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1、第二节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理 情 低 霍 屯 扭 态 挫 囚 擞 苞 铣 嚎 程 痞 舆 魏 张 故 谋 筷 兄 穴 军 咳 唆 蚜 倾 闷 撵 款 洁 囚 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1单级蒸气压缩式制冷循环 (1) w 制冷循环分析和计算，常用压焓图和温熵图 w 船用压缩式制冷装置大都使用中、高温制冷 剂 n高温制冷剂 标准沸点t。0的制冷剂属 n中温制冷剂 0t。一70者，如氨、氟利 昂12、氟利昂22等，并多采用单级压缩 n低温制冷剂 t。一70者属 w 下面就
2、借助于压焓图来研究单级压缩制冷循 环 菏 蜂 漂 啃 捣 兜 静 知 钞 俊 猩 说 宇 这 献 颅 柞 续 限 延 美 仿 苹 本 壹 筒 回 诧 锡 宴 糕 椭 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环(2) w 理论循环假设； n(1)压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失 l等熵过程 n(2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损 失 l等压过程 n(3)制冷系统中除热交换器外，与外界无任何 热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换 l等焓过程 w 下图为单
3、级压缩制冷理论循环的压焓图制冷 空调动画theory cycle.avi w 制冷空调动画theory cycle 2.avi 希 骨 荆 既 火 奈 箍 寿 馅 盐 压 雅 狱 峨 些 检 溶 朴 避 疹 捉 铀 匙 仁 蕉 众 腋 鸵 佛 牌 乙 却 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环 (3) w 过程线12 n等熵压缩过程 n压力由p0提高到pk n压缩机对制冷剂作功 n制冷剂温度提高 n点2处于过热蒸气状态 w 过程线23 n制冷剂在冷凝器内的冷
4、却 、冷凝 n过热蒸气在等压下先放热 冷却降温，再继续放热冷凝，然 后过冷 陪 淤 维 飘 盛 囊 灸 技 夸 仑 淬 致 预 匠 丛 炙 提 悦 塔 舜 暑 诊 痛 鹅 哦 爱 病 愁 我 体 蚊 鲍 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-1 单级蒸气压缩式制冷循环 (4) w 过程线34 n冷剂通过膨胀阀的节流过程 n压力由pk降到po，温度由tk降 到t0，并进入两相区 n节流前后制冷剂焓值不变 w 过程线4-1 n等压气化过程 n制冷剂吸取热量不断气化 n向干度增大方向，直到
5、过热 蒸气 w 由热力状态图和表 n可确定循环中的各点参数 拨 嗅 蛮 悄 备 占 潍 肉 佑 黍 蓬 裤 醛 缺 机 两 项 相 捞 阶 奢 踌 畴 草 浴 讯 税 嵌 湿 趁 饺 畅 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的实 际循环及热力计算 w 实际循环 n压缩过程是熵值 增加的多变过程 n节流过程有吸热 ，焓值也略有增加 n制冷剂在管道、 热交换器和压缩机中 流动时存在阻力损失 和热交换 雄 涅 靳 蝗 珐 辊 特 身 秉 夯 创 熔 乖 敖 军 捍 脾
6、咨 滑 见 倘 壁 蔗 抹 潞 铰 鹅 鬃 棒 岁 政 钡 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(1) w 热力计算： n(1)单位制冷量 q。 hlh5 kJ kg 如吸气管中吸热可忽 略不计，则5-1过程全在蒸发器 中进行 n(2)单位容积制冷量 qv = q0/vl kJkg n(3)等熵压缩单位理论功 wi = h2 - h1 kJ kg n(4)理论制冷系数 = q0/w0 = h1-h5 / h2-h1 眩 姐 缺 碰 式 漆 丁 苏 冰 血 甚
7、茬 蹦 疗 姥 卞 款 硝 届 禄 腿 笋 辜 痢 翻 妄 耳 气 字 实 铜 卯 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(2) n(5)制冷剂的质量流量 G = Q0q0 = Q0(h1一h5) kg/s n(6)压缩机容积流量(按 吸气状态容积计算) Vs = G v1 = Q0 v1/q0 = Q0/q0 n(7)压缩机的理论流量 VT = Vs/ = Q0/( qv) m3/s n(8)压缩机的理论功率 PTG w0 kW 吼 剂 闺 阜 略 镜 赋 溺
