蒸汽壓縮式制冷的原理和工況ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié)蒸汽緊縮式制冷的原理和工況蒸汽緊縮式制冷的原理和工況1;.蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 當(dāng)液體汽化時(shí)，剩下液領(lǐng)會(huì)降溫；當(dāng)氣體液化時(shí)要放熱。當(dāng)溫度衡定時(shí)，液面氣體壓力到達(dá)既定值，汽化和液化到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，液面上的氣體到達(dá)飽和形狀，這時(shí)的氣體壓力稱為該溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力，這時(shí)的溫度稱為該壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度 溫度越高，飽和壓力也越高，反之亦然2蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 當(dāng)液體溫度低于其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，汽化只在液面上發(fā)生；當(dāng)液體被加熱，溫度升高到其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，內(nèi)部也產(chǎn)生許多氣泡，這種在液體內(nèi)部和外表同時(shí)進(jìn)展較猛烈的汽化景象稱

2、為沸騰3蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 汽化潛熱單位質(zhì)量的某物質(zhì)在既定壓力下全部汽化所吸收的熱量與液化所放出的熱量相等 在沸騰或冷凝過(guò)程中，氣體稱為飽和蒸汽，液體稱為飽和液體，二者的混合物稱為濕蒸汽 干度飽和蒸汽在濕蒸汽中所所占的質(zhì)量比例稱為干度 干飽和蒸汽液體全部氣化后，干度為1的干飽和蒸汽4蒸汽緊縮式制冷的原理1、液態(tài)與氣態(tài)相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 過(guò)熱蒸汽干飽和蒸汽溫度繼續(xù)升高即成為過(guò)熱蒸汽 過(guò)熱度過(guò)熱蒸汽的溫度與其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度之差 過(guò)冷液體濕蒸汽在液化過(guò)程中干度為零的飽和液體繼續(xù)冷卻而溫度下降即成為過(guò)冷液體，其溫度稱為過(guò)冷溫度 過(guò)冷度液體所處壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與液體實(shí)

3、踐溫度之差稱為過(guò)冷度5蒸汽緊縮式制冷的原理2、緊縮制冷的根本循環(huán) 由緊縮機(jī)，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。用管道將它們銜接成一個(gè)密封系統(tǒng)6液壓制冷的根本循環(huán)根本元件的功用： 膨脹閥使流過(guò)的冷劑節(jié)流降壓，控制冷劑的流量蒸發(fā)器使流經(jīng)其中的冷劑吸熱汽化緊縮機(jī)抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑蒸汽并將其壓送到冷凝器中冷凝器使送來(lái)的冷劑氣體冷卻并液化7液壓制冷的根本循環(huán) 蒸氣緊縮式制冷選擇在常壓時(shí)沸點(diǎn)很低的制冷劑，經(jīng)膨脹閥節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器盤(pán)管，在較低的蒸發(fā)壓力下吸熱汽化，來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷。8液壓制冷的根本循環(huán) 緊縮機(jī)將蒸發(fā)器產(chǎn)生的制冷劑低壓過(guò)熱蒸汽不斷抽出，壓送到冷凝器中去，冷凝器中的冷凝壓力及相應(yīng)的冷凝溫度較高，可以利用環(huán)境

4、介質(zhì)使制冷劑的高壓過(guò)熱蒸汽冷卻，冷凝并降溫成過(guò)冷液體，然后經(jīng)膨脹閥等焓節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器。9液壓制冷的根本循環(huán) 在緊縮制冷循環(huán)中，從膨脹閥到緊縮機(jī)吸口為系統(tǒng)的低壓部分 制冷劑在蒸發(fā)器中流動(dòng)因流阻而蒸發(fā)壓力和溫度略有下降，干度和焓值因吸熱而不斷添加，在出口略有過(guò)熱。在蒸發(fā)器至緊縮機(jī)的吸氣管中制冷劑壓力略降，管外要包隔熱層，減少制冷劑溫度和過(guò)熱度因有害吸熱的添加。10液壓制冷的根本循環(huán) 從緊縮機(jī)排出口至膨脹閥進(jìn)口為系統(tǒng)的高壓部分。 緊縮機(jī)至冷凝器的排出管無(wú)須隔熱，冷凝器普通無(wú)明顯壓降，在冷凝器至膨脹閥的液管中要防止吸熱壓降過(guò)多，防止過(guò)冷度提早消逝閃發(fā)汽化。 在此循環(huán)中，冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量+緊縮機(jī)

