第一章蒸汽壓縮式制冷-0310

空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源1教師介紹金梧鳳

,副教授（博士）機(jī)械學(xué)院制冷空調(diào)系空調(diào)教研室Address：新實(shí)驗(yàn)樓

617室E-mail:

kob@2我國氣候和采暖空調(diào)需求分區(qū)指標(biāo)嚴(yán)寒地區(qū)：最冷月平均溫度≤-10℃寒冷地區(qū)：最冷月平均溫度0∽-10℃夏熱冬冷地區(qū)：最冷月平均溫度0∽10℃；最熱月平均溫度25∽30℃夏熱冬暖地區(qū)：最冷月平均溫度10℃；最熱月平均溫度25∽29℃溫和地區(qū)：最冷月平均溫度0∽13℃；最熱月平均溫度18∽25℃采暖空調(diào)需求量大嚴(yán)寒：采暖為主；寒冷：采暖為主，也需空調(diào)；夏熱冬冷：空調(diào)、采暖；夏熱冬暖：空調(diào)為主3空調(diào)、采暖設(shè)備需求量激增根據(jù)日本空調(diào)、采暖和制冷新聞（JARN）預(yù)測，全世界2004年“房間空調(diào)器（RAC）”/“單元式空調(diào)機(jī)(PAC)”需求量為5600萬臺，中國（2000萬臺）占36%2005年中國的空調(diào)器產(chǎn)量達(dá)到近6000萬臺(其中50%出口)中國已成為世界空調(diào)第一生產(chǎn)大國4建筑能耗呈上升趨勢

建筑能耗的總量逐年上升，在我國能源總消費(fèi)量中所占的比例已從1978年的10%，上升到2001年的27.45%資料來源：建設(shè)部建筑能耗：指消耗在建筑中的采暖、空調(diào)、降溫、電氣、照明、炊事、熱水供應(yīng)等所消耗的能源。采暖、空調(diào)能耗占建筑能耗55%5

節(jié)能EnergySaving可持續(xù)發(fā)展科學(xué)發(fā)展觀節(jié)能是近年來的基本國策“開發(fā)和節(jié)約并重”節(jié)能任重道遠(yuǎn)是我們的責(zé)任6全球四大環(huán)境問題

臭氧層破壞，溫室效應(yīng)，酸雨，生物多樣性與制冷劑有關(guān)7

為何要學(xué)習(xí)制冷技術(shù)？應(yīng)用領(lǐng)域廣泛所有人工環(huán)境領(lǐng)域的冷熱源設(shè)備行業(yè)特點(diǎn)要求發(fā)展最快的行業(yè)消耗能源最多的行業(yè)之一節(jié)能技術(shù)應(yīng)用最好的行業(yè)倍受關(guān)注的行業(yè)（與環(huán)保有密切聯(lián)系）競爭慘烈、利潤變薄的行業(yè)發(fā)展制冷、服務(wù)經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)生產(chǎn)、造福人類8課程的基本要求教學(xué)目的掌握常規(guī)制冷系統(tǒng)及其部件的基本原理明確制冷系統(tǒng)的調(diào)控特性及其特性分析方法達(dá)到空調(diào)用制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求內(nèi)容簡介以單級蒸氣式制冷裝置為主，重點(diǎn)闡述其工作原理、構(gòu)造、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作特性、運(yùn)行調(diào)節(jié)問題適當(dāng)介紹利用熱能的吸收式制冷技術(shù)闡述各種空調(diào)用新冷源發(fā)展方向及其所涉及的主要技術(shù)內(nèi)容9課程的基本要求學(xué)習(xí)方法切實(shí)掌握有關(guān)基礎(chǔ)理論知識傳熱學(xué)，工程熱力學(xué)，流體力學(xué)，機(jī)械制圖等…理論聯(lián)系實(shí)際積極參加實(shí)驗(yàn)及參觀重視預(yù)習(xí)教材內(nèi)容積極參與課堂討論考核方法考試+實(shí)驗(yàn)+作業(yè)+考勤

