制冷原理壓縮機

制冷原理壓縮機第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室§1-1常用術(shù)語一.物質(zhì)具有一定質(zhì)量并占據(jù)空間的任何物體稱為物質(zhì)。物質(zhì)通常以固、液、氣三態(tài)存在。除半導(dǎo)體制冷外，制冷機都依靠內(nèi)部循環(huán)流動的工作物質(zhì)來實現(xiàn)制冷過程。制冷機中的工作物質(zhì)稱為制冷劑。制冷裝置中用來傳遞冷量的工作物質(zhì)稱為載冷劑。第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室二.溫度

溫度是物體冷熱程度的量度。它是物質(zhì)分子熱運

動劇烈程度的標志尺度。

常用的溫度度量單位有攝氏溫標t和開氏溫標T(絕對溫標)。

T(k)=t(℃)+273.15圖1-1三種常用溫標的比較

第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室三.熱量

物體在熱過程中所放出或吸收的能量稱為熱量。

生產(chǎn)中常用制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小。

制冷能力：制冷設(shè)備單位時間內(nèi)從冷庫取走的熱量。

商業(yè)上常用冷噸來表示。

1冷噸：1噸0℃飽和水在24小時內(nèi)被冷凍到0℃的冰所需冷量。

第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室熱量單位換算：1大卡（kcal）=1000卡（cal）1焦(j)=0.2389卡（cal）≈0.24卡（cal）1英熱單位(Btu)=0.25大卡（kcal）1英熱單位(Btu)=1.05千焦(kJ)1美國冷噸=3024kcal/h1日本冷噸=3320kcal/h第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室四.比熱（specificheat）

比熱是一個物性參數(shù)，意為單位度量的物資溫度變化1k時所吸進或放出的熱量。

體積比熱Cv(j/m3.k)

摩爾比熱Cp(j/mol.k)

第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室五.顯熱和潛熱

不改變物質(zhì)的形態(tài)而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。

不改變物質(zhì)的溫度而引起其形態(tài)變化的熱量稱為潛熱。

制冷劑的汽化潛熱有何要求？第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室表1-1幾種制冷物質(zhì)的汽化潛熱

(kj/kg)物質(zhì)水氨R12R22氯甲烷二氧化硫R114R502汽化熱2256.81369167.5234.5427.1397.8137.96150.02第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

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武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室六.壓力

垂直作用在單位面積上的力稱為壓力p(壓強)。p是確定物質(zhì)狀態(tài)的基本參數(shù)之一。1bar=105pa

飽和壓力ps與飽和溫度ts

的對應(yīng)關(guān)系。圖1-2絕對壓力、表壓力和真空度的關(guān)系

第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

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武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室七.比容v和密度

比容：每千克物質(zhì)所占有的容積。v是基本狀態(tài)參數(shù)。

.v=1

第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室八.導(dǎo)熱系數(shù)

表示材料傳導(dǎo)熱量的能力，是一個物性參數(shù)。數(shù)值上等于：1m厚的材料兩邊溫差1k時在1小時內(nèi)通過1m2表面積所傳導(dǎo)的熱量。單位：w/m.k

常用保溫材料的值？第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

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武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室九.壓-焓圖(lgp-h)

物質(zhì)的熱力狀態(tài)性質(zhì)可以繪制成曲線圖的形式。制冷劑性質(zhì)曲線圖有多種形式。行業(yè)中最常用的是lgp-h圖。

lgp-h圖的構(gòu)成可以總結(jié)為一個臨界點、二條飽和線、三個狀態(tài)區(qū)、六組等值線。第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室(a)壓-焓圖

(b)壓-焓圖上的主要曲線

圖1-3壓焓圖上的主要曲線

第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室由于制冷裝置中，制冷劑的實際壓力并不太高，lgp-h圖靠近臨界點的高壓部分和濕蒸汽區(qū)域的中間部分在熱力計算中很少用到，為了使圖面清晰簡捷，往往將這兩部分截去。

課后練習(xí)：lgp-h圖中狀態(tài)點參數(shù)的查取。第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室圖1-4R22的lgp-h圖第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室§1-2制冷的熱力學(xué)基礎(chǔ)一.熱力學(xué)第一定律

能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界基本規(guī)律之一。自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅；但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且在能量的轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。1.熱力學(xué)能和總能第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室用符號U表示，單位是焦耳（J）

熱力學(xué)能1kg物質(zhì)的熱力學(xué)能稱比熱力學(xué)能用符號u表示，單位是焦耳/千克（J／kg）比熱力學(xué)能熱力學(xué)能熱力狀態(tài)的單值函數(shù)。兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)