5、緊縮耗功熱，經(jīng)冷凝器傳給冷卻介質(zhì)11單級(jí)制冷緊縮機(jī)的工況和性能曲線制冷緊縮機(jī)的工況是指其所參與制冷循環(huán)的主要溫度條件： 制冷劑的蒸發(fā)溫度 冷凝溫度 吸氣過(guò)熱度 膨脹閥前的液體過(guò)冷度影響最大的是蒸發(fā)溫度和冷凝溫度12焓焓的表達(dá)式：H=U+PV 物理意義：工質(zhì)所處形狀具有的總能量。 根據(jù)它的表達(dá)式，可以知道是焓是一個(gè)形狀參數(shù)。 在熱力設(shè)備中，工質(zhì)總是不斷地從一個(gè)地方流到另一個(gè)地方，隨著工質(zhì)不斷地流動(dòng)，所轉(zhuǎn)移的能量就是焓。這就是為什么引入焓這個(gè)概念的緣由，由于每次計(jì)算的時(shí)候總是要寫(xiě)U+PV。所以后來(lái)干脆就把U+PV定義為焓。簡(jiǎn)而言之，引入焓就是為了方便分析，簡(jiǎn)化計(jì)算13 壓焓圖的構(gòu)造如以下圖所示。以

6、絕對(duì)壓力為縱坐標(biāo)為了減少圖的尺寸，提高低壓區(qū)域的精壓焓圖的構(gòu)造如以下圖所示。以絕對(duì)壓力為縱坐標(biāo)為了減少圖的尺寸，提高低壓區(qū)域的精度，度， 通?？v坐標(biāo)取對(duì)數(shù)坐標(biāo)，以焓值為橫坐標(biāo)。通?？v坐標(biāo)取對(duì)數(shù)坐標(biāo)，以焓值為橫坐標(biāo)。 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)K左邊的粗實(shí)線為飽和液體線，線上的任何一左邊的粗實(shí)線為飽和液體線，線上的任何一點(diǎn)代表一個(gè)飽和液體形狀，干度點(diǎn)代表一個(gè)飽和液體形狀，干度 x=0。 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)K右邊的粗實(shí)線為飽和蒸氣線，線上任何一點(diǎn)右邊的粗實(shí)線為飽和蒸氣線，線上任何一點(diǎn)代表一個(gè)飽和蒸氣形狀，干度代表一個(gè)飽和蒸氣形狀，干度 x=1。這兩條粗實(shí)線將圖分這兩條粗實(shí)線將圖分 為三個(gè)區(qū)域：為三個(gè)區(qū)域：飽和液體線的

7、左邊為過(guò)冷液體區(qū)，過(guò)冷液體的溫度低飽和液體線的左邊為過(guò)冷液體區(qū)，過(guò)冷液體的溫度低于一樣壓力下飽和液體的溫度；于一樣壓力下飽和液體的溫度；飽和蒸氣線的飽和蒸氣線的 右邊是過(guò)熱蒸氣區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸氣稱右邊是過(guò)熱蒸氣區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的蒸氣稱為過(guò)熱蒸氣，它的溫度高于同一壓力下飽和蒸氣為過(guò)熱蒸氣，它的溫度高于同一壓力下飽和蒸氣的溫度；的溫度； 兩條線之間的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，制冷劑在該區(qū)域內(nèi)處于兩條線之間的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，制冷劑在該區(qū)域內(nèi)處于氣、液混合形狀濕蒸氣區(qū)。氣、液混合形狀濕蒸氣區(qū)。14過(guò)程線過(guò)程線1-2表示制冷劑蒸氣在緊縮機(jī)中的等熵緊縮過(guò)程表示制冷劑蒸氣在緊縮機(jī)中的等熵緊縮過(guò)程 ，壓力由蒸發(fā)壓力，壓力由蒸發(fā)

8、壓力 升高到冷凝壓升高到冷凝壓力力 。因此該點(diǎn)可經(jīng)過(guò)。因此該點(diǎn)可經(jīng)過(guò)1點(diǎn)的等熵線和壓力為冷凝壓力的等壓線的交點(diǎn)來(lái)確定。由于緊縮點(diǎn)的等熵線和壓力為冷凝壓力的等壓線的交點(diǎn)來(lái)確定。由于緊縮過(guò)程中外界對(duì)制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點(diǎn)過(guò)程中外界對(duì)制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點(diǎn)2表示過(guò)熱蒸氣形狀。表示過(guò)熱蒸氣形狀。點(diǎn)點(diǎn)2表示制冷劑出緊縮機(jī)時(shí)的形狀，也就表示制冷劑出緊縮機(jī)時(shí)的形狀，也就是進(jìn)冷凝器時(shí)的形狀。是進(jìn)冷凝器時(shí)的形狀。點(diǎn)點(diǎn)1表示制冷劑進(jìn)入緊縮機(jī)的形狀。表示制冷劑進(jìn)入緊縮機(jī)的形狀。15過(guò)程線過(guò)程線2-2-3表示制冷劑在冷凝器內(nèi)的冷卻表示制冷劑在冷凝器內(nèi)的冷卻2-2和冷凝和冷凝2-3的過(guò)程。由于這

