第6章_热泵-制冷装置循环
热泵工作原理
热泵工作原理热泵是一种能够从低温环境中提取热量并将其传递到高温环境中的装置。
它利用热力学原理和制冷循环来实现这一过程。
热泵系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置组成。
1. 压缩机：热泵系统中的压缩机是关键组件之一。
它通过压缩制冷剂，将其压缩成高压高温的气体形态。
这个过程需要消耗一定的能量。
2. 蒸发器：蒸发器是热泵系统中的换热器，它与外部环境接触，从低温环境中吸收热量。
在蒸发器中，制冷剂由高压气体变成低压气体，同时吸收外部环境的热量。
这个过程中，制冷剂从液态变成气态。
3. 冷凝器：冷凝器也是热泵系统中的换热器，它与高温环境接触，将热量传递给高温环境。
在冷凝器中，制冷剂由气态变成液态，同时释放热量。
这个过程中，制冷剂从气态变成液态。
4. 节流装置：节流装置是热泵系统中的控制装置，它用于调节制冷剂的流量和压力。
通过节流装置的作用，制冷剂在压力的变化下完成相态的变化。
热泵工作原理的基本过程如下：1. 制冷剂在低温环境中的蒸发器中吸热，从液态变成气态。
2. 压缩机将制冷剂压缩成高压高温的气体。
3. 高温气体通过冷凝器与高温环境接触，释放热量，从气态变成液态。
4. 节流装置控制制冷剂的流量和压力，使其回到低温环境的蒸发器，重新开始循环。
热泵系统利用这个循环过程，从低温环境中吸热，经过压缩和冷凝释放热量，将热量传递到高温环境中。
通过这种方式，热泵可以实现从低温到高温的热量传递，达到制热或制冷的目的。
热泵具有以下优点：1. 高效节能：热泵系统利用环境中的热量进行工作，相比传统的电加热或燃气加热，能够节约大量能源，降低能源消耗和运行成本。
2. 环保低碳：热泵系统不直接燃烧燃料，减少了二氧化碳等温室气体的排放，对环境友好。
3. 多功能：热泵系统不仅可以提供供暖和制冷，还可以用于热水供应和地热利用等领域。
4. 可再生能源利用：热泵系统可以利用环境中的可再生能源，如空气、地热和水源等，实现能源的可持续利用。
总结起来，热泵工作原理是通过压缩制冷剂，将热量从低温环境中吸收并传递到高温环境中的一种热力学循环过程。
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。
热泵的工作原理
热泵的工作原理热泵是一种利用热能传递原理来完成制冷或供暖的装置。
它可以通过循环工作流体来将热能从一个系统传递到另一个系统，使得低温的系统温度升高，高温的系统温度降低。
下面将详细介绍热泵的工作原理。
1. 环境中的热能采集：热泵最常见的使用场景就是从环境中采集热能，通常是从空气、地下或地下水中采集热能。
这是通过吸收器（蒸发器）来完成的，吸收器中有一种工质（制冷剂）流动。
当制冷剂流过吸收器时，它会吸收环境中的热能并蒸发。
2. 压缩蒸发液体：在吸收器中蒸发后，制冷剂成为气体，然后通过压缩机被压缩为高压蒸汽。
压缩的过程会使得温度升高。
3. 热能释放：高压蒸汽会被输送到释放器（冷凝器），释放器中有一种传热介质（如空气或水）流动。
当高压蒸汽在释放器内流动时，它会放出热能，从而使得传热介质的温度升高。
4. 冷却冷凝液：高压蒸汽在释放热能后会逐渐冷却成为高压液体。
这个过程是通过冷却器（凝汽器）来完成的，冷却器中有一种传热介质（如空气或水）流动。
高压液体在冷却器中流动时，会吸收环境中的热量，冷却并凝结为高压液体。
5. 膨胀到低压液体：经过冷却的高压液体会进入膨胀阀（节流装置），流经膨胀阀后，其压力会降低，从而变成低压液体。
在这个过程中，液体的温度会下降。
6. 循环重复：低压液体再次进入吸收器（蒸发器），循环过程再次开始。
通过循环工作流体的不断流动，热泵可以将热能从一个较低温度的系统中提取，并传递给一个较高温度的系统。
热泵的工作原理基于热力学中的能量平衡原理，通过不断把环境中的热能转移到需要加热的系统中，在冷气季节则是相反的操作，将热能从需要冷却的系统传递到环境中。
这种热能传递的方式，使得热泵能够高效地完成供暖和制冷的任务。
需要特别注意的是，热泵的工作需要消耗一定的电力来驱动压缩机和循环泵等设备的运行，因此在使用热泵时需要考虑到其能源消耗和运行成本。
另外，热泵的工作效果也会受到环境温度的影响，对于环境温度较低的地区，热泵的供暖效果可能有所下降。
空气调节用制冷技术课后部分习题答案
