制冷原理和壓焓圖蒼松書苑

1、制冷原理制冷原理 定義定義 制冷就是利用液態(tài)物質(zhì)狀態(tài)的變化，將熱量從一制冷就是利用液態(tài)物質(zhì)狀態(tài)的變化，將熱量從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。 酒精在手上蒸發(fā)讓人感到酒精在手上蒸發(fā)讓人感到上手很涼爽上手很涼爽顯熱顯熱引起某種物質(zhì)溫度變化的熱量稱為顯熱引起某種物質(zhì)溫度變化的熱量稱為顯熱顯熱顯熱顯熱即指引起物質(zhì)溫度變化的熱量顯熱即指引起物質(zhì)溫度變化的熱量如果加熱某種物質(zhì)，使其溫度升高，則加入的熱如果加熱某種物質(zhì)，使其溫度升高，則加入的熱量稱為顯熱量稱為顯熱同樣地同樣地 ，如果冷卻某種物質(zhì)，使其溫度降低，則，如果冷卻某種物質(zhì)，使其溫度降低，則釋放的熱量也稱為顯熱釋放的熱量也稱為顯熱

2、顯熱可以通過溫度的變化測(cè)量出來顯熱可以通過溫度的變化測(cè)量出來潛熱潛熱在某加熱過程中，由于溫度和在某加熱過程中，由于溫度和壓力恒定，因此無法利用溫度壓力恒定，因此無法利用溫度計(jì)測(cè)量出加入的熱量計(jì)測(cè)量出加入的熱量32o潛熱潛熱使物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變，而不改變溫度的熱使物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變，而不改變溫度的熱量稱為潛熱量稱為潛熱這種物質(zhì)這種物質(zhì)“狀態(tài)的狀態(tài)的 改變改變”可以是固態(tài)和液可以是固態(tài)和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，也可以是液態(tài)和氣態(tài)之間態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，也可以是液態(tài)和氣態(tài)之間的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變潛熱還是顯熱潛熱還是顯熱? 與前面一頁相比發(fā)生了什么樣與前面一頁相比發(fā)生了什么樣的變化？的變化？ 該過程伴隨著哪種熱量變化？該過程伴

3、隨著哪種熱量變化？32o潛熱潛熱32o32o什么叫制冷什么叫制冷?制冷是釋放熱量的過程制冷是釋放熱量的過程例例1：將顯熱釋放，使冷凍水的溫度從：將顯熱釋放，使冷凍水的溫度從54 f 降降低至低至 44 f.例例2：將潛熱釋放，使：將潛熱釋放，使32 f的水轉(zhuǎn)變?yōu)榈乃D(zhuǎn)變?yōu)?32 f的的冰。在整個(gè)轉(zhuǎn)變過程中溫度不變。冰。在整個(gè)轉(zhuǎn)變過程中溫度不變。什么叫制冷什么叫制冷?制冷機(jī)組的重要組成部分有哪些制冷機(jī)組的重要組成部分有哪些?1) 壓縮機(jī)壓縮機(jī)2) 冷凝器冷凝器3) 膨脹閥膨脹閥4) 蒸發(fā)器蒸發(fā)器5) 制冷劑制冷劑什么叫制冷什么叫制冷?壓縮機(jī)的作用是什么壓縮機(jī)的作用是什么?壓縮機(jī)有兩大重要作用壓縮

4、機(jī)有兩大重要作用1) 使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)2) 將低壓的制冷劑蒸氣壓縮至較高的冷凝壓將低壓的制冷劑蒸氣壓縮至較高的冷凝壓力，以便于凝結(jié)成液體力，以便于凝結(jié)成液體什么叫制冷什么叫制冷?在冷凝器中發(fā)生了什么樣的變化在冷凝器中發(fā)生了什么樣的變化?冷凝器提供了換熱表面和貯存空間用于冷凝器提供了換熱表面和貯存空間用于:1)將潛熱和顯熱從高壓制冷劑傳遞給冷卻水將潛熱和顯熱從高壓制冷劑傳遞給冷卻水2) 貯存足夠的液體在冷凝器和膨脹閥之間形貯存足夠的液體在冷凝器和膨脹閥之間形成液封阻隔蒸氣成液封阻隔蒸氣什么叫制冷什么叫制冷?膨脹閥的作用膨脹閥的作用? 膨脹閥是截流元件的一種。來自冷凝器膨脹

