工程热力学第11章

1第十一章制冷循环Refrigerationcycle11-1概述11-2压缩气体制冷循环11-3压缩蒸气制冷循环11-4制冷剂性质*11-5其他制冷循环11-6热泵循环3本章基本知识点•1.熟练空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。•2.了解制冷剂的性质以及热泵的原理。·4•制冷（热泵)循环输入功量（或其他代价），从低温热源取热;•动力循环输入热,通过循环输出功;•热泵循环输入功量（或其他代价），向高温热用户供热;—正循环—逆循环—逆循环动力循环与制冷(热泵)循环11-1概述5T0环境q0qcwnet制冷循环和制冷系数COPwqqqqnetcc0cc0cc0cnetccT-TTq-qqwq110cTT工作性能系数：CoefficientofPerformance逆卡诺循环TsTcT0T0不变,TcεcTc不变,T0εcc0cc0cnetccT-TTq-qqwq110cTT6TH房间qHqLwnet热泵循环和供热系数netHwqCOP逆卡诺循环(热泵)TsTcT0T0不变,THTHTH不变,T00HHLHHnetHcT-TTq-qqwqLnetHqwq工作性能系数：CoefficientofPerformanceHTT0117制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量(kJ/s)。商业上常用冷吨来表示。1冷吨：1吨（1000kg）0℃饱和水在24小时内被冷冻到0℃的冰所需制冷量。水的凝结（熔化）热r=334kJ/kg1冷吨=3.86kJ/s1美国冷吨=3.517kJ/s8制冷循环种类压缩空气制冷压缩制冷蒸汽压缩制冷吸收式制冷制冷循环吸附式制冷蒸汽喷射制冷半导体制冷热声制冷√√1111-2压缩空气制冷循环冷却水膨胀机压缩机冷藏室冷却器3214换热器12p-v图和T-s图pv3214TsT2T0123412绝热压缩s34绝热膨胀s23定压冷却p41定压吸热p冷却水冷却水膨胀机膨胀机压缩机压缩机冷藏室冷藏室冷却器冷却器33221144换热器换热器131TTTT1T-TcTTcTTchhhhhhq-qqwqCOP413241p32p41p413241c0cnetc制冷系数Ts12341122111111kkkkTpTp161.无法实现T吸热和放热，c；压缩空气制冷循环特点优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。2.qc=cp(T1-T4)，空气cp很小，(T1-T4)不能太大，qc很小。若(T1-T4)3.活塞式流量m小，制冷量Qc=mqc小，∴使用叶轮式，空气回热压缩制冷循环。缺点：12pp2111-3压缩蒸气制冷循环水能否用？沸点：(1)sTpatm水100°C氟利昂22（R22）-40.8°C氟利昂134a（R134a）-26.1°C不能一般用低沸点工质，如氟利昂、氨，0℃以下凝固不能流动。实现定温定压吸热或放热过程。为什么压缩空气制冷循环不能采用节流阀代替膨胀机？•因为工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以采用节流阀不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。2224压缩蒸气制冷循环（Thevapor-compressioncycle）一、设备流程及T-s图25工作原理图和T-s图12定熵压缩s45绝热节流s23定压冷却pT1234s586ab71'51定压定温吸热pT34定压定温冷却pT等效逆卡诺循环：1'-3-4-8-1'冷却水冷却水膨胀机膨胀机压缩机压缩机冷藏室冷藏室冷却器冷却器332211444455膨胀阀膨胀阀蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器2s26蒸气压缩制冷循环的计算4151hhhhqcTs12345蒸发器中吸热量冷凝器中放热量124qhh制冷系数两个等压，热与功均与焓有关lnp-h图netcccwqhhhhhhhhhhqqq1241414241127二、制冷系数εC1514qhhhh421hhqnet21whh1241hhhh1241TTTT三、状态参数确定1.T-s图和logp-h图Cnetqw282911-4制冷剂(Refrigerants)性质一、制冷剂热力性质的要求：1.对应制冷装置工作温度的饱和压力适中；2.汽化潜热大；3.临界温度应高于环境温度；4.蒸汽比体积小，导热系数大；5.蒸发压力不低于环境压力，三相点低于制冷循环下限温度。6.上、下界限线（在T-s图）陡峭，使冷凝更接近定温放热及减少节流引起制冷能力损失。30二、制冷剂其他性质1.对环境友善；2.安全无毒；3.溶油性好，化学稳定性好，等等。3111-6热泵循环1netHwqqcqLq0qHwnetwnetTcT0T0TH制冷系数制热系数制冷热泵netnetLnetHwwqwqnetcwqqHqH32热泵示意图33热泵lnp-h图及计算1242hhhhwqnetH4151hhhhqLTs12345lnph123452q1qw42hhqH34自我练习作业•P364•习题11-1,11-335