一簡(jiǎn)單單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)計(jì)算課件

（4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒有熱交換

（5）制冷劑在流過節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，可以忽略不計(jì)，且與外界環(huán)境沒有熱交換

（3）離開蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸氣，離開冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體（4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能1

圖2-16理論循環(huán)在T-s圖（a）和lnp-h圖（b）上的表示

按照熱力學(xué)第一定律，對(duì)于在控制容積中進(jìn)行的狀態(tài)變化存在如下關(guān)系：（2-1）

圖2-16理論循環(huán)在T-s圖（a）和lnp-h圖（b）上的2這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。對(duì)上式積分可以得到整個(gè)過程的表達(dá)式：（2-2）

按照式（2-1）和式（2-2），單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)循環(huán)的各個(gè)過程有如下關(guān)系：q0稱為單位制冷量，習(xí)慣上取為正值，在T-s圖上用面積1-5-b-a-1代表，而在lgp-h圖上則用線段5-1表示。這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。對(duì)上式積分可以得到整個(gè)過程的3(2)冷凝過程：

dw=0dq=dhqk=h2-h4

（2-4）

(3)節(jié)流過程：

w=0q=0Δh=0h4=h5

（2-5）

（1）壓縮過程:dq=0,因而

dw=dhw=h2-h1

（2-3）

（4）蒸發(fā)過程：dw=0因而

dq=dhq0=h1-h5=h1-h4

（2-6）(2)冷凝過程：dw=0dq=dh（2-4）(34單位制冷量q0壓縮蒸氣制冷循環(huán)單位制冷量可按式（2-6）計(jì)算。單位制冷量也可以表示成汽化潛熱r0和節(jié)流后的干度x5的關(guān)系：為了說明單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的性能，采用下列一些性能指標(biāo)，這些性能指標(biāo)均可通過循環(huán)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算出來。

(2-7)

由式（3-7）可知，制冷劑的汽化潛熱越大，或節(jié)流所形成的蒸氣越少（x5越?。﹦t循環(huán)的單位制冷量就越大。單位制冷量q0壓縮蒸氣制冷循環(huán)單位制冷量可按式（2-6）計(jì)算5(2)單位容積制冷量qv(2-8)(3)理論比功w0對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)來說，理論比功可表示為(2-9)單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的理論比功也是隨制冷劑的種類和制冷機(jī)循環(huán)的工作溫度而變的。(2)單位容積制冷量qv(2-8)(3)理論比功w0對(duì)于單級(jí)6(4)單位冷凝熱qk單位（1kg）制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的熱量，稱為單位冷凝熱。單位冷凝熱包括顯熱和潛熱兩部分

(2-10)

比較式（2-6）、（2-9）和（2-10）可以看出，對(duì)于單級(jí)壓縮式蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系(2-11)(4)單位冷凝熱qk單位（1kg）制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的7(5)制冷系數(shù)

對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，制冷系數(shù)為

(2-12)

制冷系數(shù)愈大經(jīng)濟(jì)性愈好冷凝溫度越高制冷系數(shù)越小蒸發(fā)溫度越低(5)制冷系數(shù)對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)8(6)熱力完善度單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度按定義可表示為(2-13)這里εc為在蒸發(fā)溫度（T0）和壓縮機(jī)排氣溫度（T2）之間工作的逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。熱力完善度愈大，說明該循環(huán)接近可逆循環(huán)的程度愈大。

(6)熱力完善度單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度按定義9（二）液體過冷、氣體過熱及回?zé)釋?duì)理想循環(huán)性能的影響

