第三章 制冷工质
合集下载
第三章 制冷
(Tk - T0)↓,ε ↑ → 但Tk ↓受环境条件限制；T0 ↑不利于传热。
二、制冷循环工作参数的确定
1、蒸发温度（T0）：随制冷剂的不同而不同。
空气载冷: T0比冷库空气温度低8～12℃; 盐水载冷: T0比盐水温度低4～6℃。 2、冷凝温度（Tk）：由冷凝器型式、冷凝介质的温度决定。 水冷却: Tk=t+(4～5℃)
例2、在氨蒸气压缩制冷循环中，蒸发温度和冷凝温 度分别为-20℃和20℃，制冷量为20冷吨(日
本)。氨在冷凝器中的放热速率为100kJ/s，氨
回热循环：将蒸发器产生的低温低压蒸汽与节流 前的液体工质进行热交换。
1、既可减轻或消除吸汽管道中的有害过热，又能使液 态制冷剂过冷。 2、制冷剂过冷，将增加循环的制冷量△ q0 ，但功耗 也增大△W，其制冷系数是否提高，视具体操作条 件和制冷剂种类而异。 3、当Tk=30℃，T0在普通制冷温度范围内时，对F-12 采用回热循环是有利的；对于氨是不利的；F-22 介于两者之间，即制冷无大的变化。
233 Tk 273 T2 273 T0 299 Tk 273 T0 273 Tk
预热 系数 排气 温度 冷凝 温度
立式： b=0.001 温度℃
立式压缩机：
ηm — 机械效率。指示功率Ni与轴功率Nz之比。机械摩擦损失。
m
Ni Nz
m 0.8 ~ 0.95
ηD — 传动效率。轴功率Nz与实际功率N之比。传动机构的完 善程度。 传动效率ηD 的取值：
(t为冷凝器排水温度，进出水的温差取2～3℃)
空气冷却: Tk=t’+(8～12℃) (t’为冷凝器排气温度) (立、卧式、淋激式冷凝器）
3、压缩机的吸汽温度（T1）：为控制过热点温度。 低压蒸汽过热有害，使压缩机功耗↑，可通过控制冷凝温 度，回收一部分过热能量。 吸汽温度取决于回汽的 过热度 。若不考虑回汽 的过热,则T1≈T0,实际上, 自蒸发器的低压蒸汽进 压缩机前将在吸汽管中 吸收周围空气的热量,温 度升高,比容增大,叫蒸汽 过热。
制冷工质引射式减压原理及其技术应用
Ｒ１４ 制冷 工 况 特性 ， 出改 进 后 新 型 制 冷 系 统 的 优 越 性 能 ， 提 高制 冷 系 统 的 能 量 利 用 效 率 。对 制 冷 ３ ａ的 得 即 和 空 调 系 统节 能研 究 具 有一 定 的指 导 意义 。 关键词 制冷 ； 射 式 减 压 ； 率 ； 缩 ／ 引 炯效 压 喷射 ； 能 节
随 着 经 济 的 发 展 和 人 民生 活 水 平 的不 断 提 高， 空调 系统 已成 为许 多建 筑 中必 备 的设 施 ， 因 也
此带 来 了建 筑 能 耗 的 急 剧 增 长 ， 终 导 致 能 源 的 最
能 和制 冷量 的双 重 损 失［ 。笔 者 基 于 降低 节 流 过 ３ ］ 程 的不 可逆 损 失 ， 高 制 冷 系 统 的 能 量 利 用 率 的 提 目的 ， 用制 冷工 质 引 射式 减 压 原 理 与 技 术 ， 节 采 对 流 部分 进行 改 进 ， 对 系统 做 出完 善 的热 力 学 分 并 析 。研 究得 出 的结 论 对 提 高 制 冷 机 组 Ｃ ＯＰ 值 具
ｏ ｈ ｅ ｒｇ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｉｈ ｈ ｓ ｃ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｃ ｉ ｅ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｒｇ ｒ ｔｏ ｎ ｉ ｆｔ ｅ ｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｔ ｉ ｉｅ ｔｖ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｏ ｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｒ ｉ