5、閥是截流元件的一種。來自冷凝器的高壓液體流經(jīng)膨脹閥后轉(zhuǎn)變成低壓的氣的高壓液體流經(jīng)膨脹閥后轉(zhuǎn)變成低壓的氣/液液體混合物體混合物 什么叫制冷什么叫制冷?在蒸發(fā)器中發(fā)生了什么樣的變化在蒸發(fā)器中發(fā)生了什么樣的變化? 蒸發(fā)器中提供換熱表面，使低壓制冷劑蒸發(fā)器中提供換熱表面，使低壓制冷劑液體蒸發(fā)成制冷劑蒸氣。在液態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)液體蒸發(fā)成制冷劑蒸氣。在液態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中吸收潛熱。這些潛熱來自被冷卻的變過程中吸收潛熱。這些潛熱來自被冷卻的載冷劑（冷凍水）。載冷劑（冷凍水）。什么叫制冷什么叫制冷?什么是制冷劑什么是制冷劑? 制冷劑是一種物質(zhì)，它可以在一定的溫制冷劑是一種物質(zhì)，它可以在一定的溫度下蒸發(fā)，從液態(tài)轉(zhuǎn)

6、變成氣態(tài)，同時(shí)吸收熱度下蒸發(fā)，從液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，同時(shí)吸收熱量達(dá)到制冷目的。通常要得到量達(dá)到制冷目的。通常要得到70 150 f冷冷凍水的話，蒸發(fā)溫度通常在凍水的話，蒸發(fā)溫度通常在40 80 f。該蒸該蒸發(fā)過程的壓力一定要合理。發(fā)過程的壓力一定要合理。制冷劑必須根據(jù)實(shí)際的溫度需要來選擇。制冷劑必須根據(jù)實(shí)際的溫度需要來選擇。飽和蒸氣飽和蒸氣蒸氣和液體之間存在著相互的聯(lián)系。蒸氣和液體之間存在著相互的聯(lián)系。過冷過冷 將制冷劑冷卻到冷凝溫度以下，使制冷劑將制冷劑冷卻到冷凝溫度以下，使制冷劑處于一種完全液態(tài)的狀態(tài)，我們稱該制冷劑處處于一種完全液態(tài)的狀態(tài)，我們稱該制冷劑處于過冷狀態(tài)。于過冷狀態(tài)。過熱過熱 將

7、液態(tài)制冷劑加熱至沸點(diǎn)以上，使制冷劑將液態(tài)制冷劑加熱至沸點(diǎn)以上，使制冷劑處于完全氣態(tài)，無任何液態(tài)制冷劑存在，我們處于完全氣態(tài)，無任何液態(tài)制冷劑存在，我們稱該制冷劑處于過熱狀態(tài)。稱該制冷劑處于過熱狀態(tài)。壓力壓力 / 溫度溫度 對(duì)照?qǐng)D對(duì)照?qǐng)D 在大氣壓力在大氣壓力(14.7psia)下，下列下，下列制冷劑的沸點(diǎn)為：制冷劑的沸點(diǎn)為： r-11 = + 75o r-123 = + 82o r-12 = - 21o r-134a = - 15o r-22 = - 41o80f時(shí)的時(shí)的蒸氣壓力蒸氣壓力 (飽和狀態(tài)飽和狀態(tài))1.5 psig86.4 psig143.6 psig飽和點(diǎn)飽和點(diǎn): 指某種物質(zhì)在指定壓

