蒸气压缩式制冷原理
氟利昂蒸汽压缩制冷循环的工作原理
氟利昂蒸汽压缩制冷循环的工作原理
1 Flourene蒸汽压缩制冷循环的工作原理
Flourine蒸汽压缩制冷循环是一种用氟利昂（Fluorine）作为Spray fluid来作为Refrigerant，进行温度控制和制冷而组成的制冷
机械系统。
由于氟利昂具有良好的低温性能，Flourine蒸汽压缩制冷
循环能够在更低的温度下达到更高的制冷性能，从而使温度控制系统
具有更精确的控制功能。
Flourine蒸汽压缩制冷循环由几部分组成：气体压缩机compressor，冷凝器condenser，膨胀阀expansionvalve和蒸发器evaporator。
首先，由压缩机将可变性的蒸汽加压至高压，将其输送
至冷凝器，其次，利用冷凝器释放热量，将气体压缩至低温并变为液体。
然后，由膨胀阀降低气体压力，使其可以进入蒸发器，在蒸发器内，气体蒸发，释放热量到四周，从而实现制冷效果。
最后，冷凝的
液体再回到压缩机，开始新的一次循环。
Flourine蒸汽压缩制冷循环的优点是既省电又稳定，且温度控制
精度较高，可以用于多种业务，如气溶胶发生器、检测仪器、投影机、打印机等的设备的控制和制冷，以及大容量的空调系统。
因此，Flourine蒸汽压缩制冷循环在温度控制方面已成为很多系统及设备必
不可少的组成部分，从而为控制温度提供无穷的可能性。
实验6 蒸汽压缩制冷
实验6 蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验一、实验目的1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。
学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。
掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验任务1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。
2. 了解壳管式换热器的性能，节流阀的调节方法和性能。
3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。
三、实验原理该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。
热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。
本实验用制冷装置，需要消耗机械功。
用工质进行制冷循环，从而获得低温。
蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。
鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环1. 理论制冷系数图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。
1-2未压缩过程，2-3-4为制冷剂冷凝过程，4-5为节流过程，5-1为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比：ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1)2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比：εγ= Q0/N =εηｉηｍηｄηｍ０式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。
实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/33.工作原理1）工作过程单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。
第二章 制冷原理
制冷原理 五、制冷剂
制冷剂是进行制冷循环的工作物质。 对制冷剂的要求 理想的制冷剂要求化学性质是无毒、无刺激性气味、对金属腐蚀作用小、与润滑油 不起化学反应，不易燃烧、不易爆炸、并且要求制冷剂有良好的热力学性质，即在 大气压力下它在蒸发器内的蒸发温度要低、蒸发压力最好与大气压相近；制冷剂在 冷凝器中、冷凝温度对应的压力要适中，单位制冷量要大，汽化热要大，而液体的 比热要小，气体的比热要大。要求制冷剂的物理性质：凝固温度要低、临界温度要 高 (最好高于环境温度)，导热系数和放热系数要大，比重和粘度要小，泄漏性要小。
制冷原理
德玛仕技术部 主讲人：印定兵 2018年08月15日
第二章
制冷原理
制冷原理
制冷原理 一、蒸气压缩式制冷原理
蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现 人工制冷的。 在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态 必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做 蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些 酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂 F-12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F-12的液 体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制 冷剂F-12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原 理。 蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。