狀態(tài)參數(shù)，與路徑無關(guān)。第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室總能E外部儲存能內(nèi)部儲存能熱力學(xué)能動能Ek位能Ep工質(zhì)的總儲存能內(nèi)部儲存能和外部儲存能的和，即熱力學(xué)能與宏觀運動動能及位能的總和：

E=U+Ek+Ep第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室宏觀動能

若工質(zhì)質(zhì)量m，速度cf，重力場中高度z重力位能工質(zhì)的總能比總能力學(xué)參數(shù)Cf和z只取決于工質(zhì)在參考z系中的速度和高度。第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室2.能量的傳遞和轉(zhuǎn)化能量從一個物體傳遞到另一個物體有兩種方式：作功借作功來傳遞能量，總和與物體宏觀位移有關(guān)傳熱借傳熱來傳遞能量，無需物體的宏觀移動第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室推動功—因工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功對開口系統(tǒng)進行功的計算時需要考慮這種功。圖1-5流動過程中的推動功推動功只有在工質(zhì)移動位置時才起作用。第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室如左圖所示，考察開口系統(tǒng)和外界之間功的交換。

取一開口系統(tǒng)，1kg工質(zhì)從截面1-1流入該熱力系，工質(zhì)帶入系統(tǒng)的推動功p1v1，作膨脹功由狀態(tài)1到2，再從截面2-2流出，帶出系統(tǒng)的推動功為p2v2。是系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動所需的功，稱為流動功。

圖1-6開口系的流動功第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室3.焓焓用符號H表示，單位是焦耳（j）H=U+pV比焓用符號h表示，單位是（j／kg）h=u+pv焓是一個狀態(tài)參數(shù)。焓也可以表示成另外兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)如：h=f(T,v)、

h=f(p,T)或h=f(p,v)第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室4.熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式1).閉口系統(tǒng)的能量平衡工質(zhì)從外界吸熱Q后從狀態(tài)1變化到2，對外作功W。若工質(zhì)宏觀動能和位能的變化忽略不計，則工質(zhì)儲存能的增加即為熱力學(xué)能的增加ΔU熱力學(xué)第一定律的解析式加給工質(zhì)的熱量一部分用于增加工質(zhì)的熱力學(xué)能儲存于工質(zhì)內(nèi)部，余下一部分以作功的方式傳遞至外界

第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室對微元過程，第一定律解析式的微分形式(A)

對于1kg工質(zhì)A式對閉口系普遍適用?？赡孢^程

第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室完成一循環(huán)后，工質(zhì)恢復(fù)原來狀態(tài)閉口系完成一循環(huán)后，循環(huán)中與外界交換的熱量等于與外界交換的凈功量。第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室2).開口系統(tǒng)的能量平衡圖示開口系統(tǒng)，dτ時間內(nèi)，質(zhì)量的微元工質(zhì)流入截面1-1，質(zhì)量微元工質(zhì)流出2-2，系統(tǒng)從外界得到熱量，對機器設(shè)備作功。圖1-7開口系統(tǒng)流動過程中的能量平衡第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室過程完成后系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量增加dm,系統(tǒng)總能增加dECV，由系統(tǒng)能量平衡的基本表達式有：由E=me,V=mv,h=u+pv,得穩(wěn)定流動

系統(tǒng)只有單股流體進出第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室微量形式：當(dāng)流入質(zhì)量為m的流體時，穩(wěn)定流動能量方程：第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室5.能量方程式的應(yīng)用工質(zhì)流經(jīng)壓縮機時，機器對工質(zhì)做功wc,使工質(zhì)升壓，工質(zhì)對外放熱q每kg工質(zhì)需作功：

壓縮機圖1-8壓縮機能量平衡第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室膨脹機膨脹過程均采用絕熱過程。穩(wěn)定流動能量平衡方程：圖1-9膨脹機能量平衡第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室工質(zhì)流經(jīng)換熱器時和外界有熱量交換而無功的交換，動能差和位能差也可忽略不計。換熱器圖1-10換熱器能量平衡1kg的工質(zhì)吸熱量：

第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室工質(zhì)流經(jīng)噴管和擴壓管時不對設(shè)備作功，熱量交換可忽略不計。1kg工質(zhì)動能的增加：

噴管圖1-11噴管能量轉(zhuǎn)換第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室工質(zhì)流過閥門時流動截面突然收縮，壓力下降，這種流動稱為節(jié)流。節(jié)流圖1-12節(jié)流現(xiàn)象第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室設(shè)流動絕熱，前后兩截面間的動能差和位能差忽略，因過程無對外做功，故節(jié)流前后的焓相等該式只對節(jié)流前后穩(wěn)定段成立，而不適合節(jié)流過程段。

第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室二.熱力學(xué)第二定律

熱不能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。是研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過程進行的方向、條件及限度的定律。第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室1.制冷循環(huán)的熱力學(xué)分析

