制冷與低溫技術(shù)原理第三章蒸氣壓縮式制冷課件

第三章蒸氣壓縮式制冷

3.1可逆制冷循環(huán)壓縮式制冷熱力學(xué)原理概述補(bǔ)償能提供給壓縮機(jī)，E-----W3.1可逆制冷循環(huán)制冷循環(huán)的性能系數(shù)COP和循環(huán)效率COP=收益能量/補(bǔ)償能量制冷：熱泵：循環(huán)效率（熱力完善度）：（1）可以評(píng)價(jià)循環(huán)的完善度，也可以評(píng)價(jià)不同類型制冷機(jī)的完善度；（2）COP，EER，的定義在實(shí)際上是不同的，具體應(yīng)用應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；（3）性能還可用SEER來(lái)評(píng)價(jià)。3.1可逆制冷循環(huán)逆卡諾制冷循環(huán)逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)僅與TH和TL有關(guān)，與工質(zhì)無(wú)關(guān)。3.1可逆制冷循環(huán)勞倫次循環(huán)（2個(gè)變溫過(guò)程和2個(gè)等熵過(guò)程組成）勞倫次循環(huán)的性能系數(shù)與在工況條件下的卡諾循環(huán)相等，因此為最理想的變溫源（匯）熱力學(xué)循環(huán)。3.2單級(jí)壓縮式制冷的理論循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖忽略與循環(huán)圖無(wú)關(guān)的部件。1：壓縮機(jī)；2.冷凝器；3.膨脹閥；4.蒸發(fā)器工作過(guò)程；3.2單級(jí)壓縮式制冷的理論循環(huán)制冷劑的狀態(tài)圖作用（1）通過(guò)已知的狀態(tài)參數(shù)求未知的狀態(tài)參數(shù)；（2）表示熱力過(guò)程，進(jìn)行熱力過(guò)程和循環(huán)分析。

