蒸气压缩式热泵热力计算报告
蒸气压缩式制冷的热力学原理
P0
T0 0 4' 4 1'
q0
1
b' b a' a s
蒸气压缩式制冷的理论循环的T－s图
➢采用干压缩代替了湿压缩，一方面增加了制冷量， 但另一方面压缩机功耗也增加，导致制冷系数亦 有所下降。 ➢其降低的程度，称为过热损失。
T
3
Tk
T0 0 4'
Pk
qk 2' 2
Wc
P0
4 1'
q0
1
b' b
a' a s
➢ 蒸气压缩式：
R
max
c
计算制冷效率或热力完善度时，必须： (1)计算实际制冷循环的制冷系数或热力系数 (2)计算理想循环的制冷系数或热力系数 (3)计算制冷效率或热力完善度
制冷系数与热力完善度比较
➢ 制冷系数ε和热力完善度η都是反映实际制冷循 环经济性的指标。但二者的含义不同。
✓ ε只是从能量转换的角度，反映制冷循环中收 益能与补偿能在数量上的比值，不涉及二者的 能量品位。
3 40℃
2
(3) 计算状态点4的参数值； (4) 根据压焓图确定状态点4的
4' 4 4℃ 1
参数值；
(5) 进行热力计算。
0
h
状态点4的参数值计算： h4=xh1+(1-x)h4´
x4
h4 h1
h4' h4'
v4=x4v1+(1-x4)v4´
v4=v4´ + x4 (v1 - v4´ )
x4h h 1 4 h h 4 4''1 34 9 .6 .46 0 42 261 1 ..5 58 8 5 50.138
蒸汽压缩式制冷的热力学原理
上一页 下一页 返回
表6-3-1会计分录(代记账凭证)
上一页 下一页 返回
表6-3-1会计分录(代记账凭证)
上一页 下一页 返回
表6-3-1会计分录(代记账凭证)
上一页 下一页 返回
第四节 液体过冷、蒸汽过热及回热循环
• 二、蒸汽过热循环
• 蒸汽过热是指制冷剂蒸汽的温度高于蒸发温度的状态.两者温度之差 称为过热度,用Δt-r表示.具有蒸汽过热的循环就称为蒸汽过热循环.图 １-７为蒸汽过热循环的压焓图.图中１-２-３-４-１为基本理论循环, 而１-１′-２′-２-３-４-１为有过热的循环.其中,１-１′为制冷剂蒸汽的 过热过程,１′-２′为压缩机中的压缩过程,２′-２-３为冷凝器中的冷却 、冷凝过程.
返回
表6-2-1 2009年12月初有关资料
下一页 返回
表6-2-1 2009年12月初有关资料
上一页 下一页 返回
表6-2-1 2009年12月初有关资料
上一页 返回
表6-2-2大华工厂2009年11月各损益类 账户累计发生额
返回
表6-3-1会计分录(代记账凭证)
下一页 返回
表6-3-1会计分录(代记账凭证)
饱和蒸汽线的交点来确定. • 点２:制冷剂离开压缩机(进入冷凝器)的状态.由通过１点的等熵线与
压力为pk 的等压线的交点来确定.