逆向循環(huán)消耗功

正向循環(huán)熱能轉(zhuǎn)化為機械功

熱力學(xué)循環(huán)制冷循環(huán)是靠消耗功來實現(xiàn)熱過程的，因此是逆向循環(huán)。第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室熵是熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)，是判別實際過程的方向，提供過程能否實現(xiàn)、是否可逆的判據(jù)。

定義:qrev是可逆過程的換熱量，T為熱源溫度。可逆過程1-2的熵增：第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室克勞修斯積分

=0可逆循環(huán)＜0不可逆循環(huán)＞0不可能實行的循環(huán)p、T狀態(tài)下的比熵定義為：第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室2.逆卡諾循環(huán)

(熱源溫度不變時的逆向可逆循環(huán))當(dāng)高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩措S著過程的進行溫度不變時，具有兩個可逆的等溫過程和兩個等熵過程組成的逆向循環(huán)。在相同溫度范圍內(nèi)，它是消耗功最小的循環(huán)，即熱力學(xué)效率最高的制冷循環(huán)，因為它沒有任何不可逆損失。第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室過程1－2

壓縮工質(zhì)，同時放熱至熱源，維持制冷劑溫度恒定

過程2－3

工質(zhì)從熱源溫度Th可逆絕熱膨脹到冷源溫度Tc

過程3－4

熱量從冷源轉(zhuǎn)移到工質(zhì)中同時工質(zhì)做功以使制冷劑維持一定的溫度過程4－1制冷劑從冷源溫度可逆絕熱壓縮到熱源溫度圖1-13逆卡諾循環(huán)第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室制冷工質(zhì)向高溫?zé)嵩捶艧崃恐评涔べ|(zhì)從低溫?zé)嵩次鼰崃?/p>

系統(tǒng)所消耗的功

卡諾制冷系數(shù)

卡諾熱泵循環(huán)效率

熱力完善度：

Flash動畫演示：1-14逆卡諾循環(huán)分析第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室3.洛倫茲循環(huán)

(熱源溫度可變時的逆向可逆循環(huán))溫

度

T圖1-15洛倫茲循環(huán)的T-s圖

洛倫茲循環(huán)工作在二個變溫?zé)嵩撮g。與卡諾循環(huán)不同之處主要是蒸發(fā)吸熱和冷卻放熱均為變溫過程變溫?zé)嵩吹牟捎糜惺裁匆饬x？

第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室(假設(shè)制冷過程和冷卻過程傳熱溫差均為ΔT)制冷量排熱量

耗功洛倫茲循環(huán)制冷系數(shù)第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室應(yīng)該指出：任何單一物質(zhì)在等壓下冷凝或蒸發(fā)時均為等溫過程,要實現(xiàn)變溫冷凝和蒸發(fā),必須使用非共沸混合制冷劑,因為非共沸制冷劑不存在共沸點,在等壓冷凝或蒸發(fā)時,氣液兩相組分隨溫度而變化。第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室4.三熱源循環(huán)

(熱源驅(qū)動的逆向可逆循環(huán))

圖1-16兩類制冷循環(huán)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系圖第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室以卡諾循環(huán)作為比較依據(jù)，第一類循環(huán)就是卡諾循環(huán)制冷機，而第二類循環(huán)則是理想的熱源驅(qū)動逆向可逆循環(huán)——三熱源循環(huán)。對可逆制冷機熱力系數(shù)：第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室§1-3制冷的傳熱學(xué)基礎(chǔ)一.熱量傳遞的基本方式制冷過程實質(zhì)是個熱量傳遞過程。溫差是產(chǎn)生熱流的動力。1.熱傳導(dǎo)(導(dǎo)熱)由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞。其特點是傳熱過程中物體各部分之間不發(fā)生宏觀位移。固體，液體和氣體都會發(fā)生導(dǎo)熱,但單純的導(dǎo)熱只有在固體中才能發(fā)生。第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室平壁導(dǎo)熱:圓管壁導(dǎo)熱:多層管壁:簡化計算:第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室2.對流換熱

由于流體不同部分之間的相對位移，而伴隨的熱量傳遞為熱對流。只有液體或氣體才能產(chǎn)生熱對流。

熱對流的流體與固體壁面之間的熱量交換為對流換熱。

根據(jù)流動的起因分為強制對流換熱和自然對流換熱。牛頓冷卻公式：第五十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二《制冷原理與裝置》

第一章制冷基礎(chǔ)知識

武漢工程大學(xué)制冷空調(diào)教研室3.輻射換熱

由于物質(zhì)分子熱運動而發(fā)出的輻射能為熱輻射熱輻射可以在真空中傳播，物體自身溫度>