制冷原理-蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)

制冷劑壓焓圖制冷劑制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的工作介質(zhì)叫制冷劑(又稱制冷工質(zhì))，它在系統(tǒng)的各個(gè)部件間循環(huán)流動(dòng)以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，達(dá)到制冷機(jī)向高溫?zé)嵩捶艧幔粡牡蜏責(zé)嵩次鼰幔瑢?shí)現(xiàn)制冷的目的。一、制冷劑壓焓圖（P-V圖）壓焓圖的概念

以特定制冷劑的焓值為橫坐標(biāo)，以壓力為縱坐標(biāo)繪制成的線圖成為該制冷劑的壓焓圖。為了縮小圖的尺寸，并使低壓區(qū)內(nèi)的線條交點(diǎn)清楚，所以縱坐標(biāo)使用壓力的對(duì)數(shù)值LgP繪制，因此壓--焓圖又稱LgP-E圖。一、制冷劑壓焓圖（P-V圖）一點(diǎn)（臨界點(diǎn)）兩線（飽和液體線；干飽和蒸氣線）三區(qū)（過冷區(qū)；濕蒸氣區(qū)；過熱氣區(qū)）五狀態(tài)（未飽和液體；飽和液體；濕飽和蒸氣；干飽和蒸氣；過熱蒸氣）六參數(shù)一、制冷劑壓焓圖（P-V圖）壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)六參數(shù)）一點(diǎn)：臨界點(diǎn)K——圖形上的最頂點(diǎn)。在選用制冷劑時(shí)，要求臨界溫度要高，因?yàn)榕R界溫度越高的制冷劑在常溫下越容易液化，并且制冷劑在遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)下節(jié)流可以減少損失，提高制冷循環(huán)的性能。一、制冷劑壓焓圖（P-V圖）壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)六參數(shù)）一、制冷劑壓焓圖（P-V圖）兩線:飽和液體線，干度x=0；

干飽和蒸氣線，干度x=1干度：是指每千克濕蒸汽中含有水蒸汽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。飽和液體線干飽和蒸氣線三區(qū)：過冷液體區(qū)：飽和液體線左邊的區(qū)域，在循環(huán)制冷計(jì)算中，將制冷劑飽和液體的溫度降低就變?yōu)檫^冷液體。

氣液兩相區(qū)：介于飽和液體線與飽和氣體線之間的區(qū)域?yàn)椤＿^熱蒸氣區(qū)：干飽和蒸氣線右邊區(qū)域。飽和液體線干飽和蒸氣線壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)六參數(shù)）五狀態(tài):（未飽和液體、飽和液體、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽）

未飽和液體濕蒸氣飽和液體干飽和蒸氣過熱蒸氣飽和液體線干飽和蒸氣線壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)六參數(shù)）等壓線p

—水平線等焓線h—垂直線等干度線x—濕蒸氣區(qū)域內(nèi)曲線等熵線s—向右上方大斜率曲線等容線v—向右上方小斜率曲線等溫線t—垂直線（液相區(qū)）、

水平線（兩相區(qū)）、

向右下方彎曲（過熱蒸氣區(qū)）六參數(shù)：壓焓圖（一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)六參數(shù)）測(cè)驗(yàn):1、濕蒸氣是指A.溫度低于飽和溫度的蒸氣B.飽和蒸氣和飽和液體的混和物C.飽和蒸氣和不飽和液體的混和物D.飽和蒸氣和過熱蒸氣的混和物2、蒸發(fā)器的作用是將壓縮機(jī)排出的高溫過熱蒸氣給予冷卻？測(cè)驗(yàn)1、飽和蒸氣的干度X=（）。A.0B.1C.無窮大D.不確定2、在制冷劑壓焓圖（P-h圖）中，飽和液體線與飽和蒸氣線之間的區(qū)域稱為：（）A.過冷區(qū)B.濕蒸氣區(qū)C.過熱蒸氣區(qū)D.固體區(qū)蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)制冷循環(huán)在P-h圖上的表示壓縮－放熱（冷卻與冷凝）－節(jié)流－吸熱（汽化、蒸發(fā)）1-2（壓縮機(jī)）：等熵壓縮；2-3-4（冷凝器）：等壓放熱；4-5（節(jié)流閥）：絕熱節(jié)流，等焓；5-1（蒸發(fā)器）：等壓吸熱而制冷。一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)線段1—2（等熵壓縮）

表示壓縮機(jī)的等熵壓縮過程壓縮機(jī)吸入的是飽和蒸氣。蒸氣壓縮進(jìn)行得很快，可以看成是在絕熱條件下進(jìn)行的，同時(shí)假設(shè)吸、排氣閥沒有阻力。一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)線段2—3—4（等壓放熱）

表示工質(zhì)在冷凝器中的等壓冷卻(線段2—3)和冷凝(線段3—4)過程。在冷卻階段，制冷劑蒸氣放出過熱熱量，其溫度降到冷凝溫度，然后在壓力不變的條件下再放出冷凝熱而相變成飽和液體(點(diǎn)4狀態(tài))。一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)