空气调节用制冷技术课后部分习题答案制冷技术作业第一章 蒸汽压缩式制冷的热力学原理 练习题-6 (1) 压焓图hl g PR22(2) 中间压力MPa 11.00=p ; MPa 4.1=k pMPa 39.04.111.00=⨯=⋅=k m p p p(3)各状态点主要参数低压压缩机质量流量kg/s 2010.020039286.310810rL =-⨯=-==h h q M φφ低压压缩机实际输气量/s m 402.000.202010.031rL rL =⨯=⋅=v M V 由中间冷却器能量平衡，得()()69rb 75rL h h M h h M -=-kg/s 0451.02010.0237402200237rL 6975rb =⨯--=--=M h h h h M kJ/kg 4190451.0201.0402.0451*******.0rb rL 9rb 2rL 3=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h高压压缩机实际输气量()()/s .0165m 0067.0.04510201.033rb rL rH =⨯+=⋅+=v M M V(3)循环的理论耗功率()()()KW46.015352461.0322010.034rb rL 12rL th2th1th =⨯+⨯=-⋅+⋅+-⋅=+=h h M M h h M P P P第二章 制冷剂与载冷剂 练习题-2高温制冷剂为低压制冷剂，有R11, R123, R718, 适用于空调系统中温制冷剂为中压制冷剂，有R22, R717, R134a, R600, 适用于冷藏，空调系统 低温制冷剂为高压制冷剂，有R744, 适用于复叠制冷低温级，跨临界循环第三章 制冷压缩机 练习题-3 (1) 压焓图hl g PR22(2) 各状态点主要参数kg/s 0402.0237411745111r1=-=-==h h q M φφkg/s 0864.02373991478222r2=-=-==h h q M φφkJ/kg 403.086400402.0399.086404110402.02192611=+⨯+⨯=+⋅+⋅=M M h M h M h压缩机理论输气量()()()/s m 0173.02453.0/52.31245.00-44.80.09680.086400402.03V 121h =⨯⨯+=+=ηv M M V(3)压缩机理论输入功率()()()KW 502.9547864.00402.0012r2r1th =⨯+=-⋅+=h h M M P 压缩机输入功率().4226KW 128.09.02453.0/352.10513.0948.0502.95em i thin =⨯⨯⨯-==ηηηP P制冷系数COP90.614226.12147in21=+=+=P COP φφ(4)()KW 0050.125402.0051_5r1th1=⨯=-⋅=h h M P056.48.09.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.17e m i th111=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP ()KW 016.8344.0864081_8r2th2=⨯=-⋅=h h M P764.18.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.314m m i th222=⨯⨯⨯-⨯==ηηηφP COP 628kW6.98.09.0)2453.0/352.10513.0948.0(8016.3.809.0)498.0/352.10513.0948.0(0050.1em i th1e m i th1in =⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯-=+=∑ηηηηηηP P P (5)第一类方案初投资小，运行费用高 第二类方案初投资大，运行费用低第四章 制冷装置的换热设备第五章 节流装置和辅助设备 练习题-1第六章 蒸气压缩式制冷装置的性能调节 练习题-2 (1) 已知()c e Q e ,e t t f Q = (1) ()c e P in ,in t t f P = (2) ()ain c Qc ,c t t f Q '= (3) ()w in e Qe ,e t tf Q '= (4) in in c P Q Q += (5)联立上述5式子，以t ain , t win 为已知量，其余参数Q e ,Q c ,P in ,t e ,t c 为未知量，可得到压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性()w in ain P in ,in t t f P ''= (6) ()w in ain Qe ,e t tf Q ''= (7)带入冷却水出水温度，消去冷却水进水温度，上式可写为，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w