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LOGO制冷原理与设备单级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.单级蒸气压缩式制冷理论循环2.单级蒸气压缩式制冷实际循环3.单机蒸气压缩式制冷机的性能及工况4.单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理引课1制冷循环系统的基本组成2制冷循环过程3制冷系统各部件的主要用途4制冷剂的变化过程小结作业1.1单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理日常生活中我们都有这样的疑问:怎样才能制冷呢?一、制冷循环系统的基本组成利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的制冷方式，它属于液体蒸发制冷。利用制冷剂液体在汽化（蒸发）时产生的吸热效应，达到制冷目的。蒸气压缩式制冷循环，根据实际应用有单级、多级、复叠式等循环之分。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动，即称为制冷循环系统。制冷剂在流经制冷循环系统的各相关部位，将发生由液态变为气态，再由气态变为液态的重复性的不断变化。利用制冷剂汽化时吸收其他物质的热量，冷凝时向其他介质放出热量的性质，当制冷剂汽化吸热时，某物质必然放出热量而使其温度下降，这样就达到了制冷的目的。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂制冷剂在变为蒸气之后，需要对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸热。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。单级蒸气压缩式制冷单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理二、制冷循环过程制冷压缩机由原动机如电机拖动而工作，不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸气，压缩成高压、过热蒸气而排出并送入冷凝器，正是由于这一高压存在，使制冷剂蒸气在冷凝器中放出热量，把热量传递给周围的环境介质水或空气，从而使制冷剂蒸气冷凝成液体，制冷剂蒸气压缩冷凝成液体放出热量单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂液体流入蒸发器后，在蒸发器中吸收热量而沸腾汽化，逐渐变为蒸气，在汽化过程中，制冷剂从被冷却介质中吸收所需要的汽化热，被冷却介质由于失去热量而温度降低，实现了制冷的目的。制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理三、制冷系统各部件的主要用途1.制冷压缩机制冷压缩机是制冷循环的动力，它由原动机如电机拖动而工作，它除了及时抽出蒸发器内蒸气，维持低温低压外，将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态，以便能用常温的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂蒸气。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理2.冷凝器冷凝器是一个热交换设备，作用是利用环境冷却介质空气或水，将来自制冷压缩机的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。冷凝器向冷却介质散发热量的多少，与冷凝器的面积大小成正比，与制冷剂蒸气温度和冷却介质温度之间的温度差成正比。所以，要散发一定的热量，就需要足够大的冷凝器面积，也需要一定的换热温度差。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理3.节流元件高压常温的制冷剂液体不能直接送入低温低压的蒸发器。根据饱和压力与饱和温度一一对应原理，降低制冷剂液体的压力，从而降低制冷剂液体的温度。将高压常温的制冷剂液体通过降压装置节流元件，得到低温低压制冷剂，再送入蒸发器吸热汽化。目前，蒸气压缩式制冷系统中常用的节流元件有膨胀阀和毛细管。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理4.蒸发器蒸发器也是一个热交换设备。节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发（沸腾）变为蒸气，吸收被冷却介质的热量，使被冷却介质温度下降，达到制冷的目的。蒸发器吸收热量的多少与蒸发器的面积大小成正比，与制冷剂的蒸发温度和被冷却介质温度之间的温度差成正比。当然，也与蒸发器内液体制冷剂的多少有关。所以，蒸发器要吸收一定的热量，就需要与之相匹配的蒸发器面积，也需要一定的换热温度差，还需要供给蒸发器适量的液体制冷剂。压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理四、制冷剂的变化过程单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂的变化过程(flash)单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1、制冷剂在制冷压缩机中的变化制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理2、制冷剂在冷凝器中的变化过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。3、制冷剂在节流元件中的变化饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。为绝热膨胀过程。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理4、制冷剂在蒸发器中的变化以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理小结单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器压缩过程（压缩机中进行）通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。冷却冷凝过程（冷凝器中进行）在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。