Ｒｅｒｇｒｎ ｊｃｏ ｙ ｅｄ ｃ ｍｐ ｅｓｏ ｒｎ ｉｌ ａ ｄｉ ｐ ｌ ａｉｎ ｆｉｅａ ｔ ｅｔｒｔｐ ｅｏ ｒｓｉｎｐ ｉｃｐｅ ｎ ｓａ ｐｉ ｔ ｅ ｔ ｃ ｏ
Ｘｉ ｏ ｇ ｉ ｅ Ｈ ｎ ｘ Ｗ ａ ｇ Ｃｈ ｎ ｙ ｎ ｎ ｅｇ ａ ｇ
（ ｅｅ ｎ ｒ ｌ ａ ｈ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｈ ｆｉ Ｇｅ ｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ） Ｍ ｔ
随 着 经 济 的 发 展 和 人 民生 活 水 平 的不 断 提 高， 空调 系统 已成 为许 多建 筑 中必 备 的设 施 ， 因 也
此带 来 了建 筑 能 耗 的 急 剧 增 长 ， 终 导 致 能 源 的 最
能 和制 冷量 的双 重 损 失［ 。笔 者 基 于 降低 节 流 过 ３ ］ 程 的不 可逆 损 失 ， 高 制 冷 系 统 的 能 量 利 用 率 的 提 目的 ， 用制 冷工 质 引 射式 减 压 原 理 与 技 术 ， 节 采 对 流 部分 进行 改 进 ， 对 系统 做 出完 善 的热 力 学 分 并 析 。研 究得 出 的结 论 对 提 高 制 冷 机 组 Ｃ ＯＰ 值 具
ｏ ｈ ｅ ｒｇ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｉｈ ｈ ｓ ｃ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｃ ｉ ｅ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｒｇ ｒ ｔｏ ｎ ｉ ｆｔ ｅ ｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｔ ｉ ｉｅ ｔｖ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｏ ｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｒ ｉ
Ｒｅｒｇｒｎ ｊｃｏ ｙ ｅｄ ｃ ｍｐ ｅｓｏ ｒｎ ｉｌ ａ ｄｉ ｐ ｌ ａｉｎ ｆｉｅａ ｔ ｅｔｒｔｐ ｅｏ ｒｓｉｎｐ ｉｃｐｅ ｎ ｓａ ｐｉ ｔ ｅ ｔ ｃ ｏ
Ｘｉ ｏ ｇ ｉ ｅ Ｈ ｎ ｘ Ｗ ａ ｇ Ｃｈ ｎ ｙ ｎ ｎ ｅｇ ａ ｇ
（ ｅｅ ｎ ｒ ｌ ａ ｈ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｈ ｆｉ Ｇｅ ｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ） Ｍ ｔ
第三章-单级蒸汽压缩式制冷循环
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
一、制冷系统与循环过程 1.制冷系统的组成 2. 制冷系统的循环过程 压缩过程 冷凝过程 节流过程 蒸发过程
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
二、压焓图和温熵图
1.压焓图
一点：临界点C 三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、
压缩机的压缩过程为等熵压缩；
制冷剂通过膨胀阀的节流过程为等焓过程； 制冷剂在蒸发和冷凝过程中为定压过程，且没有传热温差，即制冷剂的冷 凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。
制冷剂在各设备的连接管道中流动没有流动损失，与外界不发生热量交换。
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