70%+10%+10%+10%10章節(jié)構(gòu)成前言及蒸氣壓縮式制冷循環(huán)(6)+實(shí)驗(yàn)(2)制冷劑與載冷劑(4)制冷壓縮機(jī)(4)+實(shí)驗(yàn)(2)冷凝器與蒸發(fā)器(4)節(jié)流機(jī)構(gòu)與輔助設(shè)備(2)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)(4)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)節(jié)(2)吸收式制冷(4)制冷技術(shù)的最新進(jìn)展(2)11主要參考書彥啟森，石文星，田長青編著.空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004（教材）彥啟森主編，申江，石文星副主編.制冷技術(shù)及其應(yīng)用，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006吳業(yè)正等：制冷原理及設(shè)備，西安交大出版社，1994鄒根南、鄭賢德：制冷裝置及其自動(dòng)化，機(jī)械工業(yè)出版社，1991王如竹,等編.制冷原理與技術(shù).北京:科學(xué)出版社,200312前言13目次制冷的含義制冷技術(shù)的發(fā)展概況制冷技術(shù)的應(yīng)用制冷技術(shù)的分類制冷方式14一、制冷的含義制冷使自然界的某物體或某空間達(dá)到低于周圍環(huán)境溫度，并使之維持這個(gè)溫度冷源天然冷源：深井水、天然冰人工冷源：利用物理、化學(xué)、生物等方法制造的冷源制冷技術(shù)：研究人工冷源產(chǎn)生的原理、設(shè)備、裝置的科學(xué)制冷原理制冷設(shè)備15二、制冷技術(shù)的發(fā)展概況制冷技術(shù)的國外發(fā)展概況1755年，庫倫(Cullen)真空罩下制冰并發(fā)表論文“液體蒸發(fā)制冷”--人工制冷的起點(diǎn)1790年，湯姆孫.哈里斯(ThomasHarris)在英國取得關(guān)于制冷機(jī)的專利1875年，德國的林德(Linde)制作了具有使用價(jià)值的氨壓縮式制冷機(jī)1881年，世界上第一座冷庫在倫敦和波斯頓建成1904年，制冷量為82kW的空調(diào)系統(tǒng)在紐約斯托克交易所投入運(yùn)行16二、制冷技術(shù)的發(fā)展概況制冷技術(shù)的國外發(fā)展概況1945年試制出第一臺溴化鋰吸收式制冷機(jī)19世紀(jì)50年代試制出第一臺氨水吸收式制冷機(jī)20世紀(jì)以后，蒸汽壓縮式制冷機(jī)的發(fā)展速度加快制冷技術(shù)的國內(nèi)發(fā)展概況1949年以前僅上海，天津，漢口等幾個(gè)城市建有少數(shù)冷庫50年代，仿制蘇，美活塞式制冷壓縮機(jī)60年代，自行設(shè)計(jì)制作高速多缸活塞式制冷壓縮機(jī)17二、制冷技術(shù)的發(fā)展概況制冷技術(shù)的國內(nèi)發(fā)展概況70年代，試制出螺桿式制冷壓縮機(jī)80年代以后，海爾，美的等企業(yè)迅速發(fā)展使中國已成為世界空調(diào)第一生產(chǎn)大國18三、制冷技術(shù)的應(yīng)用空氣調(diào)節(jié)舒適性空調(diào)：滿足人們對工作，生活環(huán)境的溫濕度要求工藝型空調(diào)：生產(chǎn)工藝和檢測等對環(huán)境溫濕度的要求食品冷藏防止食品變質(zhì)，平衡食品的季節(jié)性生產(chǎn)與全年耗用之間的矛盾其他工業(yè)生產(chǎn)，國防工業(yè)，航天技術(shù)，醫(yī)療衛(wèi)生19四、制冷技術(shù)的分類1．普通制冷–120℃以上應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于空氣調(diào)節(jié)、食品貯藏、工藝?yán)鋮s等人工環(huán)境領(lǐng)域20四、制冷技術(shù)的分類2．深度制冷：20K~-120℃工業(yè)過程，化工過程3．低溫和超低溫：20K以下低溫超導(dǎo)，宇宙空間模擬，半導(dǎo)體激光等21“冷”是怎樣制出來的?22五、普通制冷方法1.蒸氣壓縮式（本課程的重點(diǎn)）2.吸收式（本課程適當(dāng)介紹）3.蒸氣噴射式4.吸附式5.熱電式6.固體絕熱去磁請查閱文獻(xiàn)！23第一講蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)是目前制冷設(shè)備最主要的制冷方式24本章學(xué)習(xí)思路理想循環(huán)理論循環(huán)實(shí)際循環(huán)循環(huán)的改進(jìn)亞臨界循環(huán)跨臨界（超臨界）循環(huán)25一、理想制冷循環(huán):法國工程師卡諾(S.Carnot)，1824年提出卡諾循環(huán)效率最高熱二律奠基人261.卡諾循環(huán)：理想可逆熱機(jī)循環(huán)卡諾循環(huán)示意圖4-1絕熱壓縮過程，對內(nèi)作功1-2定溫吸熱過程，q1=T1(s2-s1)2-3絕熱膨脹過程，對外作功3-4定溫放熱過程，q2=T2(s2-s1)272.逆卡諾循環(huán)冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)膨脹機(jī)1432qkqoWcWe282.逆卡諾循環(huán)：理想過程的極限292.逆卡諾循環(huán)：理想過程的極限WcWeWTTSS302.逆卡諾循環(huán)：制冷系數(shù)To

