第一章蒸氣壓縮式制冷循環(huán)掌握要點(diǎn)

理解逆卡諾循環(huán)、理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)之間的異同與相互關(guān)系。熟悉影響理論制冷循環(huán)性能的各種因素。掌握理論循環(huán)熱力計(jì)算的方法。第一節(jié)

逆向可逆循環(huán)正向循環(huán)——?jiǎng)恿ρh(huán)（圖1.1a）逆向循環(huán)——制冷循環(huán)（圖1.1b）可逆不可逆

可逆循環(huán)：是一種理想循環(huán)，它不考慮工質(zhì)在流動(dòng)和狀態(tài)變化過(guò)程中的各種損失。

不可逆循環(huán)：在工質(zhì)循環(huán)過(guò)程中考慮了上述各種損失。

不可逆損失：制冷劑在流動(dòng)和狀態(tài)變化時(shí)因內(nèi)部摩擦、不平衡等引起的內(nèi)部不可逆損失，以及冷凝器、蒸發(fā)器等換熱器存在傳熱溫差的外部不可逆損失。

一、逆卡諾循環(huán)

1．實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)必須具備的條件：（1）高、低溫?zé)嵩礈囟群愣ǎ唬?）工質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器中與外界熱源之間無(wú)傳熱溫差；（3）工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)備時(shí)無(wú)內(nèi)部不可逆損失；（4）作為實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)的必要設(shè)備是壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹機(jī)和蒸發(fā)器。

逆卡諾循環(huán)設(shè)備示意圖逆卡諾循環(huán)T-S圖絕熱壓縮等溫冷凝絕熱膨脹等溫蒸發(fā)ba2.能耗計(jì)算單位質(zhì)量的制冷劑所吸收的熱量：

q0=T0（Sa－Sb）

[kJ/kg]

單位質(zhì)量的制冷劑所放出的熱量：

qk=Tk（Sa－Sb）

[kJ/kg]

外界輸入功：

wc=w－we=qk－q0=（Tk－T0）

[kJ/kg]制冷系數(shù)（COP）：

制冷系數(shù)僅與高、低溫?zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)，而與制冷劑的熱物理性能無(wú)關(guān)。

通過(guò)對(duì)ε分別求T0和Tk的偏導(dǎo)數(shù)，可以得知T0和Tk對(duì)ε的影響是不等價(jià)的，并且T0的影響大于Tk

。3．如果考慮冷凝器和蒸發(fā)器的傳熱溫差分別為△Tk和△T0時(shí)，則表明具有傳熱溫差的不可逆循環(huán)的制冷系數(shù)，總小于相同熱源溫度時(shí)的逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)，而且隨傳熱溫差△T0和△Tk的增大而降低。蒸發(fā)器傳熱溫差△T0對(duì)制冷系數(shù)的影響大于冷凝器傳熱溫差△Tk

。

相同熱源溫度時(shí)，實(shí)際循環(huán)和逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的比值，可用來(lái)表示實(shí)際循環(huán)的熱力完善度。高、低溫?zé)嵩礈囟群蛡鳠釡夭顚?duì)制冷系數(shù)和熱力完善度的影響高溫?zé)嵩礈囟鹊蜏責(zé)嵩礈囟壤淠鳌鱰k

蒸發(fā)器△t0逆卡諾循環(huán)有溫差的逆卡諾循環(huán)熱力完善度30-5007.667.66140-5005.965.96140+5007.947.94140+5556.070.7610104.870.611055.460.69二、變溫?zé)嵩吹哪嫦蜓h(huán)

單一物質(zhì)制冷劑無(wú)法實(shí)現(xiàn)變溫逆向循環(huán)，非共沸混合制冷劑可以實(shí)現(xiàn)。

三、熱泵的應(yīng)用

逆向循環(huán)可以用來(lái)制冷，也可以用來(lái)供熱，或者冷、熱同時(shí)使用。用來(lái)制冷的逆向循環(huán)裝置，稱(chēng)為制冷裝置；用來(lái)供熱時(shí)則稱(chēng)為熱泵裝置。供熱系數(shù)：

第二節(jié)

理論制冷循環(huán)

理論制冷循環(huán)：假設(shè)：1.壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程，即無(wú)任何不可逆損失；2.冷凝器和蒸發(fā)器中，制冷劑冷凝溫度，蒸發(fā)溫度分別等于冷卻介質(zhì)和被冷卻介質(zhì)的溫度，且為定值；3.蒸發(fā)器，冷凝器出口分別為各自壓力下的飽和蒸氣和飽和液體；4.制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒(méi)有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能變化，與管外介質(zhì)沒(méi)有熱交換；5.制冷劑在流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，可以忽略不計(jì)，且與外界沒(méi)有熱交換。理論制冷循環(huán)與逆卡諾循環(huán)（理想制冷循環(huán)）的區(qū)別：1．在冷凝器和蒸發(fā)器中，制冷劑按等壓過(guò)程循環(huán)，而且具有傳熱溫差；2．制冷劑用膨脹閥絕熱節(jié)流，而非膨脹機(jī)絕熱膨脹；3．壓縮機(jī)吸入飽和蒸氣，而不是濕蒸氣。

