工程热力学第十一章 制冷循环

§ 11-2 蒸气压缩制冷循环
水能用否？ 0°C以下凝固不能流动。 一般用低沸点工质，如氟利昂、氨
空气压缩制冷循环装置
冷却水
3
2
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
蒸气压缩制冷空调装置
1-2：绝热压缩过程
4
2-4：定压放热过程 4-5：绝热节流过程 5-1：定压吸热过程
5
蒸气压缩制冷循环
比较逆卡诺循环3467 T
w q1 q2
cp (T1 T4 )
4
cp (T2 T3 ) cp (T1 T4 )
1
s
1 T2 T3 T1 T4
1
1 T2 1 T1
p2 p1
1
k 1
k
-1
1
k 1
k -1
空气压缩制冷循环特点
• 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。
• 缺点：
1. 无法实现 T ， < C
2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不 能太大， q2 很小。
4
逆卡诺 73 湿蒸气压缩
“液击”现
实际 12 既安象全，又
65
增加了单位质量
工质的制冷量71
节流阀代替了膨胀机
2 3
1 7
s
节流阀代替膨胀机分析
缺点：
T
1. 损失功量 h4 h6 84越陡越好
2. 少从冷库取走热量
4
2 3
h5 h6 h4 h6面积8468
8
65
1
h4 h8 (h6 h8 )
ab
s
面积a84ba 面积a86ba 优点： 1. 省掉膨胀机，设备简化；
利>弊
2. 膨胀阀开度，易调节蒸发温度；
蒸气压缩制冷循环的计算
蒸发器中吸热量
T
q2 h1 h5 h1 h4
4
冷凝器中放热量
2 3
q1 h2 h4
1
制冷系数
5
q2
h1 h4
h1 h4 q2 s
q1 q2 (h2 h4 ) (h1 h4 ) h2 h1 w
1 1 T0 T1 T1 w T0
T2 s
制冷循环种类
√ Refrigeration Cycle 空气压缩制冷 压缩制冷 Gas compression √ 蒸气压缩制冷 Vapor-compression
制冷循环
吸收式制冷 Absorption 吸附式制冷 Adsorption
蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷,磁制冷
两个等压，热与功均与焓有关
lnp-h图
lnp-h图及计算
lnp
4
q1 3
T
2
4
2 3
1 5
q2 w
h
q2 h1 h5 h1 h4 q1 h2 h4
1 5
s
q2 h1 h4
w h2 h1
§ 11-3 热泵
T0
q1
制冷
w
q2
q1 q2 w ww T1
热泵
q1 w
q2
Байду номын сангаас
T2
T0
第十一章
制冷（致冷）循环
动力循环与制冷（热泵)循环
• 动力Power循环 —正循环
输入热,通过循环输出功
• 制冷Refrigeration循环 —逆循环
输入功量（或其他代价），从低温 热源取热
• 热泵Heat Pump循环 —逆循环
输入功量（或其他代价），向高温 热用户供热
制冷循环和制冷系数
COP q2
w
T
卡诺逆循环
C
q2 w
q2 q1 q2
T2 T0 T2
T0不变, T2 εC T2不变, T0 εC
1 T0环境T0 1
T2 q1 w
T0 qT22
s
热泵循环和供热系数
COP ' q1
w
T
卡诺逆循环
' C
q1 w
q1 q1 q2
T1 T1 T0
T1不变, T0 εC T0不变, T1 εC
若(T1-T4)
3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小， • 使用叶轮式，再回热则可用。
空气回热制冷循环
5
3R 4
回热式空气压缩制冷装置
2R 1R 1
T
T0 3 T2 3R
4
2
2R
5
1R
1
s
空气回热制冷与非回热的比较
吸热量（收益）： q2=cp(T1-T4) 不变 放热量： 相同
q1=cp(T2-T3) 非回热 =cp(T2R-T5) 回热
制冷 系数
q2 w
制热 系数
' q1 1
w
蒸气压缩式热泵装置
房间
供暖 化工
温度提升 节能
T0
§11－1 空气压缩制冷循环
冷却水
3
2
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
pv图和Ts图
p T
3
2
4
1
Reversed
Brayton Cycle
逆勃雷登循环
2
3
T0
4
1 T2
v
s
1 2 绝热压缩 s 3 4 绝热膨胀 s
2 3 等压冷却 p 4 1 等压吸热 p
制冷系数
T
2
3
COP q2 q2
回热＝ 非回热
T
3
T0 T2 3R
4
2
2R
5
1
1R
p2R p2 p1R p1
s 适用于小压比大流量的叶
轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1. 无法实现 T ， 低，经济性差
2. q2=cp(T1-T4)小， 制冷能力q2 很小。
• 蒸气在两相区易实现 T • 汽化潜热大，制冷能力可能大