锅炉制冷原理
锅炉制冷原理
锅炉制冷是利用蒸汽压缩制冷循环来达到制冷的目的。
具体原理如下：
1. 蒸汽压缩循环：锅炉制冷采用的是蒸汽压缩循环，类似于常见的冰箱制冷原理。
该循环完成制冷的过程主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
2. 蒸发：在蒸发器中，制冷介质（一般是蒸发器内部装有的冷水）接触到蒸汽，通过吸热蒸发的方式将蒸汽的热量吸收掉，从而达到冷却的效果。
3. 压缩：冷却的蒸汽被压缩机吸入，通过增加压力和温度的方式，将蒸汽的温度提高。
4. 冷凝：经过压缩后的高温高压蒸汽经过冷凝器，通过散发热量的方式，使其冷却并变成液体状态。
5. 膨胀：液态制冷介质通过膨胀阀（节流阀）进入蒸发器，由于压力降低，液态制冷介质蒸发吸收了周围的热量，从而形成制冷效果。
通过循环反复进行蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程，不断循环往复实现制冷目的。
在这个过程中，锅炉将大量的热量从蒸汽中抽取出来，从而形成冷却效果。
03-液化天然气技术(LNG)-第三章 制冷原理和方法
温度为T0、压力为p0的原料气， 经冷凝换热器换热后，温度降为T2、 压力降为p2，部分冷凝分离出来的 凝液在分离器中分离出来，并节流 减压后排出，未冷凝的气体经膨胀 机绝热膨胀到压力p3、温度T3。低 温低压干气流经冷凝换热器吸收热 量，将自身升温到T4后输出。
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第三节 蒸气压缩制冷
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二、节流循环
气体节流降温组成的制冷循环，称为节流循环。下图为 一种简单的一次节流循环的T-S图（温熵图）。
所吸收的热量（即制冷量）为：
一次节流循环的T-S图
qoh =cP T1 T4 HT
天然气往往具有一定压力，在液化过程中，只 要善于利用气体的压力，就可以组成各种节流制 冷循环，为工艺装置补充冷量。
1.微分节流效应:
定义：
αH
T P
（3-2）
αH—微分节流效应系数（或焦—汤系数），经变换，可改写为：
H
1 Cp
T
V T
P
V
（3-3）
式中：Cp—气体的定压比热。
对于理想气体，由于PV=RT，则
V R V T p P T
由公式（3-3）得αH =0，即
理想气体节流温度不变。
液化天然气技术
第三章 制冷原理和方法
2020/8/5
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制取冷量的方法: 气体膨胀制冷和相变制冷两大类。
（1）气体膨胀制冷:
高压力气体 节流阀或膨胀机绝热膨胀
气体降压
（2）相变制冷:
获得冷量
降温
利用某些物质（即制冷剂）在相变时的吸热效应来产生冷量。 蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式。
天然气液化常采用----节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制
单级压缩式制冷理论循环
得到低温低压制冷剂
制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
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1.1 单级蒸气压缩式制冷循环 的基本工作原理
制冷剂的变化过程(flash)
22
制冷剂的变化过程
制冷剂在制冷压缩机中的变化
制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入 压缩机吸气口时，压力越高温度 越高，压力越低温度越低。
制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成
5
T0
1
TL
44
3） 制冷剂液体在节流前无过冷，为饱 和液体。
4） 制冷剂在管路中流动时无任何状态 变化，即无流阻压降，无传热。
5） 节流为绝热过程，节流前后焓值相 等。
45
qK
P
4
2
w0
5
1
q0
单级蒸汽压缩制冷循环
ht 液相区
C 气相区 s
两相区
v
x=0 x
x
p
x=1 t
h
46
3、理论循环的热力状态图 p-h 图
吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气
26
作业：
简单描述单级蒸汽压缩式制冷循环。 蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件
组成，各有何作用？
27
二、理论的单级蒸气压缩式制冷循环及 热力计算
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单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：