上面所述的循環(huán)，是單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的基本循環(huán)，也是最簡(jiǎn)單的循環(huán)。在實(shí)用上，根據(jù)實(shí)際條件對(duì)循環(huán)往往要作一些改進(jìn)，以便提高循環(huán)的熱力完善度。在單級(jí)制冷機(jī)循環(huán)中，這一改進(jìn)主要有液體過冷、吸氣過熱及由此而產(chǎn)生的回?zé)嵫h(huán)。（二）液體過冷、氣體過熱及回?zé)釋?duì)理想循環(huán)性能的影響上10將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為過冷。1.液體過冷帶有過冷的循環(huán)，叫做過冷循環(huán)。采用液體過冷對(duì)提高制冷量和制冷系數(shù)都是有利的將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為過冷。1.11圖2-17過冷循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示(2-14)與無過冷的循環(huán)1-2-3-4-5-1相比，過冷循環(huán)的單位制冷量的增加量為圖2-17過冷循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上12

在圖2-17（a）中，q0以面積5‘-5-b-c表示，在圖2-17（b）中，q0以線段5’-5表示。因兩個(gè)循環(huán)的理論比功w0相同，過冷循環(huán)的制冷系數(shù)比無過冷循環(huán)的制冷系數(shù)要大。(2-15)在圖2-17（a）中，q0以面積5‘-5-132.吸入蒸氣的過熱

壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于吸氣壓力下制冷劑的飽和溫度時(shí)，稱為過熱。具有吸氣過熱的循環(huán)，稱為過熱循環(huán)。圖2-18示出了過熱循環(huán)1-1‘-2’-3-4-5-1的T-s圖和lgp-h圖。圖中1-1‘是吸氣的過熱過程，其余與基本循環(huán)相同。

2.吸入蒸氣的過熱壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于吸氣壓14圖2-18過熱循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示

(2-16)圖2-18過熱循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表15

(2-17)有效過熱循環(huán)的制冷系數(shù)可表示為

(2-18)由制冷劑的T-s圖我們可以得到，在過熱區(qū)，過熱度越大，其等熵線的斜率越大，根據(jù)式（2-17），得

（2-19）(2-16圖2-19有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響過熱度℃R502R600aR290R134aR22NH3045.337.444.444.155.993.03073.965.772.172.986.3131.5表2-2過熱度對(duì)排氣溫度的影響圖2-19有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響過熱度℃R502R17

(2-20)

若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過冷的熱量等于使蒸氣過熱的熱量，其熱平衡關(guān)系為

3.回?zé)嵫h(huán)利用回把熱使節(jié)流前的制冷劑液體與壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，使液體過冷、蒸氣過熱，稱之為回?zé)帷?2-20)若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過18一簡(jiǎn)單單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)計(jì)算課件19圖2-21回?zé)嵫h(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示（2-21）

圖2-21回?zé)嵫h(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的20由式（2-21）可以求出

（2-22）回?zé)嵫h(huán)的性能指標(biāo)如下：?jiǎn)挝恢评淞?/p>

（2-23）

單位容積制冷量（2-24）由式（2-21）可以求出（2-22）回?zé)嵫h(huán)的性能指標(biāo)如下21

單位功

制冷系數(shù)

（2-26）由圖（2-21）可知，與無回?zé)嵫h(huán)1-2-3-4-5-1相比較，回?zé)嵫h(huán)的單位制冷量增大了（2-27）（2-25）單位功制冷系數(shù)22循環(huán)的單位功可近似地表示成（2-29）但單位功也增大了（2-28）

循環(huán)的單位功可近似地表示成（2-29）但單位功也增大了（2-23單位容積制冷量和制冷系數(shù)可表示成

（2-30）

(2-31)單位容積制冷量和制冷系數(shù)可表示成（24即（2-32）如果要使回?zé)嵫h(huán)的單位容積制冷量及制冷系數(shù)比無回?zé)嵫h(huán)高，其條件應(yīng)是即（2-32）如果要使回?zé)嵫h(huán)的單位容積制冷量及制冷系數(shù)比無25（三）單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)計(jì)算

實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)有許多不同之處，除了壓縮機(jī)中的工作過程以外，主要還有下列一些差別：

1．流動(dòng)過程有壓力損失。

2．制冷劑流經(jīng)管道及閥門時(shí)同環(huán)境介質(zhì)間有熱交換。3．熱交換器中存在溫差。（三）單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)計(jì)算實(shí)際循環(huán)和26圖2-22實(shí)際循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示圖2-22實(shí)際循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）27圖2-23簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在lgp-h圖上的表示圖2-23簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在lgp-h圖上的表示28下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的循環(huán)的性能指標(biāo)的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖2-23所示的狀態(tài)點(diǎn)。