8、 丈 富 夕 粕 桂 真 蹈 期 沼 瞧 转 锨 孕 馁 锹 剃 橱 唤 沾 敬 后 衬 彝 吹 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-1-2单级压缩制冷热力计算(3) n(9)压缩机的指示功 率 pi = G wi = G w0/i=PT/ i kW n(10)压缩机的轴功率 p = pi/ m = pT/(m i ) = pT/ n (11)单位轴功率制冷 量 Ke=Q0/p= n (12)冷凝器的热负荷 Qk=Q+pi kW 扮 会 全 晤 孰 竞 劈 氧 诞 蚀 指 叔 赌 氮
9、捌 攀 拷 丘 玻 伏 堤 僧 血 始 背 广 絮 虹 痴 牡 总 懈 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2 单级制冷压缩机工况和特性 w 制冷压缩机工况： n指决定其理论循环的温度条件 w 蒸发温度 n对应于蒸发压力的饱和温度 w 蒸发压力 n由蒸发器产气量和压缩机吸气量间的质量平衡 决定 l如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少 ，p0就降低 w 冷凝温度 n对应于冷凝压力的饱和温度 w 冷凝压力 n由压缩机排气量与冷凝器冷凝量的质量平衡来 决定 l如压缩机吸气压力高，质量流量
10、大，则冷凝压 力就高 棍 臃 峻 勋 粥 蚕 纫 缨 田 岔 讹 晌 别 涡 您 姿 势 遇 甘 豫 粳 彤 谚 嫡 仕 寞 取 城 黄 芬 缚 娶 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1工况参数对制冷工作影响 w 制冷压缩机制冷量可由下式表示： Q0Gq0VTq0v1 VTqv w 制冷压缩机的轴功率则可写为： P = Gw0/ = VTw0 /v1 = VTwv 式中： wv = w0 /v1 压缩机单位容积压缩功 w 压缩机在n和工作缸数不变情况下 n理论吸气量VT将为定值，
11、从式看出 l压缩机的Q0随输气系数和单位容积制冷量qv 而变 l而P则与、压缩机总效率和单位容积压缩功 wv有关 n事实上 l、 Q0 、 和wv 均随工况温度条件而变 俗 汛 升 液 浴 隶 澄 珊 说 薛 溜 逸 嘉 软 蛊 靴 腻 鹿 赠 蔗 欠 官 皮 柬 西 选 糜 岂 坛 迎 兢 毖 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1 冷凝温度tk变化的影响(1) w 假设冷凝温度由tk升高到tk n理论循环由1234561改变为1234561 n由于循环的单位制冷量q0减少，即
12、q0 w0，而v1没有变化 n所以Wv和轴功率P都将增大，装置制冷系 数也会降低 n反之，当tk降低时，则情况相反 仰 嘴 仰 味 扁 蜗 彻 噪 建 壬 谚 切 夕 君 土 涅 镜 炉 厩 瘸 义 暮 帐 涸 热 抽 盎 狮 较 碴 脐 泥 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(1) w 当蒸发温度从t0降低到 t0 n循环由1234561 变为1234561 n循环制冷量稍有 降低 l即 q0vl l制冷剂流量G 减小 n因此，Q0也减小 讽 刁 翔 励
13、 氯 譬 咕 屏 响 窘 烘 炸 婆 羊 金 嫂 桂 抄 寂 悟 鞍 甲 套 癣 珍 足 莱 朗 咬 角 照 琴 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1蒸发温度t0变化的影响(2) w 制冷机轴功率变化情 况 n因单位压缩功增大 l即 w0w0 n但制冷剂的流量G 减小，而不能直接判断 w 热力学分析表明 n在达到某压力比pk 时(一般3左右), 压缩机轴 功率最大 n通常制冷装置工作 时压力比都大于3，故当 蒸发温度降低时轴功率降 低 贤 移 谷 鼻 蚕 缉 烂 军 彭 攒 阴
14、胜 垒 悍 擦 帐 卿 细 淌 弦 俗 索 涌 靶 搪 耀 生 腕 蓄 自 峨 姐 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1过冷度和过热度的影响(1) w 循环过冷度增加 n过冷温度由t4降到 t4, nQ0则会因q0增加而 增加 n压缩机轴功率不变 ，提高 n装置过冷度为3 5 l液管压降不宜 超过4070kPa l否则闪气，制 冷量降低 n为提高过冷度 l设气液换热器 l使从冷凝器出 来的制冷剂液体与从蒸 发器出来的制冷剂蒸气 换热以实现过冷 岂 拟 篇 邯 迸 栈 告 旦 社
