单级蒸汽压缩式制冷循环
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程 中不存在任何不可逆损失
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随 制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变
的。
(4)单位冷凝热
qk
单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中 放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝 热包括显热和潜热两部分
qk h2 h3 h3 h4 h2 h4 (2-9)
比较式（2-5）、（2-8）和（2-9） 可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理 论循环，存在着下列关系
0 h1 h4 1 h1 h4 Tk T0
c h2 h1 Tk 1 h2 h1 T0
T0
(2-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷系数。热力完善度愈大，说明该循
环接近可逆循环的程度愈大。
2.2单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2.2.1 液体过冷对循环性能的影响 2.2.2 蒸气过热对循环性能的影响 2.2.3 气-液热交换器对循环性能的影响 2.2.4 不凝性气体的存在对循环性能的影响 2.2.5 单级压缩实际制冷循环的热力计算
qk q0 w0
(2-10)
(5)制冷系数 0
对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，
制冷系数为
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
(2-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条
件下：
制冷系数愈大
经济性愈好
(6)压缩终温 t2
影响到制冷剂的分解和润滑油结炭。
(7)热力完善度
单级压缩蒸气制冷机理论循环的热 力完善度按定义可表示为
系统的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
2.1.2 压焓图和温熵图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
等熵线----向右上方倾斜的实线；
等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；
第2章单级蒸气压缩制Байду номын сангаас循环
2.1 单级压缩制冷的理论循环 2.2 单级压缩制冷的实际循环 2.3 工况与性能
2.1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
2.1.1 系统与循环 2.1.2 压焓图及温熵图 2.1.3 制冷循环过程在压焓图和温
熵图上的表示 2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循
环的热力计算
（2-3）
(3) 节流过程： w 0, q 0
h4 h5
（2-4）
（4）蒸发过程： w 0
q0 h1 h5 h1 h4 （2-5）
为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环 的性能， 采用下列一些性能指标。
(1)单位制冷量 q0
单位制冷量可按式（2-5）计算。单位制
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
q0 r0 (1 x5 )
(2-6)
由式（2-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单
位制冷量就越大。
(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
(3)理论比功 w0
(2-7)
对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来 说，理论比功可表示为
w0 h2 h1
(2-8)
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
3 4
B C
5D
T
2
1A
2
4 Tk
3
5
T0
1
单级蒸气压缩式 制冷系统图 A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器
q0 s
理论循环在T-s图上的表示
2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热 力计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器都可以单 独作为一个控制体进行分析。
w
h
h h
q
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行 的状态变化存在如下关系：
q h w
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0 w h2 h1
(2)冷凝过程： w 0
（2-2）
qk h2 h4
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
v T
s
p
h
x T
s
温熵图
等温线----水平线； 等熵线----垂直线；
等压线----两相区内是水平线；过热蒸气区 为向右上方弯曲的倾斜线；过冷区可用饱和 线代替。
等焓线----过热区和两相区内为向右下方倾 斜的实线；过冷液体区可近似用同温度下的 饱和液体的焓值代替；
等容线----向右上方倾斜的虚线；
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向 大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度 大小而定。
2.1.3 制冷循环过程在压焓图 和温熵图上的表示
3 4
B C
5D
p
2 1A
单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
4
pk 3 2
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.1.1系统与循环
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
①制冷剂液体在低压（低温）下蒸发， 成为低压蒸气
②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 器中低压、冷凝器中高压，是整个
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
p
T
4
pk 3 2
5
p0 1
q0 w
h
2 4 Tk 3
5 T0 1 q0
b
as
理论循环在p-h图和T-s图上的表示
（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝 温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被 冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都 是定值
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随 制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变
的。
(4)单位冷凝热
qk
单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中 放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝 热包括显热和潜热两部分
qk h2 h3 h3 h4 h2 h4 (2-9)
比较式（2-5）、（2-8）和（2-9） 可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理 论循环，存在着下列关系
0 h1 h4 1 h1 h4 Tk T0
c h2 h1 Tk 1 h2 h1 T0
T0
(2-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷系数。热力完善度愈大，说明该循
环接近可逆循环的程度愈大。
2.2单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2.2.1 液体过冷对循环性能的影响 2.2.2 蒸气过热对循环性能的影响 2.2.3 气-液热交换器对循环性能的影响 2.2.4 不凝性气体的存在对循环性能的影响 2.2.5 单级压缩实际制冷循环的热力计算
qk q0 w0
(2-10)
(5)制冷系数 0
对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，
制冷系数为
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
(2-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条
件下：
制冷系数愈大
经济性愈好
(6)压缩终温 t2
影响到制冷剂的分解和润滑油结炭。
(7)热力完善度
单级压缩蒸气制冷机理论循环的热 力完善度按定义可表示为
系统的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
2.1.2 压焓图和温熵图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
等熵线----向右上方倾斜的实线；
等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；
第2章单级蒸气压缩制Байду номын сангаас循环
2.1 单级压缩制冷的理论循环 2.2 单级压缩制冷的实际循环 2.3 工况与性能
2.1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
2.1.1 系统与循环 2.1.2 压焓图及温熵图 2.1.3 制冷循环过程在压焓图和温
熵图上的表示 2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循
环的热力计算
（2-3）
(3) 节流过程： w 0, q 0
h4 h5
（2-4）
（4）蒸发过程： w 0
q0 h1 h5 h1 h4 （2-5）
为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环 的性能， 采用下列一些性能指标。
(1)单位制冷量 q0
单位制冷量可按式（2-5）计算。单位制
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
q0 r0 (1 x5 )
(2-6)
由式（2-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单
位制冷量就越大。
(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
(3)理论比功 w0
(2-7)
对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来 说，理论比功可表示为
w0 h2 h1
(2-8)
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
3 4
B C
5D
T
2
1A
2
4 Tk
3
5
T0
1
单级蒸气压缩式 制冷系统图 A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器
q0 s
理论循环在T-s图上的表示
2.1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热 力计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器都可以单 独作为一个控制体进行分析。
w
h
h h
q
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行 的状态变化存在如下关系：
q h w
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0 w h2 h1
(2)冷凝过程： w 0
（2-2）
qk h2 h4
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
v T
s
p
h
x T
s
温熵图
等温线----水平线； 等熵线----垂直线；
等压线----两相区内是水平线；过热蒸气区 为向右上方弯曲的倾斜线；过冷区可用饱和 线代替。
等焓线----过热区和两相区内为向右下方倾 斜的实线；过冷液体区可近似用同温度下的 饱和液体的焓值代替；
等容线----向右上方倾斜的虚线；
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向 大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度 大小而定。
2.1.3 制冷循环过程在压焓图 和温熵图上的表示
3 4
B C
5D
p
2 1A
单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
4
pk 3 2
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.1.1系统与循环
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
①制冷剂液体在低压（低温）下蒸发， 成为低压蒸气
②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 器中低压、冷凝器中高压，是整个
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化 很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交 换
p
T
4
pk 3 2
5
p0 1
q0 w
h
2 4 Tk 3
5 T0 1 q0
b
as
理论循环在p-h图和T-s图上的表示