物理制冷循環(huán)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1物理制冷物理制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)第一頁，共44頁。第1頁/共44頁第二頁，共44頁。第2頁/共44頁第三頁，共44頁。第3頁/共44頁第四頁，共44頁。(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(zhlng)(zhlng)制熱制熱第4頁/共44頁第五頁，共44頁。11-1 概述概述(i sh)制冷制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)熱泵循環(huán)熱泵循環(huán) heat-pump cycle逆向逆向(n xin)循環(huán)循環(huán)-reverse cycleQciso00cSSSiso00cSSS第5頁/共44頁第六頁，共44頁。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(zhbio)：ccqqq0cccTTT01 普冷普冷工業(yè)上也稱制冷裝置工作工業(yè)上也稱制冷裝置工作(gngzu)性能系數(shù)性能系數(shù)COP (the coefficient of performance)0ccqCOPqq第6頁/共44頁第七頁，共44頁。生產(chǎn)中常用生產(chǎn)中常用(chn yn)制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力：制冷設(shè)備單位制冷能力：制冷設(shè)備單位(dnwi)時間內(nèi)從冷庫取時間內(nèi)從冷庫取 走的熱量走的熱量(kJ/s)。商業(yè)上常用商業(yè)上常用冷噸冷噸來表示。來表示。1冷噸：冷噸：1噸噸0C飽和飽和水水在在24小時內(nèi)被冷凍小時內(nèi)被冷凍 到到0C的的冰冰

3、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美國冷噸美國冷噸=3.517 kJ/s第7頁/共44頁第八頁，共44頁。 空氣壓縮制冷空氣壓縮制冷 壓縮制冷壓縮制冷 蒸氣壓縮制冷蒸氣壓縮制冷 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 熱聲制冷熱聲制冷第8頁/共44頁第九頁，共44頁。 11-2 壓縮空氣壓縮空氣(ysu kngq)制冷循環(huán)制冷循環(huán) - Gas-compression refrigeration cycle第9頁/共44頁第十頁，共44頁。冷卻水冷卻

4、水膨脹機(jī)膨脹機(jī)壓縮機(jī)壓縮機(jī)冷藏室冷藏室冷卻器冷卻器3214一、壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)(xnhun)(xnhun)概述概述第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。四個主要四個主要(zhyo)部件；工質(zhì)：空部件；工質(zhì)：空氣氣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）（冷庫）4 1 等壓吸熱等壓吸熱 T T1理想化處理：理氣理想化處理：理氣(lq)； 定比熱定比熱; 可逆；可逆；壓縮空氣制冷循壓縮空氣制冷循環(huán)環(huán)(xnhun)分分析析第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。1 2 絕熱壓縮絕熱壓縮(y su

5、)2 3 等壓冷卻等壓冷卻(lngqu)3 4 絕熱膨脹絕熱膨脹4 1 等壓吸熱等壓吸熱(x r) pv3214TsT2T01234逆勃雷登循環(huán)逆勃雷登循環(huán)ssppq1qc第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。14二、二、 壓縮氣體制冷循環(huán)壓縮氣體制冷循環(huán)(xnhun)(xnhun)簡介簡介第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。15二、制冷二、制冷(zhlng)系數(shù)（系數(shù)（COP）321hhq定比熱定比熱(br)143112TTTTCCnet1CqqwqqC14qhh net2314netwqhhhhCnetqw 413241TTTTTT121111TTT 142314hhhhhh21pp循環(huán)

6、增壓比循環(huán)增壓比第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。16討論討論(toln)： 1）C1c0C21TTTTTT相同相同(xin tn)溫度的溫度的T 0和和TC2）,Cq 第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。17三、回?zé)崾綁嚎s空氣三、回?zé)崾綁嚎s空氣(ysu kngq)制冷循環(huán)制冷循環(huán) 壓縮空氣壓縮空氣(ysu kngq)制冷，制冷，qC較小，較小，且隨且隨上升，上升，下降，為兼顧下降，為兼顧Qc及及，采用大流，采用大流量葉輪壓縮機(jī)并回?zé)?。量葉輪壓縮機(jī)并回?zé)帷?第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。 回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷裝置T2T01RTs2R53R41R2R134253R1第17頁/共44頁

7、第十八頁，共44頁。19 回?zé)岷螅?面積(min j)12nm1=面積(min j)45gk4 qc=面積(min j)1mg61 q1=面積(min j)34kn3=面積(min j)35gm3 相等(xingdng)，下降第18頁/共44頁第十九頁，共44頁。 11-3 壓縮蒸汽壓縮蒸汽(zhn q)制冷循環(huán)制冷循環(huán) -The vapor-compression cycle第19頁/共44頁第二十頁，共44頁。21一、壓縮蒸氣制冷循環(huán)設(shè)備一、壓縮蒸氣制冷循環(huán)設(shè)備(shbi)(shbi)流程及流程及T-sT-s圖圖第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。二、制冷二、制冷(zhlng)系數(shù)系數(shù)

8、4151hhhhqcnetcqw421hhq1241hhhh1241TTTT?第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。三三. .狀態(tài)參數(shù)確定狀態(tài)參數(shù)確定(qudng)(qudng)netcqw1241hhhh第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。 蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用(lyng)工質(zhì)工質(zhì)兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。對熱物性對熱物性(w xn)要求：要求：1. 沸點低，沸點低，tb10C2. 壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；3. 汽化潛熱大，大冷凍能力汽化潛熱大，

