【正文】 似用同溫度下飽和液體的焓值代替 。 TS圖共有 6 組線： ac飽和液體線 cb飽和蒸氣線 等焓線 等干度線 等比容線 等壓線 17 lgph 橫坐標焓 h ， 縱坐標壓力 p， 為圖形實用 、 緊湊 ， 表示低壓部 分規(guī)定采用對數(shù)座標 。 二 、 蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán) 既然實際的制冷機無法實現(xiàn) 逆 向 卡 諾循環(huán)，人們就自然想到 18 擯棄防礙實現(xiàn)實際循環(huán)的因素： 逆 向 卡 諾 1′→3→4→ 5′→1′ 理想循環(huán) 1→2→3→4→5→1 由于壓縮機不能進行濕壓縮，因此 壓縮機吸入蒸氣狀態(tài)從 1′→1，吸入干 蒸氣，濕壓縮被干壓縮代替。 2→3→4和 5→1是定壓傳熱過程： 1點：表示壓縮機吸入狀態(tài)處于干飽和蒸氣線上 ； 1→2：氣體在壓縮機中的壓縮過程 ； 2點：壓縮機的出口狀態(tài)和冷凝器的入口狀態(tài)制冷劑為過熱狀態(tài) ； 2→3：表示冷卻過程 ； 19 3→4：冷凝過程 ， 制冷劑由飽和蒸氣凝成飽和液體 ， 制冷劑壓力等 于冷凝溫度 TK對應的飽和壓力 ， 視為定壓 ， 無傳熱溫差 ； 4→5：節(jié)流后制冷劑壓力和溫度都降低 ， 出口為濕蒸氣 ； 5→1：制冷劑在蒸發(fā)器中沸騰吸熱過程，同樣視為定壓，且不考慮 慮傳熱溫差 。 1. 壓縮過程 因視等熵過程 ， 與外界無熱交換 q=0， 壓縮機進出口動能差很 小 ， 可以忽略 ， △ c2=0 △ h=ω0 壓縮機單位質(zhì)量氣體所消耗的功 ， 即單位質(zhì)量理論功為： ω0=h2h1 kJ∕kg 消耗的理論功率 p0=m（ h2h1） kW 式中 ， m— 質(zhì)量流率 。 21 2. 冷凝過程 在換熱是無功的輸入和輸出， ω0=0；忽略進出換熱設備動能 差，△ c2=0 。 在 TS圖上， q k用面積 a～ 2～ 3～ 4～ c～ a表示 ； 在 lgph圖上， q k由線段 2～ 4表示 。則 q=0 ， h4=h5 ? 節(jié)流前后焓值不變。 22 4. 蒸發(fā)過程 無功交換 w0=0， 忽略 △ c2=0。 ? 壓縮機吸入單位容積制冷劑所獲得的冷量稱為單位容積制冷 量 ， 用 q v表示 ： q v=q0∕v1=（ h1h5） ∕v1 kJ∕m3 式中 ， v1— 壓縮機吸入口制冷劑的比容 。（ h1h5） ∕v1 kW 式中 ， V1— 壓縮機進口處工質(zhì)的容積流量 ， 單位是 m3∕s 。 定義為單位質(zhì)量制冷量和單位質(zhì)量功之比： ε=q0∕ω0=（ h1h4） ∕（ h2h1） =Q0∕P0 W∕W ? 制冷系數(shù)與循環(huán)的溫度條件有關(guān)：冷凝溫度 ↑， （ 或蒸發(fā)溫度 ↓） ，則循環(huán)的制冷系數(shù) ↓。 例：一汽車空調(diào)制冷機 ， 蒸發(fā)溫度 t0=℃ ， 冷凝溫度 tk=63℃ Q0=4kW， 制冷工質(zhì) R12。 解：根據(jù)已知工作條件 ， 在 lgph圖上找出兩條等壓線 p0和 p k 。 24 ? 等壓線 p k與飽和液體線交于點 4，線段 2～ 4表示冷凝器中的冷卻 冷凝過程。 ? 線段 5～ 1表示制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)的等壓蒸發(fā)過程。 25 點 1： p1= 102 k Pa ， t1=℃ v1= 1∕103 m3∕kg ， h1= kJ ∕kg 點 2： p2= 103 k Pa ， t2=74℃ h2= kJ ∕kg 點 4： p4= 103 k Pa， t4=63℃ h4= kJ ∕kg 點 5： p5= 102 k Pa h5=h4= kJ ∕kg ⑴ 單位質(zhì)量制冷量和單位容積制冷量 q0=h1h5= kJ ∕kg q v=q0∕v1= 103 kJ∕m179。 v1= 1∕102 1∕103= 1∕103 m3∕s 26 ⑶ 冷凝器熱負荷 QK=m ω0=m（ h2h1） = 1∕102 （ 382352） = kW ⑸ 制冷系數(shù) ε=Q0∕P0=q0∕ω0= 四 、 過冷和過熱循環(huán) 1. 過冷循環(huán) ⑴ 定義 將節(jié)流前制冷劑液體冷卻到低于其冷凝溫度的狀態(tài) ， 有過冷的 循環(huán)就稱為過冷循環(huán) ?！?q0=m（ h5h5′） kW ? 