T-s圖，p-h圖（尤為重要）3.2單級(jí)壓縮式制冷的理論循環(huán)制冷循環(huán)過(guò)程在狀態(tài)圖上的表示3.2單級(jí)壓縮式制冷的理論循環(huán)理論循環(huán)特性（熱力計(jì)算----用控制體方法）意義：（1）理論循環(huán)并非可逆循環(huán)；（2）最大限度地排除系統(tǒng)本身的不完善度，已是在給定條件下具有的最好熱力性能；（3）循環(huán)的熱力性能僅與和制冷劑有關(guān)。作用：3.3單級(jí)壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的比較（熱力過(guò)程）3.3單級(jí)壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)（2）過(guò)熱度原因：干式蒸發(fā)器、吸氣管道、壓縮機(jī)、回?zé)崞髯饔茫号艤?、W、Qk、v1、qm、潤(rùn)滑油、制冷量和COP（有用過(guò)熱、無(wú)用過(guò)熱）必須有過(guò)熱度的場(chǎng)合：3.3單級(jí)壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)管道壓力和熱交換（1）吸氣管；（2）排氣管（3）高壓液管；（4）低壓液管壓縮機(jī)與壓縮過(guò)程的不可逆相變傳熱不可逆其他因素（潤(rùn)滑油、水分和不凝氣體等）3.3單級(jí)壓縮式制冷的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)的熱力計(jì)算（書(shū)上有例題）3.4單級(jí)壓縮式制冷機(jī)的變工況特性蒸發(fā)溫度的影響（書(shū)上寫(xiě)的2點(diǎn)注意）3.4制冷劑分類：（1）是否是純質(zhì)：?jiǎn)我换蚧旌现评鋭唬?）化學(xué)類別：無(wú)機(jī)物、氟利昂、碳?xì)浠衔铮唬?）物質(zhì)來(lái)源：人工或天然制冷劑命名：R+數(shù)字（1）無(wú)機(jī)物：R7（摩爾分子量）氨：R717；H2O：R718；CO2：R744（2）氟利昂（最好還是查表）烷烴化合物(CmHnFxClyBrz)：R(m-1)(n+1)(x)(z)二氟一氯甲烷（CHF2Cl）：R22；丙烷（C3H8）：R2903.4制冷劑（3）共沸混合物：5()()---按命名次序（4）非共沸混合物：4()()---按命名次序選用三原則：（1）制冷性能：取決于制冷劑的熱物性。要求：Pk不能太高，Po不能太低，壓比小，qo大，排溫低，COP高，傳熱好，流動(dòng)性好。（2）實(shí)用性：化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，無(wú)腐蝕，不與潤(rùn)滑油產(chǎn)生不良反應(yīng)。安全性：無(wú)毒，不易爆炸。來(lái)源廣，價(jià)廉。（3）環(huán)境可接受性：對(duì)臭氧層破壞程度（最好為零）；對(duì)溫室效應(yīng)的影響（越少越好）。3.4制冷劑-----性質(zhì)（2）臨界溫度tc它是制冷劑不可能加壓液化的最低溫度。Ts/Tc約為0.6，意義：。。。希望：pk與pc之間距離越大越好。（3）粘性、導(dǎo)熱性和比熱容粘性：溫度越高，粘性越小。導(dǎo)熱率：不受壓力變化影響或者影響很小；氣體隨溫度升高而增加，液體隨溫度升高而減少。比熱容可查表或者用程序計(jì)算。3.4制冷劑-----性質(zhì)環(huán)境影響指數(shù)（1）臭氧影響指數(shù)（ODP）：規(guī)定R11為1，2030年要全部為零。（2）溫室影響指數(shù)：基準(zhǔn)：CO2：GWP；R11：HGWP。HGWP=3500GWP。越小越好。物理和化學(xué)性質(zhì)：（1）安全性；（2）電絕緣性；（3）熱穩(wěn)定性和與材料的相容性，以氨、R22為例。（4）與潤(rùn)滑油的互溶性；（5）溶水性；（6）參透性。3.4制冷劑-----混合制冷劑定義基本概念：（1）非共沸混合物、共沸混合物、近共沸混合物：溫度滑移（2）分餾：易揮發(fā)的先蒸發(fā)，不易揮發(fā)的優(yōu)先冷凝造成的成分變化。3.4制冷劑-----實(shí)用制冷劑天然制冷劑環(huán)保最好，但是通常有些熱力性能和工作安全性的問(wèn)題。氟利昂通常熱力性能好，價(jià)格貴，并注意環(huán)保問(wèn)題。氟利昂：（1）ODP要求的替代：R11-----R123，R245ca，R245faR12-----R134aR22-----R407C，R410A，R410BR502---R404A,R5073.4制冷劑-----實(shí)用制冷劑天然制冷劑（1）水：不適合壓縮式，吸收式用（2）氨：熱力性能好，有毒易爆，k高，臭。（3）CO2：價(jià)廉環(huán)保，qo高，傳熱和流動(dòng)性好；但是工作壓力高，tc低。3.5采用混合制冷劑的單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)實(shí)際循環(huán)（1）冷凝和蒸發(fā)過(guò)程中流動(dòng)阻力對(duì)溫度滑移的影響：兩者不一樣；（2）成分偏移：由于氣相和液相的成分不一樣，因此可能造成實(shí)際系統(tǒng)的成分與理想的不同。原因：生產(chǎn)和充灌工藝；運(yùn)行過(guò)程中高壓區(qū)和低壓區(qū)所占比例不同；泄露；與潤(rùn)滑油的互溶。這些也是盡量采用純質(zhì)和近共沸的原因。3.6多級(jí)壓縮制冷循環(huán)為什么要采用？在to大幅減少，to和tk相差較大時(shí)，如仍用單級(jí)壓縮，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：（1）制冷量大幅減少（質(zhì)量輸氣量和單位制冷量）（2）運(yùn)行安全性減少（排氣溫度、離心式壓縮機(jī)、負(fù)壓）（3）經(jīng)濟(jì)性減少（壓縮機(jī)的效率、耗功與壓力不是線性關(guān)系）（4）超出制冷劑工作溫度范圍解決方法：（1）在制冷劑工作溫度范圍內(nèi)，采用多級(jí)壓縮制冷循環(huán)；（2）在制冷劑工作溫度范圍外，采用復(fù)疊式制冷。3.6多級(jí)壓縮制冷循環(huán)分類方法：節(jié)流級(jí)數(shù)，中間是否是完全冷卻，液體是否過(guò)冷？一級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮循環(huán)（多用于氨系統(tǒng)）系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，循環(huán)圖，熱力計(jì)算（注意兩級(jí)壓縮機(jī)流量不一樣）3.6多級(jí)壓縮制冷循環(huán)一次節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)（多用于氟利昂系統(tǒng)）