cT0T2制冷T0T2Rcq1q2wTss2s1T2

c

312.逆卡諾循環(huán)：供熱系數(shù)T1

’T0T1制熱TsT1T0Rcq1q2ws2s1T0

’322.逆卡諾循環(huán)：影響逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的因素與工質(zhì)無關(guān)僅取決于工質(zhì)的工作溫度(無溫差傳熱)ToT1T2333.勞侖茲循環(huán)

(LorenzCycle)特點(diǎn)：由兩個(gè)等熵絕熱過程和兩個(gè)可逆多變過程組成為可逆過程TSabcdTkmDTkDTosaqoSw=wc-wescqkTom343.勞侖茲循環(huán)(LorenzCycle)從冷源（被冷卻物）吸收的熱量向熱源（冷卻劑）放出的熱量353.勞倫斯循環(huán)(LorenzCycle)制冷系數(shù)勞侖茲循環(huán)的制冷系數(shù)等于一個(gè)以放熱平均溫度和吸熱平均溫度為高、低溫?zé)嵩礈囟鹊牡刃婵ㄖZ循環(huán)的制冷系數(shù)取決于被冷卻物和冷卻劑的溫度狀況，而與制冷劑性質(zhì)無關(guān)36一、理想制冷循環(huán)問題：蒸發(fā)溫度與冷凝溫度哪個(gè)因素對制冷系數(shù)影響更大？37怎樣才能實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)？循環(huán)過程兩個(gè)定溫過程液體的定壓蒸發(fā)吸熱?等溫過程氣體的定壓冷凝放熱?等溫過程兩個(gè)絕熱過程絕熱壓縮?蒸氣絕熱壓縮?壓縮機(jī)絕熱膨脹?蒸氣絕熱膨脹?膨脹機(jī)無溫差傳熱換熱面積無窮大循環(huán)周期無限長38一、理想制冷循環(huán)可能的實(shí)現(xiàn)方式濕蒸氣做工質(zhì)，循環(huán)在兩相區(qū)，等溫過程即等壓過程39一、理想制冷循環(huán)為什么膨脹功相當(dāng)于D3453的面積?h3-h4=(h3-h5)-(h4-h5)根據(jù)能量方程，有由于液體v小，vdp

可以忽略，有

h3-h5＝面積35673

且h4-h5＝面積45674所以h3-h4＝D345357640二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)實(shí)際采用的蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)是由兩個(gè)等壓過程、一個(gè)絕熱壓縮過程和一個(gè)絕熱節(jié)流過程組成理論循環(huán)與理想循環(huán)（逆卡諾循環(huán)）相比，有以下3個(gè)特點(diǎn)兩個(gè)傳熱過程均為等壓過程，但是具有傳熱溫差用膨脹閥代替膨脹機(jī)蒸氣的壓縮在過熱區(qū)進(jìn)行，而不是在濕蒸氣區(qū)內(nèi)進(jìn)行41二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorCondenserEvaporatorExpansiondeviceLowpressuresideHighpressureside42二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)CompressorEvaporatorCondenserExpansionvalveIncrementpressureRemoveheatoutdoorCoolingair/WaterReducepressure43二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

(與逆卡諾循環(huán)的區(qū)別)(1)有溫差傳熱：COP下降例：當(dāng)環(huán)境T’k

＝308K(35℃)，T’0＝280K(7℃)時(shí)逆卡諾循環(huán)Tk＝308K(35℃)，T0＝280K(7℃)所以COP＝10有溫差傳熱時(shí)，假定傳熱溫差為3～5℃，Tk＝311K(38℃)，T0＝275K(2℃)所以COP＝8.1544二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)45二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)46二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)

