工程熱力學(xué)課件12第11章a

1、第八章第八章 制冷（致冷）循環(huán)制冷（致冷）循環(huán)動(dòng)力循環(huán)與動(dòng)力循環(huán)與制冷（熱泵制冷（熱泵)循環(huán)循環(huán) 制冷（熱泵制冷（熱泵)循環(huán)循環(huán) 輸入功量（或其他代價(jià)），從低輸入功量（或其他代價(jià)），從低溫溫?zé)嵩慈釤嵩慈?動(dòng)力循環(huán)動(dòng)力循環(huán) 輸入熱通過(guò)循環(huán)輸出功輸入熱通過(guò)循環(huán)輸出功 熱泵循環(huán)熱泵循環(huán) 輸入功量（或其他代價(jià)），向高溫輸入功量（或其他代價(jià)），向高溫?zé)嵊脩艄?、熱用戶供熱?正循環(huán)正循環(huán)逆循環(huán)逆循環(huán)逆循環(huán)逆循環(huán)冷柜冰箱機(jī)組冷柜冰箱機(jī)組汽車空調(diào)機(jī)組汽車空調(diào)機(jī)組大型戶式空調(diào)機(jī)組大型戶式空調(diào)機(jī)組制冷空調(diào)原理與制冷空調(diào)原理與裝置裝置q2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制冷制冷系數(shù)系數(shù)制熱制熱系數(shù)系數(shù)1

2、1qw制冷制冷熱泵熱泵制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)制冷循環(huán)和制冷制冷循環(huán)和制冷系數(shù)系數(shù)Coefficient of Performance2COPqwT0環(huán)境環(huán)境T2冷庫(kù)冷庫(kù)卡諾逆循環(huán)卡諾逆循環(huán)222C1202qqTwqqTTq1q2wTsT2T00211TTT0不變不變, T2 CT2不變不變, T0 C熱泵循環(huán)和供熱熱泵循環(huán)和供熱系數(shù)系數(shù)Coefficient of Performance1COPqwT1房間房間T0環(huán)境環(huán)境卡諾逆循環(huán)卡諾逆循環(huán)111C1210qqTwqqTTq1q2wTsT2T00111TTT1不變不變, T0 CT0不變不變, T1 CT112qwq冷熱兩用空調(diào)

3、機(jī)組冷熱兩用空調(diào)機(jī)組(a)夏季制冷循環(huán)(b)冬季熱泵循環(huán) 制冷與熱泵兩用裝置示意圖A 四通換向閥，B 毛細(xì)節(jié)流裝置，C 壓縮機(jī)制冷制冷制熱制熱制冷能力和冷噸制冷能力和冷噸生產(chǎn)中常用生產(chǎn)中常用制冷能力制冷能力來(lái)衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小來(lái)衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力：制冷能力：制冷設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)從冷庫(kù)取制冷設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)從冷庫(kù)取 走的熱量走的熱量(kJ/s)。商業(yè)上常用商業(yè)上常用冷噸冷噸來(lái)表示。來(lái)表示。1冷噸：冷噸：1噸噸0C飽和飽和水水在在24小時(shí)內(nèi)被冷凍小時(shí)內(nèi)被冷凍 到到0C的的冰冰所需冷量。所需冷量。水的凝結(jié)（熔化）熱水的凝結(jié)（熔化）熱 r =334 kJ/kg1冷噸冷噸=3.86 kJ/s1美國(guó)冷

4、噸美國(guó)冷噸=3.517 kJ/s制冷循環(huán)種類制冷循環(huán)種類 空氣壓縮制冷空氣壓縮制冷 壓縮制冷壓縮制冷 蒸汽壓縮制冷蒸汽壓縮制冷 吸收式制冷吸收式制冷制冷循環(huán)制冷循環(huán) 吸附式制冷吸附式制冷 蒸汽噴射制冷蒸汽噴射制冷 半導(dǎo)體制冷半導(dǎo)體制冷 111壓縮空氣制冷循環(huán)壓縮空氣制冷循環(huán)冷卻水冷卻水膨脹機(jī)膨脹機(jī)壓縮機(jī)壓縮機(jī)冷庫(kù)冷庫(kù)冷卻器冷卻器3214空氣壓縮制冷循環(huán)過(guò)程空氣壓縮制冷循環(huán)過(guò)程四個(gè)四個(gè)主要部件；工質(zhì)：主要部件；工質(zhì)：空氣空氣1 2 絕熱壓縮絕熱壓縮 p T2 3 等壓冷卻等壓冷卻 向環(huán)境放熱，向環(huán)境放熱，T3 4 絕熱膨脹絕熱膨脹 T T1 （冷庫(kù)）（冷庫(kù)）4 1 等壓吸熱等壓吸熱 T T1理想