e ain P in ,in t M Q t f P (8) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+''=wout w eain Q e ,e t MQ t f Q (9) 上述两式中的Mw 可由该制冷机的名义工况和压缩-冷凝-蒸发器联合工作特性确定()()()in wout w win ain Qin wout w ew ,e t t c t t f t t c Q M -⋅''=-⋅=(10)将(10)带入(8-9)，(8-9)中以t ain , t wout 为已知数，P in , Q e 为未知数联立求解，可得到不同出水温度时，系统性能。
空气能热泵工作原理
空气能热泵工作原理空气能热泵是一种能够将低温热源中的热能转移到高温热源的装置。
它在各种工业和民用领域都有广泛的应用，例如家庭供暖、热水供应以及空调系统等。
本文将详细介绍空气能热泵的工作原理。
一、热泵循环系统空气能热泵主要由压缩机、换热器、膨胀阀和蒸发器等组成。
其中，压缩机负责提高制冷剂（一种特殊的工质）的压力和温度，使其变成高温高压气体。
换热器用于实现热交换，将低温的外界空气吸收的热能传递给制冷剂。
膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力，使其变成低温低压气体。
蒸发器则通过吸热作用，将制冷剂释放的热能传递给需要加热的介质。
二、制冷循环过程在制冷循环中，空气能热泵通过改变制冷剂在不同状态下的压力和温度，实现了从低温热源吸收热能并传递到高温热源的过程。
具体过程如下：1. 蒸发器：制冷剂以低温低压状态进入蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂吸收外界空气的热量，从而使其发生汽化，即从液体态变为气体态。
这一过程中，制冷剂的温度很低，从而能够吸收低温热源中的热能。
2. 压缩机：经过蒸发器后，制冷剂以气体态经过压缩机进一步增压和升温。
通过增加制冷剂的压力和温度，使其达到高温高压状态，为后续的传热过程提供动力。
3. 冷凝器：高温高压的制冷剂流入冷凝器。
在冷凝器中，制冷剂通过热交换的方式释放热能，将其传递给需要加热的介质。
同时，制冷剂经过冷凝过程，从气体态变为液体态。
4. 膨胀阀：通过膨胀阀的作用，制冷剂的压力和温度降低，使其变为低温低压状态，为下一次循环做准备。
三、热泵循环过程在热泵循环中，空气能热泵通过调整蒸发器和冷凝器之间的换热过程，实现了从低温热源吸收热能并传递到高温热源的过程。
具体过程如下：1. 蒸发器：与制冷循环一样，在蒸发器中，制冷剂吸收外界空气的热量，从而发生汽化。
这一过程中，制冷剂的温度仍然较低。
2. 压缩机：制冷剂以气体态进入压缩机，经过压缩机的作用，制冷剂的压力和温度增加，使其达到高温高压态。
3. 换热器：与制冷循环不同的是，在换热器中，制冷剂通过与需要加热的介质进行热交换，将热能传递给介质。
化工热力学6Chapter6蒸汽动力循环与制冷循环(New)
3.分析举例
Chapter 6.蒸汽动力循环与制冷循环 §6.1蒸汽动力循环
五、提高Rankine循环热效率的主要措施 (一)提高蒸汽的初参数即温度和压力 (二)提高冷凝器效率和尽可能降低冷却水的温度以便尽可能降低 乏汽压力 1.原理 （1）提高冷凝器效率目的是缩小工质与冷却水之间的传热温差 即缩小了传热推动力； （2）降低冷却水的温度的目的是在传热推动力不变的情况下降 低乏汽压力 2.限制 （1）冷凝器效率提高受冷凝器传热面积的限制即冷凝器投资的 限制； （2）冷却水的温度的降低受季节和地理位置的限制 (三)利用其它低温余热预热锅炉给水即提高锅炉进口的水温 原理：缩小工质在锅炉中与燃气之间的传热温差
6．汽耗率 SSC=m/N=60103/(2.045410466.87)=2.943 kg/(kWh)
10
1．例5-8 1.57MPa、484℃的过热水蒸气推动透平机作功，并在 0.0687MPa下排出。此透平机既不可逆也不绝热，输出的轴 功相当于可逆绝热膨胀功的85%。由于隔热不好，每kg蒸汽 有7.12kJ的热量散失于20℃的环境。此过程的理想功、损失 功和热力学效率。
四、计算举例
例 题 6-1(P135~137) 某 蒸 汽 动 力 循 环 按 朗 肯 循 环 工 作 , 锅 炉 压 力 为 4MPa, 产 生 440℃的过热蒸汽,乏汽压力为4kPa,蒸汽流量60吨/时，试按理想朗肯循环计 算①乏汽的干度;②汽轮机的理论功率;③水在锅炉中吸收的热;④水泵的理论 功率;⑤乏汽在冷凝器中放出的热;⑥循环的热效率;⑦循环的汽耗率。
