制冷技术-2

2020/1/171第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理建筑工程学院市政工程系2020/1/172液体气化制冷原理及实现1、气化及气化潜热气化：液体转变为气体的物态变化称为气化，有蒸发和沸腾两种形式。液体气化时需吸收气化潜热。气化潜热：1kg液体气化时所吸收的热量。液体的压力不同，其饱和温度（即沸点）也不同（压力越低，沸点越低，如氨在1标准大气压下，其沸点为－33.4℃）。因此，只要创造一定的低压条件，利用液体的气化即可获取所需要的低温。2020/1/1732、液体气化制冷的制冷原理（工作过程）2020/1/1743、蒸气压缩式制冷系统的构成四大基本部件及对应的热力过程压缩机：蒸气压缩冷凝器：放热冷凝节流阀：节流降压蒸发器：吸热蒸发2020/1/1753、蒸气压缩式制冷系统的构成压缩机：从蒸发器中抽吸制冷剂蒸气并进行压缩的设备。其功能为：从蒸发器中抽取气化的蒸气，从而维持蒸发器内一定的蒸发温度和压力；对吸入的蒸气进行压缩，以维持冷凝器内的高压；输送制冷剂，是系统中的循环动力。2020/1/176冷凝器：制冷剂与冷却介质进行热交换的设备，对外输出热量。制冷剂蒸气在其中冷却、冷凝，释放的热量由空气或水等介质带走。冷却介质：用于冷却制冷剂蒸气的介质称为冷却介质（冷却剂）；冷凝压力：冷凝器中制冷剂蒸气的压力称为冷凝压力；冷凝温度：冷凝压力对应的蒸气饱和温度称为冷凝温度。3、蒸气压缩式制冷系统的构成2020/1/177膨胀阀：一种节流机构。其功能为：经冷凝器冷凝后的高压液态制冷剂转变为低压的液体，为制冷剂在低温低压下气化创造条件；调节蒸发器的供液量（用于控制压缩机入口处制冷剂蒸气的过热度）。3、蒸气压缩式制冷系统的构成2020/1/1783、蒸气压缩式制冷系统的构成蒸发器：制冷剂与冷冻水进行热交换的设备，对外输出冷量。制冷剂从冷冻水中吸热，在蒸发器中产生气化，从而实现蒸发制冷。蒸发压力：蒸发器内的制冷剂蒸气压力称为蒸发压力。蒸发温度：蒸发压力对应的制冷剂饱和温度为蒸发温度。2020/1/179一、逆卡诺循环（ReverseCarnotCycle）逆卡诺循环：在两个恒温热源之间进行的理想循环。第一节理想制冷循环膨胀机压缩机蒸发器冷凝器WcWeq0qk2341逆卡诺循环制冷系统2020/1/1710一、逆卡诺循环∑wT'0T'kTs0q0qk1243ab逆卡诺循环（CarnotCycle）T－S图1-2：等熵压缩T0→Tk，耗功wc2-3：等温压缩放热qk=Tk(sa-sb)3-4：等熵膨胀Tk→T0，做功we4-1：等温膨胀吸热q0=T0(sa-sb)2020/1/1711逆卡诺循环结果每一制冷循环，1kg制冷剂：从被冷却介质吸收的热量为：q0=T0(sa-sb)；向冷却介质放出的热量为：qk＝Tk(sa-sb)；循环净耗功量为：w＝wc－we＝qk－q0=Tk(sa-sb)－T0(sa-sb)=(Tk-T0)(sa-sb)一、逆卡诺循环2020/1/1712一、逆卡诺循环00000TTTqqqWqkkc制冷循环的性能指标：制冷系数制冷系数的定义：单位耗功量所获取的冷量，即Wq0对于逆卡诺循环，制冷系数c':大小只取决于两个热源的温度；T0'↗或Tk'↘，→c'↗2020/1/1713一、逆卡诺循环制冷循环亦可用于供热，此时系统的性能指标为供热系数。供热系数µ的定义：单位耗功量所获取的热量量，即1)(00WqqqWqkk可见，用于供热，供热量永远大于所消耗的功量。2020/1/1714二、劳仑兹循环（LorenzCycle）在实际的制冷系统中，制冷过程中冷热源的温度通常是变化的。劳仑兹循环（LorenzCycle）是在两个变温热源之间进行的理想循环。a→b：等熵压缩b→c：变温压缩c→d：等熵膨胀d→a：变温膨胀T0iTki∑wT0mTkmTs0q0abcd劳仑兹循环（LorenzCycle）的T－S图2020/1/1715二、劳仑兹循环（LorenzCycle）劳仑兹循环结果每一制冷循环，1kg制冷剂：从被冷却介质吸收的热量为：)(00bamadoissTdsTq向热源放出的热量为：)(bakmcbkikssTdsTq2020/1/1716二、劳仑兹循环（LorenzCycle）制冷系数为：omkmmklTTTqqqWq0000可见：劳仑兹循环可以处理为平均放热温度、平均吸热温度为的逆卡诺循环。kmTmT02020/1/1717