8、力下的沸騰溫度。指某種物質(zhì)在指定壓力下的沸騰溫度。飽和飽和: 某種物質(zhì)在其飽和溫度和壓力下，處于飽和的氣某種物質(zhì)在其飽和溫度和壓力下，處于飽和的氣/液混液混合狀態(tài)。合狀態(tài)。過熱過熱: 指某種氣態(tài)物質(zhì)，其溫度高于其飽和溫度，高出飽和指某種氣態(tài)物質(zhì)，其溫度高于其飽和溫度，高出飽和溫度的值即是過熱度。溫度的值即是過熱度。過冷過冷: 指某種液體溫度低于其飽和溫度，低于飽和溫度的值指某種液體溫度低于其飽和溫度，低于飽和溫度的值即是過冷度。即是過冷度。專用名詞和術(shù)語專用名詞和術(shù)語什么叫制冷什么叫制冷?制冷系統(tǒng)是如何工作的制冷系統(tǒng)是如何工作的?在基本制冷循環(huán)示意圖上，從壓縮在基本制冷循環(huán)示意圖上，從壓縮機(jī)排

9、氣點(diǎn)開始。機(jī)排氣點(diǎn)開始。蒸氣壓縮蒸氣壓縮蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)馬達(dá)冷卻塔什么叫制冷什么叫制冷? 高溫、高壓的制冷劑蒸氣排入冷凝器。高溫、高壓的制冷劑蒸氣排入冷凝器。當(dāng)高溫氣體與冷的管壁接觸時(shí)，它首先釋放當(dāng)高溫氣體與冷的管壁接觸時(shí)，它首先釋放顯熱（過熱）成為飽和氣體。然后，將潛熱顯熱（過熱）成為飽和氣體。然后，將潛熱釋放給管內(nèi)的冷卻水之后，氣態(tài)制冷劑凝結(jié)釋放給管內(nèi)的冷卻水之后，氣態(tài)制冷劑凝結(jié)成液體。成液體。在冷凝過程中，制冷劑壓力保持不變。在冷凝過程中，制冷劑壓力保持不變。蒸氣壓縮蒸氣壓縮蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)馬達(dá)冷卻塔什么叫制冷什么叫制冷? 高壓、中溫液體現(xiàn)在流過膨脹閥（孔高壓、中溫液體現(xiàn)

10、在流過膨脹閥（孔板）。當(dāng)液體流經(jīng)膨脹閥時(shí)，部分液體將板）。當(dāng)液體流經(jīng)膨脹閥時(shí)，部分液體將“閃發(fā)閃發(fā)”形成低溫氣形成低溫氣/液混合物。通常使液混合物。通常使周圍冷媒溫度低大約周圍冷媒溫度低大約10 f 。周圍冷媒由周圍冷媒由于溫度降低釋放的顯熱被部分液體吸收為于溫度降低釋放的顯熱被部分液體吸收為潛熱，閃發(fā)成氣體。潛熱，閃發(fā)成氣體。蒸氣壓縮蒸氣壓縮蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)馬達(dá)冷卻塔什么叫制冷什么叫制冷? 低溫、低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機(jī)低溫、低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機(jī)吸入，壓縮機(jī)將其壓縮成高溫、高壓的吸入，壓縮機(jī)將其壓縮成高溫、高壓的制冷劑蒸氣。制冷劑蒸氣。蒸氣壓縮蒸氣壓縮蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥壓縮機(jī)馬達(dá)