9、個(gè)的過(guò)程。由于這個(gè)過(guò)程是在冷凝壓力過(guò)程是在冷凝壓力 不變的情況下進(jìn)展的，不變的情況下進(jìn)展的，進(jìn)入冷凝器的過(guò)熱蒸氣首先進(jìn)入冷凝器的過(guò)熱蒸氣首先 將部分熱量放將部分熱量放給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下冷卻成飽和蒸氣給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下冷卻成飽和蒸氣點(diǎn)點(diǎn)2，然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出，然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出熱量，熱量， 直至最后冷凝成飽和液體點(diǎn)直至最后冷凝成飽和液體點(diǎn)3。因此，冷凝壓力的等壓線和因此，冷凝壓力的等壓線和x0的飽和液體的飽和液體線的交點(diǎn)即為點(diǎn)線的交點(diǎn)即為點(diǎn)3的形狀。的形狀。 點(diǎn)點(diǎn)3表示制冷劑出冷凝器時(shí)的形狀。表示制冷劑出冷凝器時(shí)的形狀。點(diǎn)點(diǎn)4表示制冷劑出節(jié)流閥時(shí)的形狀，也就是進(jìn)入

10、蒸發(fā)器時(shí)的形狀。表示制冷劑出節(jié)流閥時(shí)的形狀，也就是進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的形狀。過(guò)程線過(guò)程線3-4表示制冷劑在經(jīng)過(guò)節(jié)流閥時(shí)的節(jié)流過(guò)程。在這一過(guò)程中，制冷劑的壓力由冷凝表示制冷劑在經(jīng)過(guò)節(jié)流閥時(shí)的節(jié)流過(guò)程。在這一過(guò)程中，制冷劑的壓力由冷凝壓力降到壓力降到 蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力 ，溫度由冷凝溫度降到蒸發(fā)溫度，溫度由冷凝溫度降到蒸發(fā)溫度 ，并進(jìn)入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷，并進(jìn)入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷劑的焓值不變，因此由點(diǎn)劑的焓值不變，因此由點(diǎn)3作等焓線與蒸發(fā)壓力的等壓線的交點(diǎn)即為點(diǎn)作等焓線與蒸發(fā)壓力的等壓線的交點(diǎn)即為點(diǎn)4的形狀。由于節(jié)的形狀。由于節(jié)流過(guò)程是一個(gè)不可逆過(guò)程，所以用一虛線表示流過(guò)程是一個(gè)不可逆過(guò)程，所

11、以用一虛線表示3-4過(guò)程。過(guò)程。16過(guò)程線過(guò)程線4-1表示制冷劑在蒸發(fā)器中的氣表示制冷劑在蒸發(fā)器中的氣化過(guò)程。由于這一過(guò)程是在等溫、等化過(guò)程。由于這一過(guò)程是在等溫、等壓下進(jìn)展的，液體制冷劑汲取被冷卻壓下進(jìn)展的，液體制冷劑汲取被冷卻介質(zhì)的熱量即制冷而不斷氣化，介質(zhì)的熱量即制冷而不斷氣化，制冷劑的形狀沿蒸發(fā)壓力的等壓線制冷劑的形狀沿蒸發(fā)壓力的等壓線 向向干度增大的方向變化，直到全部變?yōu)楦啥仍龃蟮姆较蜃兓?，直到全部變?yōu)轱柡驼魵鉃橹埂＿@樣，制冷劑的形狀飽和蒸氣為止。這樣，制冷劑的形狀又重新回到進(jìn)入緊縮機(jī)前的形狀點(diǎn)又重新回到進(jìn)入緊縮機(jī)前的形狀點(diǎn)1，從而完成一個(gè)完好的實(shí)際制冷循環(huán)。從而完成一個(gè)完好的實(shí)際制

12、冷循環(huán)。 17單級(jí)制冷緊縮機(jī)的工況和性能曲線工況參數(shù)對(duì)制冷安裝性能的影響工況參數(shù)對(duì)制冷安裝性能的影響制冷量制冷量=緊縮機(jī)的質(zhì)量流量緊縮機(jī)的質(zhì)量流量單位質(zhì)量流量的制冷量單位質(zhì)量流量的制冷量 即即Q0=G Q0=G q0q0軸功率軸功率=緊縮機(jī)的質(zhì)量流量緊縮機(jī)的質(zhì)量流量單位質(zhì)量流量的實(shí)際功單位質(zhì)量流量的實(shí)際功 即即Pe=G Pe=G w0w0制冷系數(shù)制冷系數(shù) = q0 / w0 = q0 / w0質(zhì)量流量質(zhì)量流量 G=Vt/v1 G=Vt/v1 假設(shè)緊縮機(jī)轉(zhuǎn)速、任務(wù)缸數(shù)不變，實(shí)際流量是假設(shè)緊縮機(jī)轉(zhuǎn)速、任務(wù)缸數(shù)不變，實(shí)際流量是VtVt是定值，那么是定值，那么G G隨隨輸氣系數(shù)輸氣系數(shù)和吸氣比容和吸氣

