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1、1,第二节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,一、单级蒸气压缩式制冷循环,二、单级制冷压缩机的工况和特性,理论循环的假设，实际循环的热力计算参数概念。,工况参数(冷凝温度、蒸发温度)、过冷度、过热度变化对性能的影响、压缩机工况的概念。,2,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,一、单级蒸气压缩式制冷循环,3,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1.压焓图Pressure-Enthalpy Chart,4,船舶辅机第1
2、1章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,2.单级蒸气压缩式制冷的理论循环,理论循环的假设,压缩机的压缩过程不存在换热和流阻,制冷剂在流动过程中无阻力损失,制冷剂只与热交换器有热交换，流过膨胀阀不作功,5,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1:出蒸发器进压缩机,3:出冷凝器进膨胀阀,4:出膨胀阀进蒸发器,2:出压缩机进冷凝器,23：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程,34：膨胀阀内的等焓节流过程,41：蒸发器内的吸热等压气化过程,6,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Pl
3、ant,3.单级蒸气压缩式制冷的实际循环,g-1：蒸发器后至压缩机吸口之间存在压力损失和温升的过程,1-a：在压缩机吸气通道和吸气阀时有阻力损失的过程,a-b：蒸气受压缩机吸气通道和缸体加热的过程,b-c：压缩时实际的多变的压缩过程,c-2：流过排气阀和排气通道时有阻力损失的过程,2-e：在排气管、液管中有流动阻力损失的换热过程,e-f：在膨胀阀中有从外界吸热的节流过程,f-g：在蒸发器和吸气管中有流阻损失和气化吸热的过程,h,p,a,b,c,2,2,3,d,4,e,f,5,g,6,1,7,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,h,p,a,b,c
4、,2,2,3,d,4,e,f,5,g,6,1,简化过程,8,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：制冷剂由高压变为低压以(1)为分界点。冷剂流经膨胀阀(2)相等，冷剂由(3)液体变成(4)蒸气。冷剂在蒸发器进口是(5)、出口是(6)。冷剂在蒸发器中完全气化前是(7)压(8)温过程、干度(9)。冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度(10)、压力(11)，冷剂在压缩机进口是(12)蒸气、出口是(13)蒸气；冷剂在液管中流动一般是(14)压(15)温过程。,9,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,p
5、,热力计算,单位（质量）制冷量：,10,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位容积制冷量：,11,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,等熵压缩单位理论功：,1-2为等熵压缩线,12,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位指示功：,13,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,理论制冷系数：,Coefficient Of Performance(COP),14
6、,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：冷剂在压缩机进口焓值为400kJ/kg，出口焓值为450kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg，制冷系数为()。,问题：压缩机进出口h1=412kJ/kg，h2=464kJ/kg，冷凝器出口焓值为h3=250kJ/kg，膨胀阀进口h3=240kJ/kg，蒸发器出口h1=392kJ/kg，制冷系数为()。,15,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,冷剂的质量流量：,Refrigerant,16,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine
7、 Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的容积流量：,17,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的理论流量（活塞行程容积）：,18,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的理论功率：,19,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的指示功率：,20,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的轴功率：,21,船舶辅机第11章 船
8、舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位轴功率制冷量：,22,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,单位轴功率制冷量Ke,压缩机每消耗单位轴功率所能得到的制冷量，相当于实际制冷系数。,开启式压缩机的Ke值:,23,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,冷凝器的热负荷：,24,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：Ke=4，每消耗1度电制冷量为()kWh。,4,热泵空调器冬季工作，Ke=4，每消耗1
9、度电向室内供热()kWh。,5,压缩机进出口焓值分别为420kJ/kg和475kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg，单位制冷量为()kJ/kg，冷凝器单位排热量为()kJ/kg。,170,225,25,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,二、单级制冷压缩机的工况和特性,压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等,26,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1.工况参数对制冷工作的影响,制冷压缩机的制冷量：,制冷压缩机的轴功率：,若压缩机转速n和工作缸数不变，则VT为定值。,27,船舶
10、辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,h,p,28,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,不变,29,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,w0,w0,不变,制冷系数,30,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：下列()会使冷凝温度tk增高。,A.冷
11、却水流量减少,B.空气进入系统,C.制冷装置工作时间长,D.冷凝器换热面脏污,E.冷却水温度降低,F.冷剂量过多,切记：使冷凝效果下降或压缩机排气量升高的因素，都会使冷凝温度(压力)升高。反之降低。,31,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,h,p,32,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,p,q0,q0,33,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plan
12、t,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,p,w0,w0,34,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,将低压蒸气看作理想气体,35,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：下列()会使蒸发温度t0降低。,A.冷库加入新食品,B.蒸发器化霜,C.膨胀阀开度调大,D.压缩机工作缸数增加,E.蒸发器风机转速降低,F.蒸发器结霜加厚,G.冷库库温降低,H.压缩机皮带打滑,切记：使蒸发器蒸发量下降或压缩机抽气量升高的因素，都会使蒸发压力下降。反之升高。(假设每一行程压缩机抽气量不变）,36,
13、船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,Sub-cooling degree,Super-heating degree,37,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,38,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,不变,39,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrige
14、ration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,w0,w0,?,40,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,w0,w0,41,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,有害过热：,发生在蒸发器后的吸气管中的过热过程，装置的q0未增加，Q0和下降。,过热度大小的确定：,42,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigerat
15、ion Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,回热循环Regeneration Cycle：,利用气液换热器(回热器)使膨胀阀节流Throttle前的冷剂液体与压缩机吸入前的冷剂蒸气进行热量交换，是液体过冷、气体过热的工作循环。,43,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：在回热器中，为什么液态冷剂能向气态冷剂放热？,44,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,h,p,45,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine
16、Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,装置是否可采用回热循环?,46,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,2、制冷压缩机的性能曲线,Refrigeration Compressor Performance Curve,-30,-20,-10,0,10,0,90,180,270,30,45,60,75,蒸发温度t0/oC,制冷量Q0/(103kcal/h),轴功率P/kW,47,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：制冷压缩机性能曲线以(tk
17、、t0、t、t)为横坐标，以(tk、t0、t、t)为参变量。由tk和t0可确定(q0、Q0、Pi、w0、P)。,48,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,49,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,3、制冷压缩机的工况Condition,压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。,铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。,50,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marin
18、e Refrigeration Plant,3、制冷压缩机的工况Condition,名义工况(新),高温工况High Temp.Condition,中温工况Medium Temp.Condition,低温工况Low Temp.Condition,最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。,最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。,51,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：同一台压缩机用于冷库和空调，制冷量在()工况时较大。,空调,压缩机A的高温工况和B的低温工况制冷量相等，那么压缩机(A、B)
19、的活塞行程容积较大。,52,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,活塞式制冷压缩机的标准工况和空调工况,53,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,中型活塞式制冷压缩机的名义工况(GB10873-89)(oC),54,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,船用氟利昂活塞式制冷压缩机设计、使用条件,55,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,船用氟利昂活塞式制冷压缩机最大工作范围,56,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,作业：R22制冷系统，制冷量为50000kJ/h，冷凝温度30 C，过冷度5 C；蒸发温度为-15C，压缩机的吸气温度-5C。计算：q0、G、Qk、P。（压缩按等熵过程计算）,