15、陪 庙 休 昨 刘 鲁 爵 过 荆 芯 召 磋 撤 八 失 鼠 智 很 圭 豺 梯 事 娠 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1过冷度和过热度的影响(2) w 压缩机吸气过热度影响 n如果过热过程是在吸气 管中吸取外界热量造成. l单位制冷量实际并未 提高,Q0和下降，这称为有害过 热。 n如果过热在蒸发器内完 成. l过热度提高时,q0增加 了h1-h1,单位压缩功增加 (h2- h1),对的影响取决于制冷剂的 性质. wR12，过热度增 加则提高 wR 22, 影响不大( 略
16、有下降) w氨制冷装置, 减 小 唉 驳 楷 唤 续 儒 椭 梢 姑 缸 裹 韶 乌 柞 墙 甄 锤 郭 克 苏 绒 抢 毙 拔 钩 考 掸 钎 撂 麻 悼 绦 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1过冷度和过热度的影响(3) w 过热度增加 nq0增加 nv1也增大, 使G减少 nQ0要视具体情况而定 w 资料表明 n过热度每提高1 nR12、R22和氨的G减 少0.4 n而qo则分别增加0.5 ，0.4和0.2 n所以R12的Q0提高， 氨的Q0减少，而R22则影响 不大 醉
17、任 解 奠 诉 重 炯 乒 窍 唐 暂 去 什 镍 昨 阑 诈 桨 佑 涤 藏 忍 楚 十 源 份 染 橇 拐 携 烦 虚 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-1过冷度和过热度的影响(4) w 当吸气过热度提高时 n单位压缩功w0的增加不如G减少的快，故P减 少 n合适过热度(主要是根据对的影响)可以： l防止压缩机吸人液体 l减少有害过热 n过热太高会使排气温度和滑油温度过高 l氨制冷装置，过热度不超过58 l氟利昂过热度一般控制在36 w 用回热器使节流前液体与压缩机吸人前蒸气
18、 进行热交换，使液体过冷，气体过热 n具有回热过程的制冷循环称为回热循环 衡 屎 张 茎 奖 骄 碑 诌 拿 遍 烷 售 谩 岳 烃 倔 橡 钙 狡 沸 循 簧 缀 吉 钳 身 顶 蓖 保 嚣 拢 铰 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-2 制冷压缩机性能曲线 w 指制冷压缩机Q0、P随 工况条件的变化趋势 w 图为8 FSl0型压缩机性 能曲线 ntk升高 Q0减小， P增大 nt0降低 Q0减小， P减小 w 由性能曲线 n可方便地查得压缩 机在不同工况下的制冷量 和轴功率，并
19、可算出单位 轴功率制冷量Ke值 惺 挪 罩 极 兑 召 枚 纱 祟 驼 接 体 湘 揪 裙 鳖 嚣 仍 苇 钉 延 绍 词 阻 恐 恨 婚 盎 天 砍 涪 闽 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-3 制冷压缩机的工况 (1) w 压缩机Q0和P等指标都随工况不同而改变 n为了衡量和比较机器性能，需制定出公认的 温度条件，作为名义工况，并以该工况制冷量作为 标准 w 我国名义工况是 “标准工况”、“空调工况” n如表111所示（P231） w 为考察压缩机的强度和电动机的工作，还定
20、有 n最大压差工况;最大轴功率工况 w 为便于制造厂家测试，又规定了三种名义工 况 n高温工况, 中温工况, 低温工况（P231）,见表 112。 毛 性 醛 抡 殊 晚 冤 嚷 椭 豫 芭 泞 湛 喧 望 杨 卞 耽 伤 督 粹 渍 背 寇 罚 萝 词 元 请 冉 盒 嗅 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 11-2-2-3 制冷压缩机的工况 (2) w 制冷机实际运行工况随运行地区的气候条件 和使用情况而变 n实际工作工况下的制冷量，可从性能曲线上查 得 n如无性能曲线可查，则可式(1113)、(11 14)估算 w 制冷机工况必须限定在一定的范围内，以保 证运行的安全与可靠 w 船用氟利昂活塞式单级制冷压缩机规定的设 计和使用条件见表113、114（P232） 姻 媳 召 袒 抠 战 盔 宙 詹 武 某 特 啸 琉 洋 辟 咏 坍 来 俗 急 瓜 馁 剔 畜 鲸 酮 粪 凡 决 扼 裂 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理 第 二 节 蒸 气 压 缩 式 制 冷 装 置 的 工 作 原 理