空调用制冷技术-第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理
制冷循环的分析工具
lgp-h图
1点、2线、3区 Pressure 6等值线 分析与计算工具 Throttle
valve
Receiver
Condenser
qk wc
Compressor
T-s图
同上
Evaporator
qo
Enthalpy
T-S图
一点、 二线、 三区、 五态、 六等。
P-h图
蒸气压缩式：
R
max
c
计算制冷效率或热力完善度时，必须： (1)计算实际制冷循环的制冷系数或热力系数 (2)计算理想循环的制冷系数或热力系数 (3)计算制冷效率或热力完善度
热力完善度
工作在相同温度区间的不可逆循环的实际制冷 系数ε与可逆循环εc的制冷系数的比值： c
制冷技术的应用发展方向
现在世界制冷技术的发展主要表现在： 新型制冷工质的研究（节能，环保：工质的替 代，R12-R134a,R22-R407c,R410a） 新型制冷原理与系统的研究和开发（吸收、吸 附式制冷系统的发展） 蓄冷技术与集中供冷 制冷设备规模不断扩大（大容量机组，几千kw） 计算机技术在制冷中的应用（制冷装置的自动 化水平:智能化，网络化，信息化）
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。
制冷方法与分类
按照制冷原理，制冷技术可分为以下几种方法：
（1）相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的 融化或升华过程从被冷却物体吸取热量以制取冷量。这类制冷方 法有蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式、吸附式制冷等。 （2）气体绝热膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀即可达到较低的温 度，令低压气体复热即可制取冷量。 （3）气体涡流制冷：高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷 两股气流，利用冷气流的复热即可制冷。 （4）热电制冷：令直流电通过半导体热电堆，即可在一端产生冷 效应，在另一端产生热效应。 （5） 磁制冷：利用磁热效应的制冷方式，绝热退磁制冷。 （6） 化学制冷： （7）氦稀释制冷等。
第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理概要
第4章 制冷技术第一节 蒸气压缩式制冷的热力学原理1、蒸气压缩式制冷的工作原理任何液体在沸腾过程中将要吸收热量，液体的沸腾温度（即饱和温度）和吸热量随液体所处的压力而变化，压力越低，沸腾温度也越低。
而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。
只要根据所用制冷液体（称制冷剂）的热力性质，创造一定的压力条件，就可以在一定范围内获得所要求的低温。
要实现制冷循环必须要有一定的设备，而且要以消耗能量作为补偿。
蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备，以消耗机械功作为补偿，对制冷剂的状态进行循环变化，从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。
研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的，是为了分析影响制冷循环的各种因素，寻求节省制冷能耗的途径。
2、 理想制冷循环——逆卡诺循环逆卡诺循环是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。
逆向循环是一种消耗功的循环，制冷循环就是按逆向循环进行的，在温—熵或压—焓图上，循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。
逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热（等熵）过程组成，是一种理想循环。
逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环，它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。
虽然逆卡诺循环无法实现，但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷循环具有重要的指导意义。
3、逆卡诺循环必须具备的条件利用液体气化制冷的逆卡诺循环必须具备的条件是：高、低温热源温度恒定；工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差；工质在流经各个设备时无内部不可逆损失；膨胀机输出的功为压缩机所利用。
作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。
4．制冷系数ε制冷循环常用制冷系数ε表示它的循环经济性能，制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。
对于逆卡诺循环而言：)())(()(00000'-''=-'-'-'='=T T T S S T T S S T w q k b a k b a c c ε 从公式可知，逆卡诺循环的制冷系数c ε仅与高、低温热源温度有关，而与制冷剂的热物理性能无关。
蒸汽压缩制冷
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（2-3）为制冷剂冷凝过程，4-5（3-4）为节流过程，5-1（4-1）为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q 2和理论功w 之比：ε= q 2/w = ( h 1-h 4) / (h 2-h 1) （6-1）2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q 0与实际消耗的电功率N 之比：εγ= Q 0/N =εηｉηｍηｄηｍ０(6-2)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1/2～2/3。
三、试验方法由式 ⑴和式⑵可知为测定理论制冷系数和实际制冷系数，应在试验中进行一下各项的测量。
1. 测定各状态的焓h 1、h 2 和h 4，为此，需测量1,2,4点的压力和温度，然后在工质 的LgP-h 图上查得h 1、h 2 和h 4数值。
压力值用压力表测量，各点温度用水银温度计测量。
2. 制冷机实际消耗的功率用功率表测出电机消耗的电功率N(KW)即可。
3. 有效制冷能力Q 0的测定：本实验用水在蒸发器中交换的热量来确定。
Q0 = mzC (tZ1-tZ2) (6-3)式中：m为流过蒸发器的水流量（㎏/s），Ｃ为水的比热（ＫＪ／㎏℃），t Z1和tZ2为水流进、出口的温度℃。
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
制冷技术 单级蒸气压缩式制冷循环
理论制冷循环与理想循环(逆卡诺循环）相比有两个特点
1.用膨胀阀(节流机构）代替膨胀机
2.干压缩代替湿压缩 汽液分离 蒸气过热
利：防止液滴进入压缩机气缸，产生液击、冲缸事故，损坏压缩机。 油裂解结碳
弊：造成压缩机排气温度升高，导致 轴承烧坏
1.蒸汽压缩式制冷循环的实现－四大部件的作用
逆卡诺循环实现的困难
1）压缩过程在湿蒸气区中进行的，危害性很大。（ 什么是湿压缩，湿压缩的危害？？）
2）膨胀机等熵膨胀不经济，不现实。因此，在实际 蒸气压缩式制冷循环中采用膨胀阀（也称节流阀 ）代替膨胀机。
3）无温差的传热实际上是不可能的。因为冷凝器和 蒸发器不可能有无限大的传热面积。所以实际循 环只能使蒸发温度低于被冷却物体的温度，冷凝 温度高于冷却剂的温度。
1.85
2)已知R22的压力为0.1MPa，温度为10℃。求该状 态下R22的比焓、比熵和比体积。
2.1单级蒸汽压缩式制冷的理论循环 1.蒸汽压缩式制冷循环的实现－四大部件的作用； 2.压焓（lgp-h)图和温熵(T-S)图； 3.在特性图上表示制冷循环； 4.理论制冷循环计算。
计算题
有一逆卡诺循环，其被冷却物体(冷源）的温度恒 定为5℃，热源温度为40℃,求其制冷系数。
有一理想制冷循环，被冷却物体(冷源）的温度恒 定为5℃，环境介质(热源）的温度为25℃，两个传 热过程的传热温差均为5℃，试问： a) 逆卡诺循环的制冷系数为多少？ b) 当考虑传热温差时，制冷系数又是多少?