（2-33）

這些同理論循環(huán)的計(jì)算完全一致。1．單位制冷量、單位容積制冷量及單位理論功下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的循環(huán)的性能指標(biāo)的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖292．單位冷凝熱

（2-34）上式中點(diǎn)2狀態(tài)的焓值用下式計(jì)算

（2-35）式中為壓縮機(jī)的指示效率，它被定義為等熵壓縮過程耗功量與實(shí)際壓縮過程耗功量之比。2．單位冷凝熱303．制冷劑的循環(huán)流量

式中為制冷量，通常由設(shè)計(jì)任務(wù)給出。

（2-36）4．壓縮機(jī)的理論功率和指示功率分別為

（2-37）

（2-38）3．制冷劑的循環(huán)流量315．實(shí)際制冷系數(shù)

（2-39）

6．冷凝器的熱負(fù)荷

（2-40）式中為壓縮機(jī)的機(jī)械效率。5．實(shí)際制冷系數(shù)32（四）兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)計(jì)算在圖2-5~圖2-9所示的二級(jí)壓縮制冷循環(huán)中，制取冷量的都是低壓部分的蒸發(fā)過程，其單位制冷量：

q0=h1-h4

低壓壓縮機(jī)的單位理論功：

wd=h2-h1

當(dāng)制冷機(jī)的冷負(fù)荷為Q0時(shí)，低壓級(jí)制冷劑循環(huán)量：

=

(2-41)（四）兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)計(jì)算在圖2-5~圖2-9所示的二級(jí)33從而可算出低壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：

（2-42）Ptd=對(duì)于中間完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)：

qmgh9+qmdh2=qmgh3+qmdh4qmg=qmd(h2-h4)/(h3-h9)

（2-43）從而可算出低壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：34高壓壓縮機(jī)的單位理論功為

wg=h7-h3

由此可得高壓壓縮機(jī)的理論功率：Ptg==

(2-44)根據(jù)制冷系數(shù)的定義，兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)為

（2-45）高壓壓縮機(jī)的單位理論功為Ptg==(2-44)根35（2-46）對(duì)于中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)，根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系qmgh9=（qmg-qmd）h3+qmdh4可得到流經(jīng)高壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量：qmg=qmd(h3-h4)/(h3-h9)

(2-47)高壓壓縮機(jī)的單位理論功為

wg=h7-h6

（2-46）對(duì)于中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)，根據(jù)中間冷卻器的熱36qmgh6=(qmg–qmd)h3

+qmdh2

h6==

（2-48）高壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：Ptg=qmgwg=

（2-49）中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)的理論制冷系數(shù)為

（2-50）qmgh6=(qmg–qmd)h3+qmdh37于前述兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)進(jìn)行高壓級(jí)壓縮機(jī)制冷劑流量計(jì)算時(shí)，應(yīng)該加上流經(jīng)中溫蒸發(fā)器的制冷劑流量qmm。qmm=式中,Qm為中溫蒸發(fā)器的制冷量。對(duì)于這一制冷系統(tǒng)，流經(jīng)高壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量和低壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量之間有下列關(guān)系qmg=qmd+qmm

于前述兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)38

根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系可求得高壓壓縮機(jī)和低壓壓縮機(jī)的制冷劑流量比

循環(huán)理論制冷系數(shù)為

（2-52）

qmdh2+qmgh9+qmmh3（2-51）

=qmdh4+qmgh3+qmmh4根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系可求得高壓壓縮機(jī)和低壓壓縮機(jī)的制39壓縮機(jī)實(shí)際過程的排氣焓值為（2-53）高壓壓縮機(jī)實(shí)際過程的排氣焓值（中間完全冷卻）為