制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器
单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一 次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可 达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用 于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及 空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。
饱和蒸气在等温条件下，继续放出热 量而冷凝产生了饱和液体。
制冷剂在节流元件中的变化
压缩机制冷工作原理
压缩机制冷工作原理压缩机是制冷系统中的重要组件，用于提供制冷循环中所需的压力差。
其工作原理可以简要概括为：通过压缩低温低压制冷剂，使其温度和压力升高，然后通过传热工质（通常是空气或水）进行热交换，将热量排出系统，从而使制冷剂的温度降低，达到制冷的目的。
以下将详细介绍制冷机的工作原理。
1. 制冷循环基本原理制冷循环是制冷机的基本工作原理，常用的制冷循环包括蒸汽压缩循环和吸收循环。
其中，蒸汽压缩循环是应用最广泛的制冷循环，大多数家用冰箱、空调以及商业冷冻设备都采用这种循环。
蒸汽压缩循环由四个基本组件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
这些组件通过输送制冷剂，使其发生相态变化、吸收和释放热量，从而实现制冷。
制冷循环主要通过以下四个步骤完成： 1. 压缩：压缩机将低温低压的制冷剂蒸汽抽吸入腔体，然后通过机械压缩，使其温度和压力升高。
因为理想气体的温度与压力成正比，所以通过增加制冷剂的压力可以提高其温度。
2. 冷凝：高温高压的制冷剂蒸汽从压缩机中排出后，会进入冷凝器。
冷凝器通常采用管道或片状换热器，通过与外界的传热工质进行热交换，使制冷剂的温度降低，从而使其转化为高压液体。
3. 膨胀：高压液体通过膨胀阀进入低压区域，由于阀门的突然变窄，压力降低，制冷剂液体蒸发成为低温低压的蒸汽。
此时，制冷剂从液态到气态的相变过程吸收了大量的热量。
4. 蒸发：蒸发器是制冷系统中的换热器之一，制冷剂蒸汽在蒸发器中与冷负荷（空气或水等）进行热交换。
在这些交换过程中，制冷剂的温度会进一步降低，然后吸热并达到所需的制冷效果。
蒸发后的低温低压制冷剂再次进入压缩机，循环往复。
2. 压缩机的工作原理在制冷系统中，压缩机起到提高制冷剂温度和压力的关键作用。
根据工作原理的不同，常见的压缩机可分为往复式压缩机和旋转式压缩机。
2.1 往复式压缩机往复式压缩机由活塞、气缸和阀门组成。
其工作原理如下： 1. 吸气过程：活塞向下运动，增大气缸内的体积，形成一个负压区域，制冷剂低温低压蒸汽由进气阀吸入气缸内。
蒸汽压缩机 原理
蒸汽压缩机原理
蒸汽压缩机是一种将蒸汽压缩提高温度和压力的设备。
它的工作原理基于蒸汽的压缩过程，通过减小蒸汽的体积来提高温度和压力。
蒸汽压缩机通常由以下几个主要部件组成：
1. 大气压力侧（低压侧）：此部分接收低温低压的蒸汽，使其进入压缩机。
2. 压缩腔：在压缩腔中，蒸汽被压缩，体积变小，温度和压力增加。
这是通过活塞、滚子或螺杆等组件的往复或旋转运动来实现的。
3. 排气侧（高压侧）：在此部分，已经被压缩的蒸汽以高温高压的状态排出。
4. 制冷器或冷凝器：这是蒸汽压缩机系统中的一个重要组件。
在制冷器中，高温高压的蒸汽通过冷却和排热的过程，被转化为高压冷凝液体（水）。
蒸汽压缩机的工作循环大致分为以下几个步骤：
1. 吸气：在此步骤中，低温低压的蒸汽从大气压力侧进入压缩腔。
蒸汽被吸入并充满了压缩腔空间。
2. 压缩：在压缩腔中，压缩机的工作部件通过运动将蒸汽逐渐压缩。
随着腔内的体积逐渐减少，蒸汽的温度和压力逐渐增加。
3. 排气：当蒸汽达到所需的温度和压力时，它被排出压缩腔，进入排气侧。
此时，蒸汽成为高温高压状态。
4. 冷凝：高温高压的蒸汽进入制冷器或冷凝器，在此处蒸汽传
热至冷却介质（通常是水）和环境，并逐渐冷却和凝结成液体。
5. 冷凝液回路：冷凝的液体经过回路的管道输送回压缩机的大气压力侧，进入下一次循环，重新被吸入压缩腔。
通过不断重复上述的工作循环，蒸汽压缩机能够持续提供高温高压的蒸汽。
这种工作原理使蒸汽压缩机成为许多工业领域中广泛应用的设备，例如制冷空调系统、发电厂和化工过程中的蒸汽动力设备等。
制冷原理
通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。 通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。
冷却冷凝过程（冷凝器中进行） 冷却冷凝过程（冷凝器中进行）
以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化， 以液体为主的的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化 变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、 变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、 压缩、排出，进入下一次循环。 压缩、排出，进入下一次循环。