5、化處理：理想化處理：理氣；理氣； 定化熱定化熱; 可逆；可逆；pv圖和圖和Ts圖圖1 2 絕熱壓縮絕熱壓縮2 3 等壓冷卻等壓冷卻3 4 絕熱膨脹絕熱膨脹4 1 等壓吸熱等壓吸熱 pv3214TsT2T01234sspp2212p14p23p142314COP()()()11qqwqqc TTc TTc TTTTTT制冷系數(shù)制冷系數(shù)Ts1234112211111111kkkkTpTp壓縮空氣制冷循環(huán)特點(diǎn)壓縮空氣制冷循環(huán)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工質(zhì)無(wú)毒，無(wú)味，不怕泄漏。工質(zhì)無(wú)毒，無(wú)味，不怕泄漏。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1. 無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn) T ， 弊弊蒸氣壓縮制冷循環(huán)的計(jì)算蒸氣壓縮制冷循環(huán)的計(jì)算Ts1234

6、5蒸發(fā)器中吸熱量蒸發(fā)器中吸熱量 21514qhhhh冷凝器中放熱量冷凝器中放熱量 124qhh制冷系數(shù)制冷系數(shù) 21414212241421()()qhhhhqqqhhhhhhw兩個(gè)等壓，熱與功均與焓有關(guān)兩個(gè)等壓，熱與功均與焓有關(guān) lnlnp p- -h h圖圖lnlnp p- -h h圖圖501001502002503003504004505005506006500.010.1110 x=1.0x=0.00.00070.000750.00080.000850.00090.000950.0010.00110.00120.00130.0014

7、0.00150.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010.0150.02m3/kg0.0250.030.040.050.060.070.080.00.60.7m3/kg1.52.02.53.02.4kJ/(kg K)2.0kJ/(kg K)1.0kJ/(kg K)250oC240230220210200190180170160150140130120110100908070605040302010t=0

8、-10-20-30-40-50-60 p(MPa)h(kJ/kg) 11-3 11-3 熱泵熱泵q2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制冷制冷系數(shù)系數(shù)制熱制熱系數(shù)系數(shù)11qw12qqwww制冷制冷熱泵熱泵蒸氣壓縮式熱泵蒸氣壓縮式熱泵裝置裝置T0房間房間主要供暖方式主要供暖方式熱用戶熱用戶燃煤、燃?xì)馊济?、燃?xì)忮仩t鍋爐集中供熱集中供熱直接電采暖直接電采暖（蓄熱鍋爐、（蓄熱鍋爐、地板輻射、地板輻射、電熱膜）電熱膜）熱泵（空氣熱泵（空氣源、水源）源、水源）水源熱泵示意圖水源熱泵示意圖水源熱泵示意圖水源熱泵示意圖 * * *11-5 11-5 制冷劑制冷劑 蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用工質(zhì)兩相蒸氣壓縮

9、制冷，要盡可能利用工質(zhì)兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。對(duì)熱物性要求：對(duì)熱物性要求：1. 沸點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，tb10C2. 壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；不太高；3. 汽化潛熱大，大冷凍能力；汽化潛熱大，大冷凍能力；4. T-S圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界線陡，節(jié)流損失?。欢?，下界線陡，節(jié)流損失?。?. 凝固點(diǎn)低，價(jià)廉，無(wú)毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)凝固點(diǎn)低，價(jià)廉，無(wú)毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料相容性、環(huán)境性能、安全性能好。定、油溶性、材料相容性、環(huán)

10、境性能、安全性能好。制冷劑的演化制冷劑的演化早期工質(zhì)早期工質(zhì),或或可燃可燃,或有毒或有毒一戰(zhàn)后一戰(zhàn)后,制冷業(yè)大力發(fā)展制冷業(yè)大力發(fā)展 1837年年Thomas Midgley含氟的含氟的化合物無(wú)毒化合物無(wú)毒大氣臭氧層的破壞大氣臭氧層的破壞臭氧空洞臭氧空洞1985年第一次在南年第一次在南極上空發(fā)現(xiàn)臭氧空極上空發(fā)現(xiàn)臭氧空洞，面積近洞，面積近1000萬(wàn)萬(wàn)平方公里平方公里,南半球的南半球的很多城市已籠罩其很多城市已籠罩其中。中。臭氧層破壞的危害：臭氧層破壞的危害：皮膚癌發(fā)病率提高；皮膚癌發(fā)病率提高；白內(nèi)障發(fā)病率提高；白內(nèi)障發(fā)病率提高；人體免疫力人體免疫力降低；降低；糧食作物減產(chǎn)；糧食作物減產(chǎn)；海洋浮游生物、貝類等大量死海洋浮游生物、貝類等大量死亡亡 大氣臭氧層破壞的元兇大氣臭氧層破壞的元兇- -氯氟烴氯氟烴( (紫外線照射下，氯氟烴分子的分解紫外線照射下，氯氟烴分子的分解) )美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家M. Molina, F. Rowland., 1974, (1995年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))制冷劑的替代制冷劑的替代是否隨著是否隨著CFC和和HCFC的禁用也淘汰的禁用也淘汰蒸氣壓縮制冷方式？蒸氣壓縮制冷方式？ 9090年代以來(lái)國(guó)際研究熱點(diǎn)年代以來(lái)國(guó)際研究熱點(diǎn)第第1111章章 小結(jié)小結(jié)1. 空氣壓縮制冷，分析、計(jì)算、回?zé)幔豢諝鈮嚎s