蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理(編輯修改稿)
2025-06-18 02:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 439。3 239。q 0q kab39。139。0 4b a39。2P kP 0? 節(jié)流過程帶來的 節(jié)流損失 ； ? 干壓縮所產(chǎn)生的 過熱損失 。 蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)的兩種損失 一、膨脹閥前液態(tài)制冷劑再冷卻 ? 液體再（過）冷 ：從冷凝器出來的液態(tài)制冷劑的溫度低于其壓力對應(yīng)的飽和溫度。 ?再（過）冷度 ：液體過冷后的溫度與其壓力對應(yīng)的飽和溫度的差值。 ?再（過）冷循環(huán) ：具有液體過冷的制冷循環(huán)稱之為再（過）冷循環(huán)。 改善制冷循環(huán)的措施 ?過冷的手段 ： ?設(shè)置過冷器 ,增大冷凝器面積（程度有限） ?回?zé)嵫h(huán) :注意回?zé)岵灰欢芨纳浦评溲h(huán) COP，與制冷劑種類有關(guān) 一、膨脹閥前液態(tài)制冷劑再冷卻 ? 設(shè)置 再冷卻器 的蒸氣壓縮式制冷循環(huán) 理論循環(huán) 節(jié)流前制冷劑飽和液體的過冷 ?節(jié)流后 5點的干度大小直接影響了 q0的大小。 ?改進方法： （ 1）改善節(jié)流過程，使之更接近等熵過程。 （ 2）液體過冷 (2)、 回?zé)釋φ魵鈮嚎s式制冷性能的影響 ?利用回?zé)崾构?jié)流前的制冷劑液體與壓縮機吸入前的制冷劑蒸氣進行熱交換，使液體過冷、蒸氣過熱，稱之為回?zé)帷? 一、膨脹閥前液態(tài)制冷劑再冷卻 1 3 壓縮機 膨脹閥 冷凝器 蒸發(fā)器 冷凍水 1 ? 冷卻水 2? T s Tk T0 3 2 3? 1 ? 0pkp4? a b Δq 0 Δts.h 4 1 Ts. h Δq a? b? Δ w c 回?zé)崞?1 ? 2 ? 4 ? 3 ? 1 3 壓縮機 膨脹閥 冷凝器 蒸發(fā)器 冷凍水 1 ? 冷卻水 2? T s Tk T0 3 2 3? 1 ? 0pkp4? a b Δq 0 Δts.h 4 1 Ts. h Δq a? b? Δ w c 回?zé)崞? 1 ? 2 ? 4 ? 3 ? ?采用回?zé)嵫h(huán)，一方面可使液態(tài)制冷劑再冷，單位質(zhì)量 制冷功率 增加 ( Δq0= h4h4180。= Δ4bb180。4180。4)。 ?壓縮機的壓縮功增加（ ΔWc= (h2180。 h1180。)(h2h1) = Δ2180。1180。122180。)。 ? 制冷系數(shù)是否提高， 取決與制冷劑的熱物理性質(zhì) 。 一般說來，對于 節(jié)流損失大 的制冷劑，如 氟利昂R1 R134a等回?zé)嵊欣?，而對于制冷?氨 則不利。 1 3 壓縮機 膨脹閥 冷凝器 蒸發(fā)器 冷凍水 1 ? 冷卻水 2? T s Tk T0 3 2 3? 1 ? 0pkp4? a b Δq 0 Δts.h 4 1 Ts. h Δq a? b? Δ w c 回?zé)崞?1 ? 2 ? 4 ? 3 ? 有效過熱和有害過熱 ? 蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑蒸氣，在通過吸入管道進入壓縮機前從周圍環(huán)境吸取熱量而過熱，但它并沒有對被冷卻物體產(chǎn)生任何制冷效應(yīng)，這種過熱稱為 有害過熱或無效過 熱。 ? 吸入蒸氣的過熱過程發(fā)生在蒸發(fā)器本身的后部，或者發(fā)生在安裝于被冷卻室內(nèi)的吸氣管道上，或者發(fā)生在二者皆有的情況下，那么過熱而吸收的熱量來自被冷卻空間，因而產(chǎn)生了有用的制冷效果，這種過熱稱為 有效過熱 。 過熱度對排氣溫度的影響 有效過熱的過熱度對制冷系數(shù)的影響 二、回收膨脹功 ? 使用膨脹機 的蒸氣壓縮式制冷循環(huán) ?對于大容量制冷裝置 : ?一方面，由于膨脹機的容量較大，不會出現(xiàn)因機件過小導(dǎo)致加工方面的困難； ?另一方面，可回收的膨脹功相對較大； ?因此，采用膨脹機回收膨脹功可節(jié)省常規(guī)能源，提高制冷系數(shù)。 二、回收膨脹功 工作流程 理論循環(huán) 二、回收膨脹功 ? 