1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理 小结
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环 1.2.1 理论循环的假设条件和压焓图
1.理论循环的假设条件 理论循环的假设条件
压缩过程为等熵过程； 压缩过程为等熵过程； 冷凝和蒸发是与冷、热源换热； 冷凝和蒸发是与冷、热源换热； 出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体； 出蒸发器的为饱和蒸气，出冷凝器的为饱和液体； 制冷剂流动过程中没有流动阻力损失； 制冷剂流动过程中没有流动阻力损失； 节流过程中与外界没有热量交换。 节流过程中与外界没有热量交换。
在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。 在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。
节流过程（节流阀中进行） 节流过程（节流阀中进行）
压力、温度降低， 压力、温度降低，焓值不变
蒸发过程（蒸发器中进行） 蒸发过程（蒸发器中进行）
吸热蒸发， 吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气
1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理 作业
1.2 单级蒸气压缩式制冷理论循环
7）冷凝器单位热负荷 qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg 8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471×192.086=66.67kW
第二章 蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理
当制冷机用于供热（利用转移到高温处的热量）时，称为热泵。
概念：
1.制冷量：单位时间内蒸发器从被冷却介质中提取的热量， 用
Q 表示。
e
2.制热量：单位时间内热泵的冷凝器供出的热量，在制冷机中称为冷凝热量， 用 Q 表示 。
c
法定单位：W、KW； 工程制单位：千卡/小时（kcal/h），英热单位/小时（Btu/h）。
（2）状态点1改为饱和蒸气状态。
（3）使Te<T1，Tc>T2。
LOGO
饱和循环在lgp-h图上的表示
LOGO
（1）蒸发器（4-1） 制冷量
Q e M r ( h1 h 4 )
单位质量制冷剂的制冷量 （2）蒸发器（2-3） 制热量
Q c M r ( h 2 h3 )
LOGO
图2 氨制冷系统流程图
LOGO
空调用蒸气压缩式制冷机组
一、冷（热）水机组
17 16 15 14 13 12
生产冷冻水， 提供给室内 末端
1 冷冻水进口
3
2
冷冻水出口
接冷却塔
4 7
5 11 10 9 冷却水进口 6 18 8
冷却水出口
图 6-3
换算关系：1W=0.86kcal/h
1kW=860kcal/h 1kcal/h=1.163W 1W=3.412Btu/h
LOGO
3.压缩机消耗的功率： 制冷机或热泵中压缩机在单位时间内消耗的功称为压缩机 消耗的功率，用 W 表示，单位为W、kW。 4.制冷机或热泵的性能系数 制冷机 热 泵
图 2.7
变 频 热 泵 型 VRV空 调 系 统 原 理 图
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蒸气压缩式制冷原理
首先是压缩阶段。
蒸气压缩机是蒸气压缩式制冷器中的核心部件，它
负责将低温低压的蒸汽抽入，通过压缩使其温度和压力增加。
这样，蒸汽
的温度和压力就达到了高于室温和大气压的状态。
接下来是冷凝阶段。
经过压缩后，蒸汽进入冷凝器，这里蒸汽与冷凝
介质（通常是空气或水）接触，通过传热使蒸汽冷却并凝结成液体。
冷凝
过程中会释放出大量的热量，正是因为这个原理，所以冷凝器通常放在室外，以便将热量排出去。
然后是膨胀阶段。
冷凝成液体的介质通过膨胀阀进入蒸发器，此时液
体的温度和压力都较低。
在蒸发器内部，液体与外界的物质（通常是空气
或水）进行传热交换，从而使液体再次变为蒸汽。
在这个过程中，液体吸
收了来自外部环境的热量，使得蒸发器的温度会降低。
最后是蒸发阶段。
在蒸发器中，液体通过吸热变为蒸汽，并且将吸收
的热量带走。
由于液体蒸发时需要吸收大量的热量，因此蒸发器是制冷装
置中温度最低的部分。
蒸发阶段中产生的蒸汽再次进入蒸气压缩机，循环
再利用。
通过以上四个阶段的循环，制冷装置可以不断地将室内的热量排出去，并将室内的温度降低。
基本上所有蒸气压缩式制冷器，如空调和冰箱，都
是根据这个原理来工作的。
然而，需要注意的是，蒸气压缩式制冷原理只是一种变温装置，而不
是真正的制冷。
它通过将热量从一个地方转移至另一个地方，从而使一个
地方降温，但它本身并不是自己生产冷气的。
所以，蒸气压缩式制冷设备
需要一个外部冷源（如冷凝介质）来使蒸汽冷凝并释放热量，从而实现制冷效果。
总之，蒸气压缩式制冷原理是一种使用蒸汽的物态变化来实现制冷的方法。
通过蒸汽压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个阶段的循环，室内的热量可以被排出去，从而实现制冷。
这种制冷原理被广泛应用于空调、冰箱等空调制冷设备中。