一、用膨脹閥代替膨脹機(jī)后的節(jié)流損失制冷劑絕熱膨脹作功量：we=h3－h(huán)4''制冷劑通過(guò)膨脹閥損失的冷量：△q01=h4—h4''∵絕熱節(jié)流前后焓值不變，即h3=h4；∴we=△q01節(jié)流損失：制冷劑干度↑，液體含量↓，制冷能力↓。（T0－Tk）↑或者制冷劑液態(tài)比熱↑(3-0飽和液體線平坦)，則節(jié)流損失↑；反之↓。制冷劑節(jié)流后的干度增加還與它的潛熱有關(guān)。用膨脹閥代替膨脹機(jī)后，增加了we，損失了△q01，這使制冷系數(shù)和熱力完善度下降。二、用干壓縮代替濕壓縮后的飽和損失在制冷壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，若吸入濕蒸氣，會(huì)引起液擊，并占有氣缸容積，使吸氣量減少，制冷量下降。飽和損失不但與制冷循環(huán)工況有關(guān)，還與制冷劑的物理性質(zhì)也有關(guān)。

第三節(jié)

液體過(guò)冷和吸氣過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)的影響一、液體過(guò)冷對(duì)制冷循環(huán)的影響液體過(guò)冷會(huì)增加△q03，且隨著過(guò)冷溫度的降低，△q03會(huì)增加；同時(shí)并不增加w，因此制冷系數(shù)增加。在實(shí)際應(yīng)用中，按逆流方式傳熱或增加冷凝器傳熱面積，可達(dá)到一定的過(guò)冷度。

二、吸氣過(guò)熱對(duì)制冷循環(huán)的影響吸氣過(guò)熱會(huì)增加△q04和△w若，則ε增大；反之ε減小。有害過(guò)熱都會(huì)使ε減小，因此壓縮機(jī)的吸氣管應(yīng)具有良好的隔熱措施。過(guò)熱度增加，排氣溫度隨之上升，這將使?jié)櫥偷恼扯茸兿。绊懩Σ良臐?rùn)滑，損壞機(jī)件，并使?jié)櫥吞炕y片表面積炭，影響閥片的啟閉和壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。適當(dāng)增加吸氣過(guò)熱度能使?jié)櫥洼^順利地返回壓縮機(jī)，并能進(jìn)一步防止在氣缸中發(fā)生液擊現(xiàn)象。三、回?zé)嶂评溲h(huán)回?zé)嶂评溲h(huán)的制冷劑液體過(guò)冷和吸氣過(guò)熱，是利用流出蒸發(fā)器的低溫飽和蒸氣與流出冷凝器的飽和液體通過(guò)熱交換器的傳熱過(guò)程而產(chǎn)生的。回?zé)嵫h(huán)特別適用于增加吸氣過(guò)熱度能提高其循環(huán)制冷系數(shù)、以及絕熱指數(shù)較小，絕熱壓縮后排氣溫度較低的制冷劑，如R12（K=1.136）、R22、R502。對(duì)氨（K=1.310）、R11等，因?yàn)樘岣哌^(guò)熱度后會(huì)降低其制冷系數(shù)，所以不采用回?zé)嵫h(huán)。

若忽略制冷劑與外部介質(zhì)的傳熱，則制冷劑過(guò)冷時(shí)的放熱量等于其過(guò)熱時(shí)的吸熱量

C(T3’－T3)=C’(T1－T1’)由于液體比熱C總大于氣體比熱C’，所以液體溫度的降低總小于氣體溫度的升高。第四節(jié)

理論制冷循環(huán)的熱力計(jì)算一、制冷劑的壓-焓圖（lgP-h圖）等壓線等焓線等溫線等比容線等熵線等干度線

二、熱力計(jì)算制冷劑在蒸發(fā)器中的單位質(zhì)量制冷量：q0=h1－h(huán)4[kJ/kg]壓縮機(jī)的單位質(zhì)量絕熱壓縮耗功量：

w=h2－h(huán)1[kJ/kg]制冷劑在冷凝器中的單位質(zhì)量放熱量：qk=h2－h(huán)3[kJ/kg]節(jié)流前、后焓值不變h3=h4，則qk=q0+w制冷劑單位容積制冷量：

[kJ/m3]若已知總制冷量為Q0[kW]，則制冷劑質(zhì)量循環(huán)量：

[kg/s]壓縮機(jī)的吸氣體積流量：

[m3/s]

冷凝器的熱負(fù)荷：Qk=Mrqk[kW]壓縮機(jī)的理論耗功量：N=Mrw