4. 单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上的表示 1-2：压缩过程 2-3：冷凝过程 3-4：膨胀过程
剂分配的均匀性，影响制冷效果。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
6. 蒸发器 假定不改变蒸发器出口制冷剂的状态，为了克服制冷剂在蒸发器中的 流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，从而提高了蒸发过程中 的平均蒸发温度，使传热温差减小，要求的传热面积增大，但对循环的 性能没有什么影响。如果假定不改变蒸发过程中的平均温度，那么蒸发 器出口制冷剂的压力应稍有降低，压缩机吸气比容增大，压缩比增大， 压缩机比功增加，制冷系数下降。
3．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2. “有效过热”性能分析
(1) 单位比功w0增大，单位质量制冷量q0增大， 单位容积制冷量增大，制冷系数的大小与制冷剂 性质有关； (2) 如果给定制冷量Q0，则质量流量qm减小，容
1 1'
lg p 3 pk 2 2'
p0 4
制冷设备维修工中级第三章课件
种工作模式。
第一节 空调器概述
制热模式是设有微电脑控制的冷暖两用空调器的一种工作模式。 (12)除湿模式与循环风模式 除湿模式是空调器发挥除湿功能时的一 种工作模式。 除湿模式的工作方式有两种：一种是降温除湿，另一种是升温除湿。 (13)热泵型模式与电热型模式 利用热泵原理制热是一种节能的取暖 方式。 电热型空调器制热时能耗比相对较大，其单位制热量所消耗的电能比 约为1，即用2000W功率的加热器，制热量最大值为2000W，因此不经 济。
(2)阀体部分 如图3-10所示为膨胀阀的中间部分，它由垫块、传动 杆、阀针孔、阀针座组成。 (3)手动调节部分 如图3-10所示为膨胀阀的下部分，它由弹簧、调 节垫块、调节杆组成。 膨胀阀的自动调节原理：膨胀阀的膜片上有几个作用力控制着膜片的 位移量，如图3⁃11所示为膨胀阀膜片的受力情况。
图3-11 热力膨胀受力
第二节 空调器的制冷系统
1)传感部分的工质压力p，它作用在膜片的内面积上，其压力的大小 随着感温包的温度所对应的压力决定。 2)蒸发压力p0，它作用在膜片的外面积上，其压力与蒸发器内的蒸发 压力相等或接近。 3)弹簧预紧的等效压力pw，通过传动杆而传递到膜片的外面积上，其 压力大小由调节杆整定。 4)冷凝压力pk，作用在阀针上，抵制了一部分弹簧力，因其阀针表面 积甚小，其受力微小。 5)膜片位移变形时产生的弹性力pm。 6)顶杆在传动杆孔内在移动时的摩擦力pw1其阻力相对微小。
第一节 空调器概述
(11)按空调器的安装方式不同分类 固定安装式、可移动安装式。 (12)按空调器的电源分类 空调器使用的电源为单相或三相，国内采 用额定频率为50Hz单相交流电额定电压为220V，三相交流电额定电压 为380V。
第一节 空调器概述
第一节 空调器概述
制热模式是设有微电脑控制的冷暖两用空调器的一种工作模式。 (12)除湿模式与循环风模式 除湿模式是空调器发挥除湿功能时的一 种工作模式。 除湿模式的工作方式有两种：一种是降温除湿，另一种是升温除湿。 (13)热泵型模式与电热型模式 利用热泵原理制热是一种节能的取暖 方式。 电热型空调器制热时能耗比相对较大，其单位制热量所消耗的电能比 约为1，即用2000W功率的加热器，制热量最大值为2000W，因此不经 济。
(2)阀体部分 如图3-10所示为膨胀阀的中间部分，它由垫块、传动 杆、阀针孔、阀针座组成。 (3)手动调节部分 如图3-10所示为膨胀阀的下部分，它由弹簧、调 节垫块、调节杆组成。 膨胀阀的自动调节原理：膨胀阀的膜片上有几个作用力控制着膜片的 位移量，如图3⁃11所示为膨胀阀膜片的受力情况。
图3-11 热力膨胀受力
第二节 空调器的制冷系统