輸出有用的膨脹功，壓縮機壓縮功減少 0 3 4 043 ???? hhW e? 單位質(zhì)量制冷量增加 439。439。439。440 bbhhq ?????? 理論制冷系數(shù)提高 ecth wwqq???? 00?三、多級壓縮式制冷循環(huán) ? 當(dāng)壓縮機的壓縮比較大時，壓縮機的排氣溫度相應(yīng)較高，因而 過熱損失 及壓縮機 功耗 均較大。 ? 為減少過熱損失及降低壓縮機功耗，可采用具有 中間冷卻 的多級壓縮制冷循環(huán)。 三、多級壓縮式制冷循環(huán) ?多級壓縮式制冷循環(huán)的應(yīng)用場合 : ?壓縮比較高（通常 pk/p0 大于 8）； ? 離心式或螺桿式制冷壓縮機（可以比較方便的進行中間抽氣，如空調(diào)用螺桿冷水機組） ?多級壓縮式制冷循環(huán)的兩種形式 ?閃發(fā)蒸氣分離器（經(jīng)濟器）； ? 中間冷卻器。 帶閃發(fā)蒸氣分離器的雙級壓縮制冷 lgph567839。8239。2143439。工作流程 理論循環(huán) 壓縮機蒸發(fā)器冷凝器1閃發(fā)蒸氣分離器45672138239。 2閃發(fā)蒸氣分離器對制冷性能的影響 ? 采用閃發(fā)蒸氣分離器， 減少了一級壓縮的制冷劑流量； ? 采用閃發(fā)蒸氣分離器， 降低 了二級壓縮機進口的蒸氣溫度和比容。 ? 采用閃發(fā)蒸氣分離器可有效降低 壓縮機的功耗，故閃發(fā)蒸氣分離器也稱之為 經(jīng)濟器 。 壓縮機蒸發(fā)器冷凝器1閃發(fā)蒸氣分離器45672138239。 2二、中間冷卻器 ? 閃發(fā)蒸氣分離器利用節(jié)流閃發(fā)出的制冷劑蒸氣與經(jīng)過一級壓縮后的高溫制冷劑蒸氣混合，混合后的制冷劑蒸氣仍為過熱蒸氣 ，因此稱之為 不完全冷卻 （不適合過熱損失較大的制冷劑，如 氨 等）。 ? 中間冷卻器利用節(jié)流后的制冷劑可充分冷卻經(jīng)過一級壓縮后的高溫制冷劑蒸氣 ,使其冷卻至 飽和蒸氣 狀態(tài)； ? 中間冷卻器可設(shè)有液體冷卻盤管，使來自冷凝器的高壓液體獲得較大的 再冷度 ，既有節(jié)能作用，又有利于制冷系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 一次節(jié)流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷 理論循環(huán) 工作流程 一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷 理論循環(huán) 工作流程 雙級蒸氣壓縮式制冷的中間壓力選取原則 ?以 獲取最大制冷系數(shù) 的中間壓力為原則；以這種原則確定的中間壓力稱之為 最佳中間壓力 。（在工程設(shè)計時，可通過選擇幾個中間壓力 進行試算 以確定最優(yōu)值。） ?以高低壓縮機壓縮比相等為原則（雖然制冷系數(shù)不是最大，但壓縮機氣缸 工作容積 的利用程度高，較 實用 ）。 km PPP ?? 0雙級壓縮式制冷 制冷劑質(zhì)量流量的確定 對于 一次節(jié)流完全中間冷卻 制冷量為 ?0雙級壓縮制冷循環(huán)： ?低壓級壓縮機的制冷劑流量 Mr1： 8101 hhM r ????高壓級壓縮機的制冷劑流量 Mr： ?在中間冷卻器中：來自膨脹閥 1的制冷劑，一方面使來自低壓壓縮機的 排氣冷卻至飽和蒸氣狀態(tài) ；另一方面使膨脹閥 2前的液態(tài)制冷劑由 狀態(tài) 5再冷卻至狀態(tài) 7。 中間冷卻器的能量方程為： 三、多級壓縮式制冷循環(huán) )()()( 632751321 hhMhhMhhM rrr ????? 高壓級壓縮機的制冷劑流量Mr： 65 hh ? 87 hh ?16375322 )()()(rr MhhhhhhM?????081637221 ))(()( ?hhhhhhMMMrrr ??????8101 hhM r ???三、多級壓縮式制冷循環(huán) 對于 一次節(jié)流不完全中間冷卻 制冷量為 ?0雙級壓縮制冷循環(huán)： ?狀態(tài) 3(由狀態(tài) 2和狀態(tài) 3180?；旌隙鴣?)的比焓 h3： 31239。3221 )( hMMhMhM rrrr ??? 中間冷卻器的能量方程為：
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