节流过程（节流阀中进行）压力、温度降低蒸发过程（蒸发器中进行）吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气作业蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理道将它们连接成一个密封系统就是蒸汽压缩制冷循环系统。压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用，是整个系统的心脏，冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在制冷器中被冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理答：不是。是汽化。因为制冷剂常态下是气态,受到压缩机压缩变为液态或半液半汽态经膨胀机构进入蒸发器由于压力降低迅速汽化吸收热量产生制冷效果。单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理1.2单级蒸气压缩式制冷理论循环复习：简单叙述一下制冷循环过程。引课1理论循环的假设条件和压焓图2理论循环的性能指标及其计算小结作业1.2单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环一、理论循环的假设条件和压焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。单级蒸气压缩式制冷理论循环⑤节流过程中与外界没有热量交换。1.理论循环的假设条件压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失。①压缩过程为等熵过程；在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值。②冷凝和蒸发是与冷、热源换热；离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器和进入节流元件的液体为冷凝压力下的饱和液体。③出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体；除节流元件产生节流降压外，制冷剂在设备、管道内的流动没有阻力损失（压力降)，与外界环境没有热交换。④制冷剂流动过程中没有流动阻力损失；节流过程为绝热过程，即与外界不发生热交换。2.制冷剂的压焓图单级蒸气压缩式制冷理论循环液相区两相区气相区一点：三区：五态：临界点C液相区两相区气相区过冷液状态饱和液状态湿蒸气状态饱和蒸气状态过热蒸气状态单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环等压线p（水平线）等焓线h（垂直线）饱和液线x=0，饱和蒸气线x=1，无数条等干度线x等熵线s等比体积线v等温线t八线单级蒸气压缩式制冷理论循环1）制冷压缩机压缩过程2）制冷压缩机冷凝过程3）制冷压缩机膨胀过程4）制冷压缩机蒸发过程3.理论循环过程在压焓图上的表示制冷压缩机从蒸发器吸取蒸发压力为p0的饱和制冷剂蒸气（状态点1），沿等熵线压缩至冷凝压力pk（状态点2），压缩过程完成。状态点2的高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器，经冷凝器与环境介质空气或水进行热交换，放出热量qk后，沿等压线pk冷却至饱和蒸气状态点2，然后冷凝至饱和液状态点3，冷凝过程完成。在冷却过程（2-2）中制冷剂与环境介质有温差，在冷凝过程（2-3）中制冷剂与环境介质无温差。状态点3的饱和制冷剂液体经节流元件节流降压，沿等焓线（节流过程中焓值保持不变）由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，到达湿蒸气状态点4，膨胀过程完成。状态点4的制冷剂湿蒸气进入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却介质的热量沿等压线p0汽化，到达饱和蒸气状态点1，蒸发过程完成。制冷剂的蒸发温度与被冷却介质间无温差。二、理论循环的性能指标及其计算单级蒸气压缩式制冷理论循环1.单位质量制冷量单级蒸气压缩式制冷理论循环的性能指标有单位质量制冷量、单位容积制冷量、理论比功、单位冷凝热负荷及制冷系数等。式中：q0单位质量制冷量（kJ/kg）；h1与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；h4节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；x4节流后气液两相制冷剂的干度。制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量，用q0表示。q0=h1-h4=r0（1-x4）单级蒸气压缩式制冷理论循环制冷剂的汽化潜热越大，节流后的干度越小，则单位质量制冷量越大。制冷循环的单位质量制冷量的大小与制冷剂的性质和循环的工作温度有关。q0=h1-h4=r0（1-x4）2.单位容积制冷量制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用qv表示。14110vvhhvqq式中qv单位容积制冷量（kJ/m3）；v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）。吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量qv的大小。吸气比体积v1的大小随蒸发温度的下降而增大，所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类而改变，而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。单级蒸气压缩式制冷理论循环3.理论比功制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。w0=h2-h1式中w0理论比功（kJ/kg）；h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）。理论比功也与制冷剂的种类和循环的工作条件有关，与制冷压缩机的形式无关。单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸气压缩式制冷理论循环4.单位冷凝热负荷制冷压缩机每输送1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负荷，用qk表示。qk=(h2-h2)+(h2-h3)=h2-h3式中qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）；h2