1)传感部分的工质压力p，它作用在膜片的内面积上，其压力的大小 随着感温包的温度所对应的压力决定。 2)蒸发压力p0，它作用在膜片的外面积上，其压力与蒸发器内的蒸发 压力相等或接近。 3)弹簧预紧的等效压力pw，通过传动杆而传递到膜片的外面积上，其 压力大小由调节杆整定。 4)冷凝压力pk，作用在阀针上，抵制了一部分弹簧力，因其阀针表面 积甚小，其受力微小。 5)膜片位移变形时产生的弹性力pm。 6)顶杆在传动杆孔内在移动时的摩擦力pw1其阻力相对微小。
第一节 空调器概述
(11)按空调器的安装方式不同分类 固定安装式、可移动安装式。 (12)按空调器的电源分类 空调器使用的电源为单相或三相，国内采 用额定频率为50Hz单相交流电额定电压为220V，三相交流电额定电压 为380V。
第一节 空调器概述
制冷原理与设备第三章思考题
制冷原理与设备第三章思考题、习题参考答案1.单级蒸汽压缩式制冷的理论循环工作过程单级蒸汽压缩式制冷系统主要有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大件组成。
1)压缩过程：压缩机是制冷系统的心脏。
压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的低压低温的制冷剂蒸汽，保持蒸发器的低压汽化条件。
同时将抽出的低压低温蒸汽压缩成高压高温的过热蒸汽输送到冷凝器。
在这个过程中压缩机需要做功。
2）冷凝过程：高压高温的过热蒸汽在冷凝器中把热量传给环境介质，制冷剂被冷却凝结成高温高压饱和液体，进入膨胀阀。
3）节流过程：高温高压饱和液体经过膨胀阀节流变为低温低压湿饱和蒸汽，进入蒸发器。
4）蒸发过程：进入蒸发器的低温、低压液体吸收被冷却物热量得到制冷目的，制冷剂汽化（沸腾）为低温低压蒸汽。
2.制冷剂压焓图和温熵图基本内容1）压焓图一点：临界点C三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。
八线：饱和液线x=0、饱和蒸气线x=1、无数条等干度线x、等压线p（水平线）、等焓线h（垂直线）等熵线s、等比体积线v、等温线t等温线：在图中为点化线，在过冷区为垂直线，在湿区为水平线（并且与定压线重合），在过热曲为向下弯曲的曲线。
等焓线：在图中为实线。
在过热区为向右下弯曲的曲线比等比体积线v的斜率大。
越往右下的等熵线熵值越大。
比等比体积线v：图中为虚线。
在过热区向下弯曲的曲线。
愈往下的等比容线，比容愈大。
过程热量：在图中可以用横坐标的长度代表。
2）温熵图一点：临界点三区：气相区、液相区、湿蒸气区五态：过冷液体、饱和液体、湿蒸气、饱和蒸气、过热蒸气八线：等温线、等熵线、饱和蒸气线、饱和液体线、等干度线、等容线、等压线、等焓线。
①饱和液体线X=0：由于过冷液体线密集在X=0线附近，所以饱和液体表示两种状态：过冷液体和饱和液体。
②等压线：在过冷区为向右下方弯曲的曲线，在湿区为水平线和等温线重合；在过热区为向右上方弯曲的曲线。
单级蒸汽压缩式制冷循环上
2．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
一、实际循环与理 论循环的差异
制冷剂在管道及设 备内流动是存在阻 力损失，并与外界
存在热量交换
在蒸发器和冷凝器 处存在传热温差， 即制冷剂的冷凝温 度高于冷却介质温 度，蒸发温度低于 被冷却介质的温度
离开蒸发器和进入压 缩机的制冷剂蒸气往
往是过热蒸气
1
6
2
实际循
冷凝器面积F×（1.05-1.1），制冷剂 与冷却水逆向流动；
3）冷凝器下部设置再冷却器，冷 却水先流入再冷却器在流入冷凝器。
4）制冷系统中设置回热器，采用 回热循环
5意义：增大单位质量制冷量，单位功耗不变，从
而提高制冷系数。
2．2 单级蒸气压缩式制冷的实际循环
6. 实际运行中过冷度选择
➢制冷循环中过冷度一般取3℃左右 ➢虽然过冷循环提高了制冷循环的制冷系数，但采用液体 过冷必须增加工程初投资和设备运行费用，因此在选用时 应进行全面技术经济分析比较。
