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1、制 冷 技 术,2.1.1 蒸气压缩式制冷的理论循环及其热力计算,复习,理论制冷循环假定条件压焓图理论制冷循环在压焓图上的表示理论制冷循环的热力计算,一、理论制冷循环假定条件,压缩机：制冷系统的心脏，压缩和输送制冷剂蒸气；等熵压缩；冷凝器：输出热量；等压放热；节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量；等焓节流；蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷；等压吸热。,一、理论制冷循环假定条件,离开蒸发器的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器的液体为冷凝压力下的饱和液体。制冷剂在设备、管道内的流动没有阻力损失，与外界环境没有热交换。,二、压焓图（一点两线三区）,等压线 水平线等焓线 垂直线
2、等干度线 湿蒸气区域内曲线等熵线 向右上方大斜率曲线等容线 向右上方小斜率曲线等温线 垂直线（液相区）水平线（两相区）向右下方弯曲（过热蒸气区）,应用lgp-h图以时需注意：定熵线是一组不平行线。越靠固右侧，定熵线走势越平坦，即数值变化越大；定温线在液相区、两相区和气相区三个区域里走势是变化的；掌握各定参数在lgp-h图上的变化趋势。,三、理论制冷循环在压焓图上的表示,压焓图的作用：确定状态参数表示热力过程分析能量变化,四、状态点的确定,1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点3点：Pk等压线与x=0液态饱和线交点2点:Pk等压线与s1等熵线交点4点：Po等压线与h3等焓线交点,理论制冷循环中
3、，制冷剂的流动过程可认为是稳定流动过程。即：1)制冷剂流过系统任何断面的质量不随时间改变。2)系统中任何位置上制冷剂的状态参数都保持一定，不随时间改变。3)系统与外界的热量和功量传递不随时间改变。,五、理论制冷循环的热力计算,在进行制冷循环的热力计算之前,首先需要了解系统中各设备内功和热量的变化情况,然后再对循环的性能指标进行分析和计算。根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为（1）,式中:Q 和 P 是单位时间内加给系统的热量和功;qm是流进或流出该系统的稳定质量流量；h是比焓;下标1和2分别表示流体流进系统和离开系统的状态点。,(1)节流阀 制冷剂液体通过节
4、流孔口时绝热膨胀，对外不作功,P=0,故方程式(1)变为：因此，可认为节流前后其值不变。节流阀出口处（点4）为两相混合物。,（2）压缩机如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量，则由式（1）得：式中（h2-h1)表示压缩机每压缩并输送1kg的制冷剂所消耗的功，称为理论比功。,（3）蒸发器 被冷却物质通过蒸发器向制冷剂传送Q0,因为蒸发器不作功，故方程式（1）变为：由上式可以看出制冷量与两个因数有关：制冷剂的质量流量qm和制冷剂进出口蒸发器的焓差(h1-h4)。(h1-h4)称为单位质量制冷量，它表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物质中吸取的热量，用q0表示。,（4）冷凝器 假设制冷剂在冷凝器中向外
5、界放出热量为Qk,那么：式中(h2-h3)称为冷凝器单位热负荷，用qk表示。它表示1kg制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。,单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物体吸收的热量。q0h1h4 单位体积制冷量qv：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计），在蒸发器中所产生的制冷量。qvq0/v1（h1h4）/v1制冷剂质量流量qm：qm=Qo/q0,单位冷凝负荷qk：1kg制冷剂在冷却和冷凝过程中放出的热量。qkh2h3 单位理论压缩功w0：压缩机每压缩输送1kg制冷剂所消耗的压缩功。w0h2h1,制冷系数0：理论循环的热力完善度o 所谓热力完善度，就是制冷循环接近它理想情况的程度
6、。理论循环的热力完善度o，即理论循环的制冷系数o与理想循环制冷系数c的比值。,所谓理想的制冷循环，就是制冷循环能够达到的最高境界，即制冷循环能够达到最高的制冷效率。理想的制冷循环是逆卡诺循环，工作条件是：没有传热温差，即TC=TO（蒸发温度）、TH=TK（冷凝温度）；热源恒温；没有不可逆损失。理想制冷循环的特征是：在给定的热源温度TC、TH条件下，逆卡诺循环所消耗的功率最小，制冷系数c最大。,=,例题：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度t0=10,冷凝温度为35，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kw,试对该循环进行热力计算。,先画出压焓图再根据R22的热力性质表，查出处于饱和线
7、上的有关状态参数值计算1 单位质量制冷量 2 单位容积制冷量 3 制冷剂质量流量 4 理论比功5 压缩机消耗的理论功率 6 压缩机吸入的容积7 制冷系数 8 冷凝器单位热负荷 9 冷凝器热负荷,解：该循环的压焓图如下所示：根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值：h1=401.555 kJ/kgv1=0.0653 m3/kgh3=h4=243.114 kJ/kg p0=0.3543 MPapk=1.3548 MPa,查图可知：h2=435.2 kJ/kg t2=571 单位质量制冷量q0=h1h4=158.441 kJ/kg2 单位容积制冷量 3 制冷剂质量流量4 理论比功 w0=h2h1=33.645 kJ/kg5 压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=11.68 kw,6 压缩机吸入的容积V=qmv1=0.0227 m3/s7 制冷系数8 冷凝器单位热负荷 qk=h2h3=192.086 kJ/kg9 冷凝器热负荷 Qk=qmqk=66.67 kw,