NTid=m(h1h2)/3600=60103(3307.12079.87)/3600=2.0454104 kW 4．泵功率 NP=m(h4h3)/3600=60103(125.472121.46)/3600=66.87 kW
小型制冷装置课件
2、小型制冷装置的发展趋势
厦门市居民生活用电实行分档累进递增的阶 梯电价，按户月均用电量分三档。第一档月用电 量0千瓦时-200千瓦时，电费价格为每千瓦时 0.4983元，第二档月用电量201千瓦时-400千瓦 时，电费价格为每千瓦时0.5483元，第三档月用 电量401千瓦时及以上，电费价格为每千瓦时 0.7983元，合表用户为每千瓦时0.5330元。
2、小型制冷装置的发展趋势
高效节能：我国从2005年3月1日起正式实施《能 源效率标识管理办法》，要求在冰箱和家用空调 器上贴上“中国能效标识”标签，内容包括生产 者、产品规格型号、能源效率等级、能源消耗量 和执行的能源效率国家标准编号。
提高产品设计水平：目前，家电产品的人性化设 计和与住宅相结合的趋势越来越明显，如嵌入式 电冰箱，能够达到与厨房装修风格的完美统一。
2、小型制冷装置的发展趋势
智能电网将是一个使可再生能源得以优化利用， 并使环境得以最大程度保护的解决方案。智能电网 能够察觉系统组成部分所出现的过载现象，并能够 变更电流的路程，以降低过载，防止潜在的停电。 该项目中一项主要的技术验证内容是对住宅用户的 智能化管理——需求响应。
需求响应型家电产品的低碳效益主要体现在提 高电网的运行效率、减少备用电站和备用输配电系
房间空调器能源效率等级
比。EER应用于定频空调。 ② 制冷季节能源消耗效率SEER：制冷季节期间，
空调器进行制冷运行时从室内除去的热量总和与 消耗电量的总和之比。SEER用于变频空调。
③ 全年能源消耗效率APF：空调器在制冷季节和 制热季节期间，从室内空气中除去的冷量与送入 室内的热量的总和与同期间内消耗电量的总和之 比。 APF应用于变频空调。
2、小型制冷装置的发展趋势
制冷原理与装置
2、制冷剂的特性与选择
说明：从最早的乙醚、到氨、到氟利
昂、到现在的环保制冷剂，制冷剂对 制冷技术的发展有很大的影响。 3、制冷设备的结构及特点
说明：制冷设备是制冷技术在实际工
程中，实现制冷目的的关键所在。制 冷设备结构性能的好坏，对制冷装置 的影响是显而易见的。
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火箭推力系统与高能物理 所有大型的发射的飞行器均使用液氧作氧 化剂；宇宙飞船的推进也使用液氧和液氢； 观察研究大型粒子加速器产生的粒子的氢泡 室要用到液氢。
LHC-CERN 27km超导磁 体过冷态超 流氦冷却
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第一章 制冷的热力学基础
§1-1 相变制冷 ★ §1-2 绝热膨胀制冷 ★ §1-3 制冷热力学特性分析 ★
1951年半导体制冷技术的开发、应用为制
冷技术又开拓了一个新领域，它对卫星、 激光、航天技术等高科技的进一步发展， 提供了一定的技术保证。
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四、国内发展概况（简介） 解放前冷库容量不足三万吨。解放后有
了较大的发展，1954年研制成功第一台 制冷压缩机，1959年冷库容量达到35万 吨，1967试制成功蒸汽喷射式制冷机， 1968年第一台吸收式制冷机问世，1971 年第一台螺杆式式制冷压缩机问世， 1982年冷库容量达到250万吨。
等）为工质，通过对其压缩，然后对这些高
压气体进行绝热膨胀（或绝热放气），从而
获得温度很低的液化气体。
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三、制冷技术的研究内容 1、各种制冷方法、制冷原理和制冷系统
说明：制冷方法很多，简介普冷范围常用
的四种制冷方法，重点讲解蒸汽压缩式制 冷的基本原理、制冷循环及其热力计算方 法、制冷剂的特性与选择以及制冷设备的 结构特点和传热计算。制冷系统在本课程 的设备部分作总体介绍，详细内容留待后 续课程《制冷装置设计》讲解。
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15
回热器 3 5 1
冷却器
冷却水 2
在T-s图上： 环境温度为T0 当 冷库额定温度为Tc 不带回热时循环为12341 T1=Tc; T3=T0 理想回热时 T1=T3=T0 T3=T1=Tc 回热循环应为1253411 冷库中过程41并不改变
膨胀机 4 冷库 1
1 . 004 ( 258 193 . 81 ) 64 . 45 kJ/kg