计算题
两台制冷机的冷热源温度同为T0=260K，Tk=300K ，其制冷系数为E1=5.0，E2=4.0，试问哪台制冷机 的经济性好？若两台制冷机的冷热源温度不同：分 别为T01=260K，Tk1=300K， T02=240K， Tk2=300K，试问哪台制冷机的经济性好？
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图
膨胀阀具有自动调节功能，在蒸发器温度高的时候开启量孔大，温度低时，膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体排入大 气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒（制冷剂）时不让压缩机工作以保护压缩机的.
必须选定参考机组 考察多联机EER、COP与参考机组 的TEER、TCOP（包含水泵、风机 盘管的耗功），确定经济性作用域 与参考机组的能效水平和连接管的 保温效果有关
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
25
经济性作用域
3 4
2 2’
1 1’
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
“制冷空调技术提高与创新”继续教育讲座
第二讲 蒸汽压缩式制冷/热泵系统的压焓图与
性能图
清华大学 王宝龙
2019/7/25
1
提纲
预备知识 压焓图（lgp-h图）的应用 制冷装置的性能图及其应用 总结
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
2
第一节 预备知识
2019/7/25
3
水泵与热泵（制冷机）的原理对比
<100
室内机与室外机之间的高差Z [-90，36]
<200 [-140，64]
室内机组之间的高差ΔZ
<50
<100
室内、外机组之间管长应L
<100
<200
热泵型 室内机与室外机之间的高差Z [-33，36] [-56，64]
- 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)。
蒸气压缩式热泵热力计算报告
一、题目
某空气/水热泵系统，其制热时的工作条件为：空调用供热水进、出口温度分别为26︒C、40︒C，蒸发器进口空气的干球温度为16︒C，冷凝器出口液体过冷度为6︒C，蒸发器出口气体过热度为10︒C。
压缩机的理论输气量V h=35 m3/h，输气系数λ=0.8，指示效率ηi=0.85，机械效率ηm=0.9。
工质为R134a。
EES程序及计算结果
t_s1=26 "供热水进口温度"
t_s2=40 "供热水出口温度"
t_ein=16 "蒸发器进口空气干球温度"
deltat_c=6 "冷凝器出口液体过冷度"
deltat_e=10 "蒸发器出口气体过热度"
V_h=35 "压缩机理论输气量"
lambda=0.8 "输气系数"
eta_i=0.85 "指示效率"
eta_m=0.9 "机械效率"
deltat=8 "冷凝器侧和蒸发器侧传热温差"
t_e=t_ein-deltat "蒸发温度"
t_c=(t_s1+t_s2)/2+deltat "冷凝温度"
t_g=t_c-deltat_c "过冷温度"
t_1=t_e+deltat_e "吸气温度"
t_0=t_e
x_0=1
p_0=pressure(R134a,t=t_0,x=x_0)
p_1=p_0
h_1=enthalpy(R134a,t=t_1,p=p_1)
v_1=volume(R134a,t=t_1,p=p_1)
s_1=entropy(R134a,t=t_1,p=p_1)
t_6=t_c
x_6=0
p_6=pressure(R134a,t=t_6,x=x_6)
p_2=p_6
s_2=s_1
h_2=enthalpy(R134a,p=p_2,s=s_2)
t_3=t_g
p_3=p_6
h_3=enthalpy(R134a,t=t_3,p=p_3)