(2)膨脹閥代替膨脹機(jī)原因：飽和液體或兩相混合物膨脹系數(shù)小，可做功有限功回收系統(tǒng)復(fù)雜加工困難

COP下降的原因：膨脹閥不能回收膨脹功，且損失部分制冷能力47二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)有摩擦的過程不可以用實(shí)線表示?。∨蛎浌?熱量節(jié)流損失48二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)(3)蒸氣的壓縮過程采用干壓縮代替濕壓縮原因：防止液擊方法：<1>氣液分離器<2>膨脹閥控制壓縮機(jī)吸氣過熱度COP下降的原因：干壓縮過程的過熱損失49二、蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)工作流程圖50二．蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)過熱損失51蒸氣壓縮式制冷的應(yīng)用舉例汽車空調(diào)空調(diào)器、電冰箱……52三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算lgp-h圖制冷循環(huán)在lgp-h圖上表示利用lgp-h圖進(jìn)行熱力計(jì)算533區(qū)：過冷液體區(qū)飽和區(qū)過熱蒸氣區(qū)lg

ph

制冷劑壓焓圖（lgp-h圖）1點(diǎn)：臨界點(diǎn)CC2線：飽和液線ф=0

飽和氣線ф=1ф=0ф=1t6線：等壓線等溫線等比焓線等比熵線等比容線等干度線xhpsv54單質(zhì)/共沸/近共沸制冷劑壓焓圖（R134a）55非共沸制冷劑的壓焓圖（

R407c）56制冷循環(huán)在壓焓圖上表示EnthalpyCompressorCondenserReceiverPressureEvaporatorqkqowcB57制冷循環(huán)在壓焓圖中表示58

三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)為什么使用壓焓圖？能準(zhǔn)確描述制冷循環(huán)過程（設(shè)計(jì)與控制）圖上任何一點(diǎn)表示制冷劑的狀態(tài)兩狀態(tài)點(diǎn)的焓差反映了過程中的能量變化(2)熱力計(jì)算的目的是什么？已知T需要的制冷量和環(huán)境參數(shù)計(jì)算T

壓縮機(jī)的制冷劑流量、功耗、理論COP和冷凝器排熱量目的T

確定“四大件”和其它部件的容量、規(guī)格、型號59三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算(1)計(jì)算方法（壓焓圖的應(yīng)用）壓縮機(jī)：wc＝h2-h1冷凝器：qk＝h2-h3’節(jié)流閥：h3’＝h4’蒸發(fā)器：q0＝h1-h4’

熱平衡：wc＝qk-q060三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算制冷循環(huán)的熱力計(jì)算是根據(jù)所確定的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、液態(tài)制冷劑的再冷度和壓縮機(jī)的吸氣溫度等已知條件，計(jì)算下列數(shù)值：求解單位質(zhì)量制冷能力q0和單位容積制冷能力qv=q0/v(容積指壓縮機(jī)吸氣口的v)制冷劑質(zhì)量流量Mr=F0/q0和體積流量Vr冷凝器排熱量Mrqk壓縮機(jī)功耗P=MrwC理論制冷系數(shù)εth=F0/P=q0/wC制冷效率ηR＝εth/εc(或εth/εl)其中，εc為考慮溫差傳熱的逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)（用制冷劑溫度、而非環(huán)境溫度）61三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)中接近勞侖茲循環(huán)lgph4'1234tk=40℃to=4℃2'pkpot2't3t1t462三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算非共沸工質(zhì)在制冷循環(huán)熱力計(jì)算的步驟1.按照給定外部條件和相當(dāng)冷凝（或蒸發(fā)）溫度，計(jì)算需要的對數(shù)平均溫差（按照逆流方式換熱）2.根據(jù)相當(dāng)冷凝（或蒸發(fā)）溫度，假定冷凝壓力和蒸發(fā)壓力3.在lgp-h圖上繪制制冷循環(huán)，查找循環(huán)上各狀態(tài)點(diǎn)的物性參數(shù)4.計(jì)算節(jié)流后狀態(tài)點(diǎn)的物性5.校核實(shí)際對數(shù)平均溫差，如果誤差小，則進(jìn)入步驟6.，否則轉(zhuǎn)向步驟2.6.按單質(zhì)類制冷循環(huán)熱力計(jì)算方法，計(jì)算其它冷凝負(fù)荷、耗功量、制冷系數(shù)和制冷效率等性能參數(shù)確定制冷循環(huán)的工況63三、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算