過冷循環(huán)的制冷系數(shù) ε′=q0′∕ω0 =（ h1h5） ∕（ h2h1） =（ h1h5） ∕（ h2h1） +（ h5h5′） ∕（ h2h1） =ε0+△ q0∕ω0 ? 結(jié)論： ① 節(jié)流前 ， 液體過冷度 ↑， 單位質(zhì)量制冷量 q0↑； ② 過冷循環(huán)的 ε′↑ε， 若再過冷 1℃ ， 則制冷系數(shù)提高 % 。 2. 過熱循環(huán) ⑴ 定義 壓縮機吸入前的制冷劑蒸氣溫度高于吸入壓力所對應的飽和溫 度 ， 有吸氣過熱的循環(huán)就稱為過熱循環(huán) 。 q0′=V 29 ? 過熱循環(huán)制冷系數(shù) ε′ ε′= q0′∕ω0′=（ h1′h4） ∕（ h2′h1′） ? 優(yōu)點：① 防止未蒸發(fā)的制冷劑液體進入壓縮機 ； ② 適當?shù)倪^熱度可減小吸入蒸氣的進氣加熱，提高壓縮 機氣缸容積的利用率。 ? 結(jié)論：過熱循環(huán)不一定提高制冷系數(shù)。 ? 回熱循環(huán)使 ω0↑，△ q0↑，但 ε不一 定增加 。 23 蒸氣壓縮式制冷實際循環(huán)與熱力計算 蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)使得無法實現(xiàn)的逆向卡諾有了實現(xiàn)的可能 ， 但與實際循環(huán)有許多差異 。 ? 1′→1″ 吸入氣體流經(jīng)壓縮機進氣 閥時的壓力降和加熱 。 有熱 交換和不可逆損失 。 ⑵ 熱交換器中存在溫差和流動損失 。 4′→4 冷凝器出口及節(jié)流閥之間液體管道的壓降 ； 5→5′ 表示節(jié)流閥出口至蒸發(fā)器段管內(nèi)壓降 。 ③ 單位理論功 ω0=h2sh1s kJ ∕kg ④ 實際循環(huán)制冷劑流量 ms，輸入量 Vs ms=Q0∕q0 kg ∕s Vs=ms q v） ⑤ 壓縮機的理論功率，指示功率的比值為指示功率 η i η i=P0∕Pi 軸功率即為壓縮機軸端輸入的功率 P e=P i ∕η m=P0∕（ η i 33 ⑥ 實際制冷系數(shù) εs εs又稱為性能系數(shù) COP，對開啟式壓縮機 COP=Q0∕Pe ⑦ 冷凝器放熱量 Q k 單位冷凝熱： q k=h2h4=（ h2sh1） ∕ηi+h1h4 kJ ∕kg 冷凝器放熱量： Q k=m q k kW 三、實際的制冷系統(tǒng) 壓縮機 冷凝器 1. 組成 蒸發(fā)器 膨脹閥 壓縮 高溫、高壓氣體 低溫、低壓 膨脹霧狀 低溫、低壓氣態(tài) 蒸發(fā)潛熱 高溫、高壓 冷凝液體 34 35 36 ? 壓縮機 pressor 循環(huán)的心臟 吸入冷媒壓縮使之成為高溫 、 高壓氣體 。 ? 膨脹閥 Expansion Valve 控制流入蒸發(fā)器制冷劑的量 ， 以實現(xiàn)穩(wěn)定的熱環(huán)境 。 2. 工作原理 制冷劑流出壓縮機排氣口 ， 經(jīng)冷凝器冷卻 →液態(tài) ， 熱量排入大氣中 。 37 四、汽車空調(diào)實際制冷系統(tǒng) 38 39 40 41 42 43 167。 ? 制冷循環(huán)的實質(zhì)是利用制冷劑相態(tài)的變化 ， 來實現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移 ， 從而實現(xiàn)制冷 。 在常溫下及普通低溫范圍內(nèi)都能液化 ； ⑵ 蒸發(fā)壓力、冷凝壓力適中。 44 2. 物理化學的要求 ⑴ 粘度小、比重小，流動損失 ↓； ⑵ 導熱系數(shù) ↑，則 散熱面積 ↓； ⑶ 化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，與水、潤滑油不起化學變化 ； ⑷ 無毒不燃燒、不爆炸、使用安全 ； ⑸ 不腐蝕機件和設備 。 ROPD：相對臭氧破壞能力作用系數(shù)（ Relative Ozone Depletion Potential）。 GWP ：溫室效應能力系數(shù) 。 4. 經(jīng)濟方面 價格低廉，容易制取 。 如 R1 R1 R22 3. 混合工質(zhì) ：由兩種或兩種以上的單一工質(zhì)混合而成 。 如 R502（ R22∕R115， ∕ 質(zhì)量百分比 ） 非共沸溶液：由兩種或兩種以上的相互不形成共沸溶液的單一工 質(zhì)混合而成 ， 無共沸點 ， 用于改變某些工質(zhì)的局部