h_4=h_3
q_e=h_1-h_4 "单位质量吸热量"
w_0=h_2-h_1 "单位理论压缩功"
w_e=w_0/eta_i/eta_m "单位实际压缩功"
q_h0=h_2-h_3 "单位理论制热量"
q_h=q_e+w_e "单位实际制热量"
G=V_h/3600*lambda/v_1 "工质循环流量"
Qh=q_h*G "热泵制热量"
P_e=w_e*G "压缩机轴功率"
COP_h=q_h/w_e "热泵实际制热系数"
二、变工况热泵性能分析
1、改变工质种类
表1 热泵性能随工质种类的变化
工质种类单位质
量吸热
量
（kJ/kg）
单位理
论压缩
功
（kJ/kg）
单位实
际压缩
功
（kJ/kg）
单位理
论制热
量
（kJ/kg）
单位实
际制热
量
（kJ/kg）
工质循
环流量
（kg/s）
热泵制
热量
（kW）
压缩机
轴功率
（kW）
热泵实际
制热系数
R134a 163.5 21.72 28.39 185.2 191.8 0.14 26.86 3.975 6.757 R22 172.4 23.37 30.55 195.7 202.9 0.2001 40.61 6.113 6.643 R142b 186.6 24.12 31.53 210.7 218.1 0.0656 14.31 2.068 6.917
三、变工况热泵性能分析
1、变蒸发器进口空气干球温度
表1 热泵性能随蒸发器进口空气干球温度的变化
蒸发器进口空气干球温度（ C）
单位质量吸热量
（kJ/kg）
单位理论压缩功
（kJ/kg）
单位理论制热量
（kJ/kg）
制热系数图1-1
图1-2 单位理论压缩功随蒸发器进口空气干球温度的变化
图1-3 单位理论制热量随蒸发器进口空气干球温度的变化
单
位
质
量
吸
热
量
蒸发器进口空气干球温度
单
位
理
论
压
缩
功
蒸发器进口空气干球温度
单
位
理
论
制
热
量
蒸发器进口空气干球温度
图1-4 制热系数随蒸发器进口空气干球温度的变化
2、变供热水进口温度
表2 热泵性能随供热水进口温度的变化
变供热水进口温度（ C）单位质量吸热量
（kJ/kg）
单位理论压缩功
（kJ/kg）
单位理论制热量
（kJ/kg）
制热系数图2-1 单位质量吸热量随蒸发器进口空气干球温度的变化
制
热
系
数
蒸发器进口空气干球温度
单
位
质
量
吸
热
量
供热水进口温度
单
位
理
论
压
缩
功
供热水进口温度
图2-2
单
位
理
论
制
热
量
供热水进口温度
图2-3 单位理论制热量随供热水进口温度的变化
制
热
系
数
供热水进口温度
图2-4 制热系数随供热水进口温度的变化
3、变冷凝器出口液体过冷度
表 3 热泵性能随冷凝器出口液体过冷度的变化
（ C ）
（kJ/kg ）
单位理论压缩功（kJ/kg ）
单位理论制热量（kJ/kg ）
制热系数
图3-1 单位质量吸热量随冷凝器出口液体过冷度的变化
图3-2 单位理论压缩功随冷凝器出口液体过冷度的变化
单位质量吸热量 单位质量吸热量
冷凝器出口液体过冷度 冷凝器出口液体过冷度
冷凝器出口液体过冷度 单 位 理论压缩功
图3-3 单位理论制热量随冷凝器出口液体过冷度的变化
图3-4 制热系数随冷凝器出口液体过冷度的变化
4、蒸发器出口气体过热度
表3 热泵性能随冷凝器出口液体过冷度的变化
（ C）
（kJ/kg）
单位理论压缩功
（kJ/kg）
单位理论制热量
（kJ/kg）
制热系数单
位
理
论
制
热
量
冷凝器出口液体过冷度
制
热
系
数
冷凝器出口液体过冷度
单位质量吸热量
蒸发器出口气体过热度
单
位
质
量
吸
热
量
蒸发器出口气体过热度
图4-1 单位质量吸热量随蒸发器出口气体过热度的变化单
位
理
论
压
缩
功
蒸发器出口气体过热度
图4-2 单位理论压缩功随蒸发器出口气体过热度的变化
单
位
理
论
制
热
量
蒸发器出口气体过热度
图4-3 单位理论制热量随蒸发器出口气体过热度的变化
制
热
系
数
蒸发器出口气体过热度
图4-4 制热系数随蒸发器出口气体过热度的变化。