（2-54）壓縮機(jī)實(shí)際過程的排氣焓值為（2-53）高壓壓縮機(jī)實(shí)際過程的排40一些文獻(xiàn)曾給出了確定中間壓力（或中間溫度）的經(jīng)驗(yàn)公式或圖線。下面列舉幾個(gè)推薦應(yīng)用的公式：按壓力的比例中項(xiàng)確定中間壓力

(2-55)式中Pm,Po和Pk分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,單位MPa。一些文獻(xiàn)曾給出了確定中間壓力（或中間溫度）的經(jīng)驗(yàn)公式或圖線。41按式求出的中間壓力和制冷循環(huán)的最佳中間壓力有一定的偏差。但公式很簡(jiǎn)單，可用于初步估算。按溫度的比例中項(xiàng)確定中間壓力

(2-56)式中Tm

,To和Tk分別為中間溫度，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度,單位均為K。

按式求出的中間壓力和制冷循環(huán)的最佳中間壓力有一定的偏差。但公42用經(jīng)驗(yàn)公式直接計(jì)算最佳中間壓力

對(duì)于兩級(jí)氨制冷循環(huán)，拉賽(A.Rasi)提出了較為簡(jiǎn)單的最佳中間溫度計(jì)算式：tm=0.4tk+0.6to+3

(2-57)式中，tm,tk和to分別表示中間溫度，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，單位均為℃。上式不只適用于氨，在－40～40℃溫度范圍內(nèi)，對(duì)于R12也能得到滿意的結(jié)果。用經(jīng)驗(yàn)公式直接計(jì)算最佳中間壓力tm=0.4tk+0.6to43圖2-24最佳中間溫度的確定圖2-24最佳中間溫度的確定44（五）復(fù)疊式制冷循環(huán)計(jì)算復(fù)疊式制冷循環(huán)是由單級(jí)或兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)組成的，在制冷機(jī)循環(huán)中除個(gè)別兼供中溫冷量的循環(huán)外，制取冷量的均是低溫部分的蒸發(fā)過程5-1（參見圖2-10），其單位質(zhì)量制冷量為

qod=h1-h5

(2-58)

低溫部分消耗的單位理論功：

wd=h2-h1'

(2-59)

低溫部分的制冷量為Qod時(shí)，則其循環(huán)制冷劑流量為：qmd=

(2-60)（五）復(fù)疊式制冷循環(huán)計(jì)算復(fù)疊式制冷循環(huán)是由單級(jí)或兩級(jí)45壓縮機(jī)的軸功率為：Pd=qmd（2-61)

式中,ηid為低溫部分壓縮機(jī)的指示效率；ηmd為低溫部分縮機(jī)的機(jī)械效率。壓縮機(jī)的理論輸氣量為：qvtd=

(2-62)=式中λd為低溫部分壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)。

高溫部分循環(huán)制冷劑流量為：qmg=

(2-63)壓縮機(jī)的軸功率為：（2-61)式中,ηid為低溫部分壓縮機(jī)46壓縮機(jī)的理論輸氣量為：qvt=（2-64）

式中λg為低溫部分壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)。根據(jù)上述計(jì)算即可求出壓縮機(jī)的軸功率P：

=

(2-65)式中ηig為高溫部分壓縮機(jī)的指示效率；ηmg為高溫部分壓縮機(jī)的機(jī)械效率。

壓縮機(jī)的理論輸氣量為：qvt=47xiexie!謝謝！xiexie!謝謝！48xiexie!謝謝！xiexie!謝謝！49

（4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒有熱交換

（5）制冷劑在流過節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，可以忽略不計(jì)，且與外界環(huán)境沒有熱交換

（3）離開蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸氣，離開冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體（4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，沒有流動(dòng)阻力損失，忽略動(dòng)能50

圖2-16理論循環(huán)在T-s圖（a）和lnp-h圖（b）上的表示

按照熱力學(xué)第一定律，對(duì)于在控制容積中進(jìn)行的狀態(tài)變化存在如下關(guān)系：（2-1）

圖2-16理論循環(huán)在T-s圖（a）和lnp-h圖（b）上的51這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。對(duì)上式積分可以得到整個(gè)過程的表達(dá)式：（2-2）