（非共沸工質(zhì)的熱力計(jì)算）4點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)的確定方法根據(jù)等效蒸發(fā)溫度與等效冷凝溫度計(jì)算要求的蒸發(fā)器與冷凝器的對數(shù)平均溫差用制冷劑的泡點(diǎn)與露點(diǎn)的平均值代替要求的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度進(jìn)行試算根據(jù)計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)試算結(jié)果，當(dāng)兩個(gè)對數(shù)平均溫差與要求值達(dá)到要求精度時(shí)，開始計(jì)算單位制冷量、單位容積制冷量、單位壓縮功、單位冷凝負(fù)荷、制冷系數(shù)等64四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善蒸發(fā)溫度、冷凝溫度不變時(shí)，改善制冷循環(huán)的性能參數(shù)過冷、回?zé)峄厥张蛎浌Χ嗉墘嚎s（雙級）改善制冷循環(huán)的低溫性能復(fù)疊式（外復(fù)疊、內(nèi)復(fù)疊）改善制冷（熱泵）循環(huán)的高溫性能跨臨界（超臨界）循環(huán)65四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善1．制冷循環(huán)性能的改善措施

(1)冷凝器的過冷

(2)過冷方法：<1>增大冷凝器換熱面積（程度有限）<2>冷凝器后加再冷卻器66四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過冷67四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過冷Δq068四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(1)冷凝器的過冷69四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(*)蒸氣回?zé)嵫h(huán)70四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(*)蒸氣回?zé)嵫h(huán)71四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(*)蒸氣回?zé)嵫h(huán)回?zé)崃?/p>

h1’-h1=h3-h3’

制冷量增量

h4’-h4

=h3-h3’72四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(2)回收膨脹功73四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(3)多級壓縮一級節(jié)流中間完全冷卻雙級壓縮制冷循環(huán)從冷凝器到蒸發(fā)器之間節(jié)流級數(shù)高壓級壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)74四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善一級節(jié)流中間不完全冷卻雙級壓縮制冷循環(huán)中間冷卻器節(jié)流閥2低壓級壓縮機(jī)高壓級壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器節(jié)流閥175四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善二級節(jié)流中間完全冷卻雙級壓縮制冷循環(huán)經(jīng)濟(jì)器Economizer76四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善77雙級壓縮的熱力計(jì)算冷庫設(shè)計(jì)或其他機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，需要計(jì)算中間溫度tm或中間壓力pm一次節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)TsTkT04?41Tm253768冷卻水3冷凝器蒸發(fā)器中間冷卻器1膨脹閥②膨脹閥①2458高壓級壓縮機(jī)低壓級壓縮機(jī)7冷凍水如果高、低壓級的理論排氣量之比已知，則需采用試算法確定中間溫度tm高、低壓級質(zhì)量流量之比的計(jì)算以中間冷卻器為對象進(jìn)行計(jì)算最簡單簡化結(jié)果為：37255)(hmhmhmhmmhmgdddgd+=+-+5372h6hhhmmdg--=78四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善(4)復(fù)疊式制冷循環(huán)與多級壓縮循環(huán)相比，可以獲得更低的低溫兩套獨(dú)立制冷循環(huán)高溫級制冷循環(huán)低溫級制冷循環(huán)冷凝蒸發(fā)器根據(jù)目標(biāo)低溫要求，合理選擇工質(zhì)對冷凝蒸發(fā)器節(jié)流閥2低溫級壓縮機(jī)高溫級壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器節(jié)流閥179四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善復(fù)疊式制冷循環(huán)TkHT0HTSTkLT0L80四、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的改善