11、冷卻塔更多的名詞和術(shù)語更多的名詞和術(shù)語蒸發(fā)器蒸發(fā)器 split : 蒸發(fā)器飽和溫度與蒸發(fā)器出水溫度差蒸發(fā)器飽和溫度與蒸發(fā)器出水溫度差蒸發(fā)器蒸發(fā)器 range : 蒸發(fā)器進(jìn)、出水溫度差蒸發(fā)器進(jìn)、出水溫度差冷凝器冷凝器 split: 冷凝器飽和溫度與冷凝器出水溫度差冷凝器飽和溫度與冷凝器出水溫度差冷凝器冷凝器 range: 冷凝器進(jìn)、出水溫差冷凝器進(jìn)、出水溫差系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析看下列練習(xí)，你是否能夠進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行分析?？聪铝芯毩?xí)，你是否能夠進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行分析。r22 系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄分析 請(qǐng)看下列一個(gè)請(qǐng)看下列一個(gè)r22冷水機(jī)組的運(yùn)行冷水機(jī)組的運(yùn)行記錄，根據(jù)實(shí)際讀數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的比記錄，

12、根據(jù)實(shí)際讀數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的比較，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況做評(píng)價(jià)較，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況做評(píng)價(jià)-問題？問題？壓焓圖壓焓圖壓力焓壓力壓力 焓焓 圖圖 壓壓 力力 焓焓熱容量(btu / lb.) 壓 力焓液體線 壓壓 力力焓焓液體線氣體線 壓壓 力力焓焓氣液混合區(qū)液體線氣體線 壓壓 力力焓焓 壓壓 力力焓焓 壓壓 力力焓焓100% 液體液體 壓壓 力力焓焓 壓壓 力力焓焓100% 氣體氣體 壓壓 力力 焓焓 壓壓 力力 焓焓20% 液體液體, 80% 氣體氣體 壓壓 力力焓焓 壓壓 力力焓焓蒸發(fā)器蒸發(fā)器 壓壓 力力 焓焓蒸發(fā)器蒸發(fā)器制冷劑從負(fù)荷吸收熱量 壓壓 力力 焓焓蒸發(fā)器蒸發(fā)器制冷劑從負(fù)荷吸收熱量 壓壓 力

13、力 焓焓蒸發(fā)器蒸發(fā)器制 冷效 果 壓壓 力力 焓焓蒸發(fā)器蒸發(fā)器 壓壓 力力 焓焓壓縮機(jī)壓縮機(jī) 壓壓 力力 焓焓壓縮機(jī)壓縮機(jī) 壓壓 力力 焓焓壓縮機(jī)壓縮機(jī)壓頭 壓壓 力力 焓焓冷凝器冷凝器 壓壓 力力 焓焓冷凝器冷凝器制冷劑把熱量傳給外界制冷劑把熱量傳給外界 壓壓 力力 焓焓冷凝器冷凝器制冷劑把熱量傳給外界制冷劑把熱量傳給外界 壓壓 力力焓焓截流元件截流元件 壓壓 力力焓焓截流元件截流元件熱力膨脹閥熱力膨脹閥孔孔 板板 壓壓 力力焓焓冷凝器冷凝器壓縮機(jī)壓縮機(jī)截流元件截流元件蒸發(fā)器蒸發(fā)器 壓壓 力力焓焓冷凝器冷凝器壓縮機(jī)壓縮機(jī)截流元件截流元件蒸發(fā)器蒸發(fā)器制冷劑從負(fù)荷吸收熱量制冷劑把熱量傳給外界 壓

14、壓 力力焓焓 壓壓 力力 焓焓44 壓壓 力力 焓焓44 壓壓 力力 焓焓4454 壓壓 力力 焓焓445495 壓壓 力力 焓焓445495 冷卻塔 壓壓 力力 焓焓445495 冷卻塔85 壓壓 力力焓焓 壓壓 力力焓焓這是什么過程？這是什么過程？ 壓壓 力力焓焓制冷效果制冷效果增加一個(gè)過冷器增加一個(gè)過冷器 壓壓 力力焓焓制冷效果制冷效果增加一個(gè)過冷器增加一個(gè)過冷器 壓壓 力力焓焓制冷效果制冷效果增加一個(gè)過冷器增加一個(gè)過冷器增加了制冷效果增加了制冷效果 壓壓 力力焓焓制冷效果制冷效果增加一個(gè)過冷器增加一個(gè)過冷器增加了制冷效果增加了制冷效果能效比增大能效比增大制冷效果壓壓 力力焓焓過冷制冷效