按照式（2-1）和式（2-2），單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)循環(huán)的各個(gè)過程有如下關(guān)系：q0稱為單位制冷量，習(xí)慣上取為正值，在T-s圖上用面積1-5-b-a-1代表，而在lgp-h圖上則用線段5-1表示。這里，把自外界傳入的功作為負(fù)值。對(duì)上式積分可以得到整個(gè)過程的52(2)冷凝過程：

dw=0dq=dhqk=h2-h4

（2-4）

(3)節(jié)流過程：

w=0q=0Δh=0h4=h5

（2-5）

（1）壓縮過程:dq=0,因而

dw=dhw=h2-h1

（2-3）

（4）蒸發(fā)過程：dw=0因而

dq=dhq0=h1-h5=h1-h4

（2-6）(2)冷凝過程：dw=0dq=dh（2-4）(353單位制冷量q0壓縮蒸氣制冷循環(huán)單位制冷量可按式（2-6）計(jì)算。單位制冷量也可以表示成汽化潛熱r0和節(jié)流后的干度x5的關(guān)系：為了說明單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的性能，采用下列一些性能指標(biāo)，這些性能指標(biāo)均可通過循環(huán)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算出來。

(2-7)

由式（3-7）可知，制冷劑的汽化潛熱越大，或節(jié)流所形成的蒸氣越少（x5越?。﹦t循環(huán)的單位制冷量就越大。單位制冷量q0壓縮蒸氣制冷循環(huán)單位制冷量可按式（2-6）計(jì)算54(2)單位容積制冷量qv(2-8)(3)理論比功w0對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)來說，理論比功可表示為(2-9)單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的理論比功也是隨制冷劑的種類和制冷機(jī)循環(huán)的工作溫度而變的。(2)單位容積制冷量qv(2-8)(3)理論比功w0對(duì)于單級(jí)55(4)單位冷凝熱qk單位（1kg）制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的熱量，稱為單位冷凝熱。單位冷凝熱包括顯熱和潛熱兩部分

(2-10)

比較式（2-6）、（2-9）和（2-10）可以看出，對(duì)于單級(jí)壓縮式蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系(2-11)(4)單位冷凝熱qk單位（1kg）制冷劑蒸氣在冷凝器中放出的56(5)制冷系數(shù)

對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)，制冷系數(shù)為

(2-12)

制冷系數(shù)愈大經(jīng)濟(jì)性愈好冷凝溫度越高制冷系數(shù)越小蒸發(fā)溫度越低(5)制冷系數(shù)對(duì)于單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)57(6)熱力完善度單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度按定義可表示為(2-13)這里εc為在蒸發(fā)溫度（T0）和壓縮機(jī)排氣溫度（T2）之間工作的逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。熱力完善度愈大，說明該循環(huán)接近可逆循環(huán)的程度愈大。

(6)熱力完善度單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)理論循環(huán)的熱力完善度按定義58（二）液體過冷、氣體過熱及回?zé)釋?duì)理想循環(huán)性能的影響

上面所述的循環(huán)，是單級(jí)壓縮蒸氣制冷機(jī)的基本循環(huán)，也是最簡(jiǎn)單的循環(huán)。在實(shí)用上，根據(jù)實(shí)際條件對(duì)循環(huán)往往要作一些改進(jìn)，以便提高循環(huán)的熱力完善度。在單級(jí)制冷機(jī)循環(huán)中，這一改進(jìn)主要有液體過冷、吸氣過熱及由此而產(chǎn)生的回?zé)嵫h(huán)。（二）液體過冷、氣體過熱及回?zé)釋?duì)理想循環(huán)性能的影響上59將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為過冷。1.液體過冷帶有過冷的循環(huán)，叫做過冷循環(huán)。采用液體過冷對(duì)提高制冷量和制冷系數(shù)都是有利的將節(jié)流前的制冷劑液體冷卻到低于冷凝溫度的狀態(tài)，稱為過冷。1.60圖2-17過冷循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示(2-14)與無過冷的循環(huán)1-2-3-4-5-1相比，過冷循環(huán)的單位制冷量的增加量為圖2-17過冷循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上61