9、大冷凍能力；4. T-S圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界線陡，節(jié)流損失??；線陡，節(jié)流損失??；5. 凝固點低，價廉，無毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料凝固點低，價廉，無毒，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。相容性、環(huán)境性能、安全性能好。第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁。25第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。是否隨著是否隨著CFC和和HCFC的禁用的禁用(jn yn)也

10、淘汰蒸氣壓縮制冷方式？也淘汰蒸氣壓縮制冷方式？ 20世紀(jì)90年代(nindi)以來國際研究熱點第28頁/共44頁第二十九頁，共44頁。 HFC-134a(CH2F-CF3)：美國：美國(mi u)、日本等、日本等采用，新飛、中意等采用；采用，新飛、中意等采用；GWP, TFA 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?(異丁烷或異丁烷異丁烷或異丁烷/丙烷混合物丙烷混合物 )：德國及北歐：德國及北歐(Biu)采用，容聲、海爾等采用；采用，容聲、海爾等采用； 可燃易爆；可燃易爆；VOC 混合制冷劑混合制冷劑：有多種方案，海爾、雪花、伯樂等采用：有多種方案，海爾、雪花、伯樂等采用。 溫度滑移；成分泄露溫度滑移；成分泄露

11、第29頁/共44頁第三十頁，共44頁。31第30頁/共44頁第三十一頁，共44頁。11-5 其他其他(qt)制冷循制冷循環(huán)環(huán)第31頁/共44頁第三十二頁，共44頁。一一. 吸收式制冷吸收式制冷(zhlng)循環(huán)循環(huán)absorption refrigerationHcpHcQQWQQcop理想(lxing)條件下01pHtHHTwQQT利用(lyng)此功可獲得的,max001cpLHHLQwTTQTTT,max0max0COPcHLHHLQTTTQTTT第32頁/共44頁第三十三頁，共44頁。二二. 氣流氣流(qli)引射式制冷引射式制冷steam jet refrigeration裝置裝置(

12、zhungzh)工作循環(huán)可分成兩個循環(huán)工作循環(huán)可分成兩個循環(huán) 制冷蒸汽循環(huán)制冷蒸汽循環(huán)673456 工作蒸汽循環(huán)工作蒸汽循環(huán)6812456總循環(huán)總循環(huán)每每kg制冷量制冷量q2=q7-3=h3-h7每每kg冷凝器放出熱量冷凝器放出熱量 q冷冷=q5-6=h6-h5 每每kg工作蒸汽吸熱量工作蒸汽吸熱量 q1=q8-1=h1-h8能量利用系數(shù)能量利用系數(shù)8127312hhmhhmQQ 工作蒸汽及功量最終均以熱量(rling)形式在冷凝器中向環(huán)境散失，構(gòu)成能質(zhì)下降以彌補制冷蒸汽的能質(zhì)提高。第33頁/共44頁第三十四頁，共44頁。利用溶液利用溶液(rngy)性質(zhì)性質(zhì)壓縮制冷循環(huán)以消耗壓縮制冷循環(huán)以消耗

13、(xioho)機(jī)械功為代價機(jī)械功為代價吸收式制冷吸收式制冷以消耗以消耗熱量熱量為代價為代價溶液溶液 = 溶劑溶劑 + 溶質(zhì)溶質(zhì)溶液溶液T溶液溶液T溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶劑溶劑吸收吸收溶質(zhì)溶質(zhì)的能力的能力溶液溶液濃度濃度溶液溶液濃度濃度氨（溶質(zhì)）氨（溶質(zhì)） + 水（溶劑）水（溶劑）溶液溶液 溴化鋰（溶劑）溴化鋰（溶劑） + 水（溶質(zhì)）水（溶質(zhì)）溶液溶液 第34頁/共44頁第三十五頁，共44頁。 循環(huán)性能系數(shù)循環(huán)性能系數(shù)PHLRWQQCOP)(第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。用于大型用于大型 空調(diào)、中央空調(diào)?？照{(diào)、中央空調(diào)。優(yōu)點優(yōu)點(yudin)：直接利用直接利用(lyng

14、)熱能熱能可用低品質(zhì)熱可用低品質(zhì)熱缺點：缺點：設(shè)備體積大，啟動時間長設(shè)備體積大，啟動時間長環(huán)境性能好環(huán)境性能好第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。 11-6 熱泵熱泵(r bn)第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。q2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制制冷冷(zh(zhllng)ng)系系數(shù)數(shù)制制熱熱系系數(shù)數(shù)(x(xshsh) )11qw12qqwww制冷制冷(zh(zhlnlng)g)熱泵熱泵第38頁/共44頁第三十九頁，共44頁。T0房房間間供暖供暖(n nun)(n nun)化工化工(hugng)(hugng)溫度提升溫度提升節(jié)能節(jié)能第39頁/共44頁第四十頁，共44頁。Ts12345lnph123452q1qw21514qhhhh124qhh12421qhhwhh第40頁/共44頁第四十一頁，共44頁。主要供暖主要供暖(n nun)方式方式熱用戶熱用戶(yngh)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