線段4—5（絕熱節(jié)流，等焓）表示制冷劑通過節(jié)流裝置的節(jié)流過程由于制冷劑通過節(jié)流裝置時(shí)對(duì)外不做功，而且制冷劑流速較高，可認(rèn)為與外界沒有熱交換。所以節(jié)流前后焓值相等。一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)線段5—1（等壓吸熱）

表示制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)吸熱過程。在這個(gè)過程中，制冷工質(zhì)在蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力保持不變的條件下，吸取被冷卻物體的熱量而變成飽和蒸氣。一、蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)二、理論循環(huán)的熱力學(xué)計(jì)算1、單位質(zhì)量制冷量一kg制冷劑液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸收的熱量稱為單位質(zhì)量制冷量，用q0表示。

q0＝h1－h(huán)5（kJ/kg）式中

h1—出蒸發(fā)器制冷劑的焓；

h5—進(jìn)蒸發(fā)器制冷劑的焓。2、單位理論功w0壓縮機(jī)每輸送1kg制冷劑蒸汽所消耗的功稱單位理論功，用w0表示。在理論循環(huán)中

w0＝h2－h(huán)1(kJ/kg)式中

h1—吸入狀態(tài)下制冷劑的焓；

h2—排氣狀態(tài)下制冷劑的焓。二、理論循環(huán)的熱力學(xué)計(jì)算3、單位冷凝熱每kg制冷劑蒸汽在冷凝器中放出的熱量稱為單位冷凝熱，用qk表示

qk＝h2－h(huán)4（kJ/Kg）式中

h2—冷凝過程初的焓；

h4—冷凝過程終了的焓。二、理論循環(huán)的熱力學(xué)計(jì)算4、制冷系數(shù)制冷系數(shù)是循環(huán)的單位制冷量與單位理論功之比，制冷系數(shù)表示消耗一個(gè)單位的功所能得到的冷量。在給定條件下制冷系數(shù)越大，說明制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性越好，它是衡量制冷循環(huán)先進(jìn)性的重要指標(biāo)。二、理論循環(huán)的熱力學(xué)計(jì)算思考:1、單位質(zhì)量制冷劑是指1kg制冷劑液體在蒸發(fā)器中所吸收的熱量。2、蒸氣壓縮制冷循環(huán)的P-h圖，試指出進(jìn)行各熱力過程相應(yīng)設(shè)備的名稱。蒸汽壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)1、液體過冷

一、液體過冷2.液體過冷循環(huán)與理論循環(huán)對(duì)比（1）縮小了節(jié)流裝置前后制冷劑的溫差，減少節(jié)流損失。過冷度越大，節(jié)流損失越小；（2）單位質(zhì)量制冷量增加了，循環(huán)所消耗的單位理論功不變，所以制冷系數(shù)提高了。一、液體過冷3.實(shí)現(xiàn)方法

（1）冷凝器后裝過冷器；（2）設(shè)計(jì)，選型時(shí)，適當(dāng)增大冷凝器面積（較多使用）；（3）制冷系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞鳎捎没責(zé)嵫h(huán)。

一般車輛制冷的過冷度是3℃—5℃

一、液體過冷二、蒸汽過熱蒸汽過熱：制冷劑蒸汽的溫度高于其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度。過熱度：蒸汽過熱后的溫度和同壓力下飽和溫度的差值。

具有蒸汽過熱的循環(huán)稱為蒸汽過熱循環(huán)。有效過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質(zhì)，

產(chǎn)生有用的制冷效果。有害過熱：過熱吸收熱量來自被冷卻介質(zhì)以外，無制冷效果。

1、有害過熱分析：（1）單位制冷量不變，單位壓縮功增加（2）單位冷凝負(fù)荷增大（3）進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑比容增大（4）壓縮機(jī)的排氣溫度升高二、蒸汽過熱2、過熱原因

（1）蒸發(fā)器面積大于設(shè)計(jì)所需面積（有效過熱）（2）連接管道吸取被冷卻對(duì)象的熱量而過熱（有效）（3）蒸發(fā)器與壓縮機(jī)間的連接管道吸取外界環(huán)境熱量而過熱（有害）（4）系統(tǒng)中設(shè)置回?zé)崞鳎ㄓ泻^熱，但有過冷過程伴隨）

實(shí)際運(yùn)行中，希望有適當(dāng)?shù)倪^熱度：過熱度3℃～7℃（why？）二、蒸汽過熱三、回?zé)嵫h(huán)實(shí)現(xiàn)方法：增設(shè)回?zé)崞?。讓蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑蒸氣在回?zé)崞髦信c從冷凝器出來的高溫制冷劑液體進(jìn)行熱交換。單位壓縮功增加？單位制冷量增加？制冷系數(shù)是否增加?四、實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的差別1.壓縮機(jī)內(nèi)非絕熱、可逆過程；

2.存在傳熱溫差，過程不可逆；