在圖2-17（a）中，q0以面積5‘-5-b-c表示，在圖2-17（b）中，q0以線段5’-5表示。因兩個(gè)循環(huán)的理論比功w0相同，過冷循環(huán)的制冷系數(shù)比無過冷循環(huán)的制冷系數(shù)要大。(2-15)在圖2-17（a）中，q0以面積5‘-5-622.吸入蒸氣的過熱

壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于吸氣壓力下制冷劑的飽和溫度時(shí)，稱為過熱。具有吸氣過熱的循環(huán)，稱為過熱循環(huán)。圖2-18示出了過熱循環(huán)1-1‘-2’-3-4-5-1的T-s圖和lgp-h圖。圖中1-1‘是吸氣的過熱過程，其余與基本循環(huán)相同。

2.吸入蒸氣的過熱壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣的溫度高于吸氣壓63圖2-18過熱循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示

(2-16)圖2-18過熱循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表64

(2-17)有效過熱循環(huán)的制冷系數(shù)可表示為

(2-18)由制冷劑的T-s圖我們可以得到，在過熱區(qū)，過熱度越大，其等熵線的斜率越大，根據(jù)式（2-17），得

（2-19）(2-65圖2-19有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響過熱度℃R502R600aR290R134aR22NH3045.337.444.444.155.993.03073.965.772.172.986.3131.5表2-2過熱度對(duì)排氣溫度的影響圖2-19有效過熱的過熱度對(duì)制冷系數(shù)的影響過熱度℃R502R66

(2-20)

若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過冷的熱量等于使蒸氣過熱的熱量，其熱平衡關(guān)系為

3.回?zé)嵫h(huán)利用回把熱使節(jié)流前的制冷劑液體與壓縮機(jī)吸入前的制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，使液體過冷、蒸氣過熱，稱之為回?zé)帷?2-20)若不計(jì)回?zé)崞髋c環(huán)境空氣之間的熱交換，則液體過67一簡(jiǎn)單單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)計(jì)算課件68圖2-21回?zé)嵫h(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示（2-21）

圖2-21回?zé)嵫h(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的69由式（2-21）可以求出

（2-22）回?zé)嵫h(huán)的性能指標(biāo)如下：?jiǎn)挝恢评淞?/p>

（2-23）

單位容積制冷量（2-24）由式（2-21）可以求出（2-22）回?zé)嵫h(huán)的性能指標(biāo)如下70

單位功

制冷系數(shù)

（2-26）由圖（2-21）可知，與無回?zé)嵫h(huán)1-2-3-4-5-1相比較，回?zé)嵫h(huán)的單位制冷量增大了（2-27）（2-25）單位功制冷系數(shù)71循環(huán)的單位功可近似地表示成（2-29）但單位功也增大了（2-28）

循環(huán)的單位功可近似地表示成（2-29）但單位功也增大了（2-72單位容積制冷量和制冷系數(shù)可表示成

（2-30）

(2-31)單位容積制冷量和制冷系數(shù)可表示成（73即（2-32）如果要使回?zé)嵫h(huán)的單位容積制冷量及制冷系數(shù)比無回?zé)嵫h(huán)高，其條件應(yīng)是即（2-32）如果要使回?zé)嵫h(huán)的單位容積制冷量及制冷系數(shù)比無74（三）單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)計(jì)算

實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)有許多不同之處，除了壓縮機(jī)中的工作過程以外，主要還有下列一些差別：