13、比容v1v1而變而變實(shí)踐生活中，各溫度條件的變化是相互影響的實(shí)踐生活中，各溫度條件的變化是相互影響的18(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034tk54326q0q0不變單位制冷量q0輸氣系數(shù)吸氣比容v1 qvQ019(1)其他條件不變，冷凝溫度tk變化(升高)的影響hp1256tkt034tk54326w0w0不變單位緊縮功w0 吸氣比容v1 wvP制冷系數(shù)00wq制冷機(jī)軸功率變化情況：由于單位緊縮功w0的增大率大于輸氣系數(shù) 減小率，故當(dāng)蒸發(fā)溫度降低時(shí)軸功率升高。20問(wèn)題：以下( )會(huì)使冷凝溫度tk增高。A. 冷卻水流量減少B. 空氣進(jìn)入系統(tǒng)C. 制冷安裝任

14、務(wù)時(shí)間長(zhǎng)D. 冷凝器換熱面臟污E. 冷卻水溫度降低F. 冷劑量過(guò)多換熱管浸于液體中切記：使冷凝效果下降或緊縮機(jī)排氣量升高的要素，都會(huì)使冷凝溫度(壓力)升高。反之降低。211 冷凝溫度tk變化的影響緊縮機(jī)排出壓力通常近似等于冷凝壓力，其對(duì)應(yīng)的飽和溫度可近似的看做冷凝溫度冷凝壓力的大小是由緊縮機(jī)的質(zhì)量流量與冷凝器單位時(shí)間冷凝量的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系所決議緊縮機(jī)吸氣壓力高，質(zhì)量流量增大，那么冷凝壓力會(huì)升高冷凝器換才干差，或冷凝器聚集了不凝氣體，冷凝壓力也會(huì)升高調(diào)理冷凝壓力的方法主要是調(diào)理冷卻介質(zhì)的流量22(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響hp蒸發(fā)溫度t0時(shí)：1-2-3-4-5-6-1蒸發(fā)溫度

15、降低為t0時(shí)：1-2-2-3-4-5-6-6-11256tkt03426t0123(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt03426t01單位制冷量q0 吸氣比容v1 制冷劑質(zhì)量流量GQ0q0q024(2)其他條件不變，蒸發(fā)溫度t0變化(降低)的影響ph1256tkt03426t01w0w0P單位緊縮功w0 制冷劑質(zhì)量流量G 時(shí)，P最大3/0ppk制冷系數(shù)00wq25t0溫度降低PTQ0制冷機(jī)軸功率變化情況：?jiǎn)挝痪o縮功w0增大，但制冷劑的比容v1也增大，而不能直接判別。熱力學(xué)分析闡明：在到達(dá)某壓力比pk/ p0時(shí)(普通3左右), 緊縮機(jī)軸功率最大；通常制冷安裝任務(wù)時(shí)

16、壓力比都大于3，故當(dāng)蒸發(fā)溫度降低時(shí)軸功率降低26問(wèn)題：以下( )會(huì)使蒸發(fā)溫度t0降低。A. 冷庫(kù)參與新食品B. 蒸發(fā)器化霜C. 膨脹閥開(kāi)度調(diào)大D. 緊縮機(jī)任務(wù)缸數(shù)添加E. 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低F. 蒸發(fā)器結(jié)霜加厚G. 冷庫(kù)庫(kù)溫降低H. 緊縮機(jī)皮帶打滑切記：使蒸發(fā)器蒸發(fā)量下降或緊縮機(jī)抽氣量升高的要素，都會(huì)使蒸發(fā)壓力下降。反之升高。(假設(shè)每一行程緊縮機(jī)抽氣量不變272蒸發(fā)溫度t0變化的影響蒸發(fā)溫度對(duì)應(yīng)于蒸發(fā)器中蒸發(fā)壓力的飽和溫度，由于吸氣管壓降不大，緊縮機(jī)吸入壓力可近似的看做是蒸發(fā)壓力蒸發(fā)壓力的大小是由蒸發(fā)器的蒸發(fā)量和緊縮機(jī)質(zhì)量流量間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系決議假設(shè)冷卻介質(zhì)溫度降低、蒸發(fā)器供液缺乏或傳熱不良，那么蒸發(fā)量減少，蒸發(fā)壓力降低；反之，假設(shè)蒸發(fā)器蒸發(fā)量大，那么蒸發(fā)壓力就高緊縮機(jī)質(zhì)量流量變化也會(huì)影響蒸發(fā)壓力