15、果壓力壓力焓焓過冷過熱系統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算壓壓焓圖焓圖 基本制冷循環(huán)基本制冷循環(huán) 現(xiàn)在讓我們?cè)?ph 圖上繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的制冷循環(huán)過程 我們用一個(gè)使用 r22 的冷水機(jī)組做練習(xí) 基本循環(huán)基本循環(huán) 例例 1 1 吸吸氣氣壓力壓力 75psia75psia 吸吸氣氣溫度溫度 50 f50 f 排排氣氣溫度溫度 112 f112 f 排排氣氣壓力壓力 250 psia250 psia 將以上各點(diǎn)在將以上各點(diǎn)在 phph 圖上標(biāo)出，并計(jì)算下列參數(shù)圖上標(biāo)出，并計(jì)算下列參數(shù) 1)1) 排熱排熱 2)2) 制冷效果制冷效果 3)3) c.o.pc.o.p 基本循環(huán)基本循環(huán) 例例 2 2 吸吸氣氣壓力壓力 75ps

16、ia75psia 吸吸氣氣溫度溫度 50 f50 f 液體管線溫度液體管線溫度 90 f90 f 排排氣氣壓力壓力 250psia250psia 將這些點(diǎn)畫出，并回答下列問題將這些點(diǎn)畫出，并回答下列問題 1)1) 總的過冷度是多少總的過冷度是多少? ? 2)2) 過冷引起的系統(tǒng)的差別是什么過冷引起的系統(tǒng)的差別是什么? ? 3)3) 如果排如果排氣氣壓力增加到壓力增加到 350psia350psia，沒有過冷，會(huì)對(duì)系統(tǒng)有何影響，沒有過冷，會(huì)對(duì)系統(tǒng)有何影響? ? 基本循環(huán)基本循環(huán) 例例 3 3 吸氣壓力吸氣壓力 40psia40psia 吸氣溫度吸氣溫度 15 f15 f 液體管線溫度液體管線溫度

17、 90 f90 f 排氣壓力排氣壓力 250psia250psia 繪出這些新的點(diǎn)，并回答下列問題繪出這些新的點(diǎn)，并回答下列問題 1)1) 如果吸氣壓力減小，如果吸氣壓力減小，r.e r.e （制冷效果）會(huì)如何變化（制冷效果）會(huì)如何變化? ? 2)2) 如果吸氣壓力減小，如果吸氣壓力減小，h.o.c h.o.c 會(huì)如何變化會(huì)如何變化? ? 系統(tǒng)冷量系統(tǒng)冷量 現(xiàn)在我們知道了下列參數(shù)，我們就可以計(jì)算系統(tǒng)冷量 焓 enthalpy btus/lbs 質(zhì)量流量 mass flow lbs/min 如果我們知道下列參數(shù)，我們就可以計(jì)算質(zhì)量流量 壓縮機(jī)實(shí)際吸氣量 cu.ft/min 壓縮機(jī)吸氣口的制冷劑比容 cu.ft/lb 壓縮機(jī)實(shí)際的容積是由制造工廠提供的，剩下的參數(shù)可從 ph 圖上讀出. 例 4 如果我們利用例 3 的系統(tǒng)參數(shù)，并且知道壓縮機(jī)的容積流量為 500cu.ft/min.，我們系統(tǒng)的冷量是多少? 焓 enthalpy=67btu/lb 比容 specific volume=1.3cu.ft/lb 實(shí)際容積流量 actual volume=500cu.ft/lb 質(zhì)量流量 mass flow lbs/min = actual volume/specific volume 冷量 capacity btu/min=lbs/min x btu/lbs btus/min / 20