分析、计算、回热；压缩空气制冷，分析、计算、回热；2.压缩蒸汽制冷，分析、计算压缩蒸汽制冷，分析、计算；3.热泵循环热泵循环一、简单压缩空气制冷循环一、简单压缩空气制冷循环1 2 绝热压缩绝热压缩2 3 等压冷却等压冷却3 4 绝热膨胀绝热膨胀4 1 等压吸热等压吸热 pv3214TsTcT01234逆布雷顿循环逆布雷顿循环sspp循环增压比循环增压比制冷系数制冷系数（the coefficient of performance COP）放热量：放热量：吸热量：吸热量：净功量：净功量：制冷系数：制冷系数：放热量：放热量：制冷量：制冷量：制冷系数：制冷系数：二、回热式压缩空气制冷循环二、回热式压缩空气制冷循环 回热后：回热后：相等相等1）可以采用叶轮机械，提高空）可以采用叶轮机械，提高空气质量流量，提高制冷量；气质量流量，提高制冷量；2）压压缩缩机机的的功功耗耗减减小小，压压缩缩过过程程及及膨膨胀胀过过程程中中的的不不可可逆逆损损失失减小。减小。qc=cp(T1-T6）不变不变q0=cp(T3-T5)q0=cp(T3-T4)非回热非回热回热回热 回热回热 非回热非回热三、压缩蒸汽制冷循环三、压缩蒸汽制冷循环提高制冷系数的途径：提高制冷系数的途径：1、降低冷凝温度、降低冷凝温度T0受限于环境温度受限于环境温度2、提高蒸发温度、提高蒸发温度Tc受限于制冷温度受限于制冷温度3、采用过冷、采用过冷Ts12345蒸发器中吸热量蒸发器中吸热量 冷凝器中放热量冷凝器中放热量 制冷系数制冷系数 四、热泵循环四、热泵循环Ts12345lnph12345作业作业11-5，11-6，11-10，11-13