1．流動(dòng)過程有壓力損失。

2．制冷劑流經(jīng)管道及閥門時(shí)同環(huán)境介質(zhì)間有熱交換。3．熱交換器中存在溫差。（三）單級(jí)蒸氣壓縮式制冷實(shí)際循環(huán)計(jì)算實(shí)際循環(huán)和75圖2-22實(shí)際循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）上的表示圖2-22實(shí)際循環(huán)在T-s圖（a）和lgp-h圖（b）76圖2-23簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在lgp-h圖上的表示圖2-23簡(jiǎn)化后的實(shí)際循環(huán)在lgp-h圖上的表示77下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的循環(huán)的性能指標(biāo)的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖2-23所示的狀態(tài)點(diǎn)。

（2-33）

這些同理論循環(huán)的計(jì)算完全一致。1．單位制冷量、單位容積制冷量及單位理論功下面是按照這樣簡(jiǎn)化后的循環(huán)的性能指標(biāo)的表達(dá)式，各下標(biāo)對(duì)應(yīng)于圖782．單位冷凝熱

（2-34）上式中點(diǎn)2狀態(tài)的焓值用下式計(jì)算

（2-35）式中為壓縮機(jī)的指示效率，它被定義為等熵壓縮過程耗功量與實(shí)際壓縮過程耗功量之比。2．單位冷凝熱793．制冷劑的循環(huán)流量

式中為制冷量，通常由設(shè)計(jì)任務(wù)給出。

（2-36）4．壓縮機(jī)的理論功率和指示功率分別為

（2-37）

（2-38）3．制冷劑的循環(huán)流量805．實(shí)際制冷系數(shù)

（2-39）

6．冷凝器的熱負(fù)荷

（2-40）式中為壓縮機(jī)的機(jī)械效率。5．實(shí)際制冷系數(shù)81（四）兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)計(jì)算在圖2-5~圖2-9所示的二級(jí)壓縮制冷循環(huán)中，制取冷量的都是低壓部分的蒸發(fā)過程，其單位制冷量：

q0=h1-h4

低壓壓縮機(jī)的單位理論功：

wd=h2-h1

當(dāng)制冷機(jī)的冷負(fù)荷為Q0時(shí)，低壓級(jí)制冷劑循環(huán)量：

=

(2-41)（四）兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)計(jì)算在圖2-5~圖2-9所示的二級(jí)82從而可算出低壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：

（2-42）Ptd=對(duì)于中間完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)：

qmgh9+qmdh2=qmgh3+qmdh4qmg=qmd(h2-h4)/(h3-h9)

（2-43）從而可算出低壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：83高壓壓縮機(jī)的單位理論功為

wg=h7-h3

由此可得高壓壓縮機(jī)的理論功率：Ptg==

(2-44)根據(jù)制冷系數(shù)的定義，兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)為

（2-45）高壓壓縮機(jī)的單位理論功為Ptg==(2-44)根84（2-46）對(duì)于中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)，根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系qmgh9=（qmg-qmd）h3+qmdh4可得到流經(jīng)高壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量：qmg=qmd(h3-h4)/(h3-h9)

(2-47)高壓壓縮機(jī)的單位理論功為

wg=h7-h6

（2-46）對(duì)于中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)，根據(jù)中間冷卻器的熱85qmgh6=(qmg–qmd)h3

+qmdh2

h6==

（2-48）高壓壓縮機(jī)消耗的理論功率：Ptg=qmgwg=

（2-49）中間不完全冷卻的兩級(jí)循環(huán)的理論制冷系數(shù)為

（2-50）qmgh6=(qmg–qmd)h3+qmdh86于前述兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)進(jìn)行高壓級(jí)壓縮機(jī)制冷劑流量計(jì)算時(shí)，應(yīng)該加上流經(jīng)中溫蒸發(fā)器的制冷劑流量qmm。qmm=式中,Qm為中溫蒸發(fā)器的制冷量。對(duì)于這一制冷系統(tǒng)，流經(jīng)高壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量和低壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量之間有下列關(guān)系qmg=qmd+qmm

于前述兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)87

根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系可求得高壓壓縮機(jī)和低壓壓縮機(jī)的制冷劑流量比

循環(huán)理論制冷系數(shù)為

（2-52）

qmdh2+qmgh9+qmmh3（2-51）

=qmdh4+qmgh3+