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23
循环所消耗的净功w0等于过程12与过程34的技术功之差
w 0 ( h 2 h1 ) ( h 3 h 4 ) c P ( T 2 T1 T 3 T 4 )
4
1
理论循环中各过程理想化为：
1-2——压缩机中绝热（定熵）压缩；
v 空气压缩制冷循环
s
2-3——冷却器中定压冷却（至环境温度T0）； 3-4——膨胀机中绝热（定熵）膨胀（回收功）； 4-1——冷库中定压吸热（升温至冷库额定温度Tc） 制冷循环为逆向、耗功循环
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⑶ 空气压缩制冷循环的制冷系数
第6章 热泵-制冷装置循环
§6.1 绪言
热泵-制冷机循环——以消耗机械能为代价， 从低温热源取热（制冷） 热泵-制冷机循环为逆向循环 制冷系数
COP q2 wnet
供暖系数
COP ' q1 wnet
热泵的工作目的是供暖
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2
逆卡诺循环是最理想的热泵-制冷机循环 卡诺制冷机 制冷系数 C 卡诺热泵 供暖系数 ' C
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⑵ 蒸汽压缩制冷循环
蒸汽压缩制冷循环工作过程理想化为： 12——饱和蒸汽绝热压缩成过热蒸汽
234——过热蒸汽定压冷凝成饱和液体 45——饱和液体节流降压降温成湿蒸汽 51——液相工质定压汽化制冷后成饱和 蒸汽完成循环 ·冷凝器中制冷工质用冷却水冷却； T4=T0
T
2
T0 Tc
循环的放热量（排向环境大气）
q 1 q 23 h 2 h 3
T 3 1 q1=q23 2
循环的吸热量（制冷量，取自冷库）
q 2 q 41 h1 h 4
4
循环的净功
w net q 1 q 2 ( h 2 h 3 ) ( h1 h 4 ) ( h 2 h1 ) ( h 3 h 4 )
冷库 1
2
压缩机
各设备进、出口处的状态标为： 压缩机进口 1； 压缩机出口 2 冷却器进口 2 冷却器出口 3 膨胀机进口 3 膨胀机出口 4 冷库进口 4 冷库出口 1
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6
⑵ 空气压缩制冷理论循环
空气压缩制冷装置以空气 为制冷剂 定温吸、放热过程都难于 实现——代之以定压过程
P
3 2 2 T T0 Tc 3 1 4 P
4 5
3 1 s
蒸汽压缩制冷循环
·压缩过程终压P2等于T0的对应饱和蒸汽压； ·冷库中制冷工质的温度T5=T1=Tc；
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0
蒸汽压缩制冷循环
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⑶ 蒸汽压缩制冷循环的演变由来
制冷工质的定压汽化和凝结过程 即定温过程，从热力学意义上说 逆卡诺循环73467应可实现 不过从技术上讲 ·73——两相压缩难于实现
1 . 004 ( 383 . 39 258 288 193 . 81 ) 31 . 32 kJ/kg
循环的制冷系数为
q2 w0 64 . 45 31 . 32 2 . 057
第7次作业：11-1、11-3
（第3版12-1、12-3）
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压缩机 2 2
回热式压缩空气制冷装置 T T0 Tc 3 5 1 4 s
1
3
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对两个循环分别有
T3 T4
T3' T4
T2 T1
T2' T1 '
两式相除
T1=T3=T0 T3=T1=Tc
T3 T3' T1 ' T1 T2 T2'
T T0 Tc 3 3 1 4 s 5 2 2
q2=q41
s
循环的制冷系数
q2 q1 q 2
压缩机耗功
膨胀机回收功
h1 h 4 ( h 2 h 3 ) ( h1 h 4 )
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h1 h4 (h2 h3 ) (h1 h4 )
视空气为定比热容理想气体，有
c p ( T1 T 4 ) c p ( T 2 T 3 ) c p ( T1 T 4 )
蒸汽压缩制冷循环
循环的耗功量
