制冷工程讲义

REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程
制冷循环--逆向卡诺循环
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程
制冷循环--逆向卡诺循环
REFRIGERATION ENGINEERING
制冷工程
制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
常用制冷剂性质 氟利昂
(3) R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）
沸点-40.8℃，凝固点-160℃。 毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。 溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥 器。 部分与矿物润滑油互溶。 化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。 对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。
常用制冷剂性质
氨
沸点-33.3℃，凝固点-77.9℃ 单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小 毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2 氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味 氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤 氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量 以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小 系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸 氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出 在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外)
（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 （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
系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%
常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶 不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。
九，运行调节
属于HCFC类制冷剂，要被限制和禁止使用。
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制冷工程
制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
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制冷循环--逆向卡诺循环
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
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蒸气压缩制冷循环热力学原理
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工作原理：
压缩机将从蒸发器来的低压制冷剂蒸气进行 压缩，变成高压、高温蒸气；
进入冷凝器，受到冷却剂空气或水的冷却放
CFCl3
CF2Cl2 CF3Br CHF2Cl CH2F2 CH4 C2HF3Cl 2 C2HF5
m=1,n=0,x=1
m=1,n=0,x=2 m=1,n=0,x=3,z=1 m=1,n=1,x=2 m=1,n=2,x=2 m=1,n=4,x=0 m=2,n=1,x=3 m=2,n=1,x=5
R11
图2-16理论循环在T-s图（a）和lnp-h图（b）上的表示
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：
dq dh dw
（2-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。对上式积 分可以得到整个过程的表达式 ：
q h w
（2-2）
按照式（2-1）和式（2-2），单级压缩蒸气制 冷机循环的各个过程有如下关系： q0称为单位制冷量，习惯上取为正值，在T-s 图上用面积1-5-b-a-1代表，而在lg p-h图上 则用线段5-1表示。
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蒸气压缩制冷循环
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R12 R13B1 R22 R32 R50 R123 R125
四氟乙烷
乙烷 丙烷
C2H2F4
C2H6 C3H8
m=2,n=2,x=4
m=2,n=6,x=0 m=3,n=8,x=0
R134a
R170 R290
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制冷剂性能、选择和替代
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1→2 绝热可逆压缩 3→4 绝热可逆膨胀
2→3 等温冷凝过程 4→1 等温蒸发过程
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制冷循环--逆向卡诺循环
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沸点-11.73℃，凝固点-160℃。 毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。 与矿物润滑油能很好互溶，与其他物质的化学 相溶性很好，与水的溶解性很差。
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制冷剂性能、选择和替代
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蒸气压缩制冷循环
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简单单级蒸气压缩式制冷的理论 循环计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基 础上的： （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
常用制冷剂性质 氟利昂
(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）
毒性非常低，不可燃，安全。
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与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类 化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥 和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。
常用制冷剂性质
.碳氢化合物
(2) R290（丙烷 C3H8）
沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和
容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及
安全特性均与R600a相似。
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制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型
常用制冷剂性质 氟利昂 (1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2） 沸点-29.8℃，凝固点-158℃。 无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。
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蒸气压缩制冷循环
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制冷剂性能、选择和替代
属于HCFC类制冷剂，要被限制和禁止使用。
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制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 氢化合物
(1) R600a（异丁烷 i-C4H10）
作为制冷剂应符合的要求
只有在工作温度范围内能够汽化和凝 结的物质才有可能作为制冷剂使用。
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制冷剂性能、选择和替代
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节
(1) 工作温度范围内有合适的压力和压力比。 蒸发压力≧大气压力 冷凝压力不要过高 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大
(2) 单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。
(3) 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 (4) 等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化 或制冷剂自身在高温下分解。
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制冷循环--逆向卡诺循环
一，制冷循环 二，制冷设备 三，蒸汽压缩制冷 四，冷库热工计算 五，冷藏、冻结系统 六，制冷管路 七，食品保鲜 八，机组选型 九，运行调节