??內(nèi)復(fù)疊式（自然復(fù)疊）制冷循環(huán)自然復(fù)疊制冷系統(tǒng)采用混合工質(zhì)，通過單臺壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)了多級復(fù)疊，可以制取-60℃以下的低溫，極大地簡化了制冷系統(tǒng)一臺壓縮機(jī)多元非共沸工質(zhì)對具有比較大的工作溫區(qū)，無論是在普冷領(lǐng)域還是在低溫電子、低溫醫(yī)學(xué)、冷凍干燥、氣體液化等低溫領(lǐng)域，都具有比較大的實(shí)用價(jià)值冷凝蒸發(fā)器低沸點(diǎn)工質(zhì)節(jié)流閥壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器高沸點(diǎn)工質(zhì)節(jié)流閥分餾器81五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)對于高溫與中溫制冷劑，在普通制冷范圍內(nèi)，由于制冷循環(huán)的冷凝壓力遠(yuǎn)離制冷劑的臨界壓力，故稱之為亞臨界循環(huán)亞臨界循環(huán)是目前制冷、空調(diào)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的循環(huán)形式一些低溫制冷劑在普通制冷范圍內(nèi)，利用冷卻水或室外空氣作為冷卻介質(zhì)時(shí)，壓縮機(jī)的排氣壓力位于制冷劑臨界壓力之上，而蒸發(fā)壓力位于臨界壓力之下，故將此類循環(huán)稱為跨臨界循環(huán)（TranscriticalCycle）或超臨界循環(huán)（SupercriticalCycle），CO2（R744）就是這種制冷劑之一82五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖h1234lgh氣體冷卻器蒸發(fā)器wc壓縮機(jī)膨脹閥qoqk123483五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)跨臨界制冷循環(huán)的熱力計(jì)算方法：與亞臨界循環(huán)完全相同特點(diǎn)：在常規(guī)亞臨界制冷循環(huán)中，冷凝器出口的制冷劑焓值只是溫度的函數(shù)在跨臨界循環(huán)中，溫度和壓力共同影響著氣體冷卻器出口制冷劑的焓值當(dāng)其它條件不變時(shí)，制冷系數(shù)εth先逐漸升高再逐漸下降，在某一p2時(shí)出現(xiàn)最大值εthm，對應(yīng)于εthm的壓力稱之為最優(yōu)高壓側(cè)壓力p2opt當(dāng)其它條件不變時(shí)，循環(huán)的理論性能系數(shù)εth隨T3的增加而迅速下降84五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（1）蒸氣回?zé)嵫h(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖h234lgP30101氣體冷卻器蒸發(fā)器wc壓縮機(jī)膨脹閥qoqk回?zé)崞?102303485五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（2）雙級壓縮回?zé)嵫h(huán)(a)循環(huán)原理圖(b)壓焓圖qkh1234lgP3a1a2a2b氣體冷卻器蒸發(fā)器wc2高壓級壓縮機(jī)膨脹閥qo回?zé)崞?b1a23a312awc14低壓級壓縮機(jī)86五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善（3）用膨脹機(jī)回收膨脹功(a)循環(huán)原理圖(b)溫熵圖qk氣體冷卻器蒸發(fā)器wce壓縮機(jī)qo1235膨脹機(jī)weTs1234565a3a6a87五、跨臨界蒸氣壓縮式制冷循環(huán)CO2跨臨界制冷循環(huán)的改善上述循環(huán)的比較1.簡單單級壓縮循環(huán)2.單級壓縮回?zé)嵫h(huán)3.雙級壓縮回?zé)嵫h(huán)4.用膨脹機(jī)的單級壓縮循環(huán)各種方式的綜合利用R744T3=40℃4.03.02.01.0-50510蒸發(fā)溫度Te/℃實(shí)際制冷系數(shù)εs132循環(huán)488六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別無論是亞臨界還是跨臨界制冷，其實(shí)際過程存在功熱損失壓縮機(jī)內(nèi)摩擦和傳熱壓縮機(jī)進(jìn)、排氣閥節(jié)流損失部件、管道摩擦損失和傳熱過熱度、過冷度89六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)1.實(shí)際循環(huán)分析90六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)冷凝器內(nèi)壓力損失膨脹閥吸熱壓縮機(jī)內(nèi)散熱、吸熱進(jìn)氣閥節(jié)流排氣閥節(jié)流蒸發(fā)器內(nèi)壓力損失管道摩擦、吸熱91六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)lgP-h圖lg

ph234'43'pkpo1c1'2'dap2p192六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)各種損失引起壓縮機(jī)輸氣量的減少可用容積效率ηv來表示，容積效率ηv的定義為壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量VR與理論輸氣量Vb之比制冷量減少93六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)指示功率Pi增大軸功率Pe增大（存在摩擦功）需考慮壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方式（傳動(dòng)效率ηd

）94六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)2.系統(tǒng)性能評價(jià)制冷循環(huán)的實(shí)際制冷系數(shù)εs

（又稱為性能系數(shù)，用COP表示）對于封閉式壓縮機(jī)構(gòu)成的制冷循環(huán)系統(tǒng)，因驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)置于壓縮機(jī)，故需要考慮電動(dòng)機(jī)效率ηe（以能效比EER來評價(jià)系統(tǒng)的性能）95六、蒸氣壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際過程的制冷系數(shù)的大致范圍風(fēng)冷式空調(diào)機(jī)組：2.5~6.0單級水冷式機(jī)組：3.8~5.5多級水冷式機(jī)組：5.0～7.096七、總結(jié)熟練掌握蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本原理明確改善制冷循環(huán)的各種措施靈活應(yīng)用