w net ( q 1 q 2 ) ( h 2 h 4 ) ( h1 h 4 ) ( h 2 h1 )
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h1 h4 h2 h1
wnet h2 h1
T 2
h1取决于冷库的温度Tc h2和h4取决于环境温度T0 一定环境下 冷库温度要求愈低
T 2 T1 ( T4 T3 ( P2 P1 P1 P2
k 1 k 1
2
T
)
k
( 273 15 )(
4 1
1 .4 1
)
1 .4
383 . 39 K
T0 Tc
3 1 4
)
k
( 273 15 )(
1 4
1 .4 1
)
1 .4
193 . 81 K
s
循环的制冷量
q 2 q 41 h1 h 4 c P ( T1 T 4 )
ε π 1
k 1 k
1
T1 T 2 T1
s
由于T2 >T3
c >
有效工作温度范围(Tc,T0)内,逆卡诺循环的制冷 系数大于压缩空气制冷循环
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⑸ 增压比 对空气压缩制冷循环的影响
①增压比 与制冷系数的关系
ε π
1
k 1 k
空气压缩制冷循环的制冷系数 仅取决于增压比 增压比 愈大循环的制冷系数 愈小
T0 Tc
4 5
3 1 s
制冷系数愈小，同样制冷量下耗功愈大 为合理、节约用能，冷库温度应按需要定在适度水平上
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例：如图所示空气压缩制冷循环，已知t3=15℃，t1=15℃， P1 = 0.1MPa，P2=0.4MPa。计算该循环的制冷量q2、循环的 净功w0，以及制冷系数。设cp=1.004 kJ/(kg∙K)，k=1.4 解： 过程12、34为绝热过程，有
——装置欲有一定制冷能力，须有较大空气流量
此外，从循环制冷系数与制冷能力这对矛盾体看来 ——欲有理想的制冷系数，须有更大的流量 装置笨重、庞大，tc> -50℃的普冷系统极少采用 空气压缩制冷循环实行回热时可以采用透平式压气机 装置在气体液化等深冷工程中得到应用
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②回热式空气压缩制冷循环
C
1 T1 T2 1 1 1
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T
T2 T1 T 2
T1——环境温度 T2——冷库温度
c
b
T1 T2
d 逆卡诺循环
a s
T1 T1 T 2
T1——室内温度 T2——环境温度
T2↓
↓
'C
T2 T1
T1↑
↓
3
制冷能力是衡量制冷装置工作性能的重要指标 制冷能力——制冷装置单位时间从冷库中吸取的热量 通常使用单位： kJ/h，kW ，或W
( T1 T 4 ) ( T 2 T 3 ) ( T1 T 4 )
ε
1 T 2 T3 T1 T 4 1
T 2 (1 T1 (1
1 T3 T2 T4 T1 ) ) 1
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由绝热过程12、34
T3 T4 T2 T1 ( P2 P1
k 1
吸附式制冷 半导体制冷 „„
当前世界上绝大多数制冷装置属采用低沸点物质 作制冷剂的压缩蒸汽制冷 低沸点物质汽化潜热较大，制冷能力强
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5
§6.2 空气压缩制冷循环
⑴ 空气压缩制冷装置
装置中的基本设备有： 压缩机 冷却器 膨胀机 冷库 连接起来构成整个制冷装置
冷却器 3 膨胀机 4
冷却水
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⑷ 蒸汽压缩制冷循环的制冷系数
循环的吸热量
q 2 q 51 h1 h 5 h1 h 4
T 2
循环的放热量
q 1 q 234 h 2 h 4
T0 Tc 4 5
3 1
s
循环的制冷系数
q2 q1 q 2 h1 h 4 ( h 2 h 4 ) ( h1 h 4 ) h1 h 4 h 2 h1
回热器 3 5 1 冷 水
系统中增设回热器
膨胀机
冷却器 却 2
装置的工作过程： ·从冷库出来的空气1； ·首先进入回热器；
4 冷库 1
压缩机
回热式压缩空气制冷装置
·回热至状态1后送入压缩机中； ·压缩至状态2后送入冷却器冷却到状态5；
·冷却器出来的空气在回热器中继续冷却至状态3；
·然后进入膨胀机中膨胀作功并降温至状态4； ·低温空气重新进入冷库吸热完成循环
2
T3 T2
T4 T1
k 1
T T0 Tc 3 1