LOGO
第三章 单级蒸气压缩式制冷循环
制冷原理与设备
主要内容
在绪论中我们了解到，制冷是人为将热 量从低温物体传向高温物体，在这个逆向 传 热过程中，必须要有一个能量补偿，蒸 汽压 缩式制冷是以消耗机械能为补偿条件 ，借助 制冷工质的状态变化将热量从温度较低的物 体不断地传给温度高的环境介质。在本章， 我们将学习制冷工质在制冷循环中发生怎样 的状态变化，这些变化带来多少热量和能量 的转移。
（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。
2．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 4. 单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上的表示
1 制冷压缩机压缩过程 2 制冷压缩机冷凝过程 3 制冷压缩机膨胀过程 4 制冷压缩机蒸发过程
第三章 制冷工质
2）R22
R22（二氟一氯甲烷，CHF2Cl）属于HCFC类制冷剂，已进入被限制和禁止使 用的进程中，但目前仍是较常用的中温制冷剂。在相同的蒸发温度和冷凝温度 下，R22比R12的压力要高65%左右。R22的沸点为-40.8℃，凝固点-160℃。它 在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量与氨差不多，比R12要大。压缩终温介 于氨和R12之间，能制取的最低蒸发温度为-80℃。 R22无色、无味、不燃烧、不爆炸、毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷剂， 安全分类为A1。它的传热性能与R12差不多，流动性比R12好，溶水性比R12稍 大，但仍然属于不溶于水的物质。对R22的含水量限制在0.01%以内，制冷系统 内应装设干燥器。 R22化学性质不如R12稳定，它对有机物的膨润作用更强，密封材料可采用氯乙 醇橡胶。 R22对金属与非金属的作用与R12相似，其泄漏特性也与R12相似。 R22能够部分地与矿物润滑油相互溶解，而且其溶解度随着矿物润滑油的种类 及温度而变。矿物润滑油在R22制冷系统各部分中产生不同的影响。在冷凝器 中，矿物润滑油将溶解于R22液体中，不易在传热表面形成油膜而影响传热。 在贮液器中，R22液体与油形成均匀的溶液而不会出现分层现象，因而不可能 从贮液器中将油分离出来。在蒸发器中，随着R22的气化，气液分离不可避免， 为防止润滑油存积下来，要注意回油设计。当压缩机启动时，曲轴箱内的压力 降低到蒸发压力，油中的R22会大量蒸发出来，使油起泡，这将影响油泵的工 作。所以较大容量的R22制冷机，在起动前需先对曲箱内的润滑油加热，让R22 先蒸发掉。
氟里昂的结构特性
氟里昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称 其分子通式为Cm Hn Fx CLy Brz, 简写符号为R(m-1) (n+1) (x) B(z)。 氟里昂的理化性质具有一定的规律性 含氢（H）原子多，可燃性强；
第三章 制冷工质
18
非共沸混合制冷剂
•简写符号为R4( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始 若构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分含 量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别 1、最初是研究出于节能目的，在蒸发和冷凝过程中由于温 度是变化的，减少了冷凝过程和蒸发过程中的传热温差， 提高循环的热力完善度 2、降低制冷循环压缩比，使单级压缩制冷循环获得更低的 蒸发温度 3、使用非共沸制冷剂的制冷装置发生制冷剂泄漏时，剩余 在系统中的混合物的浓度就会改变，需要通过计算来确定 两种制冷剂的冲灌量。这是使用非共沸混合制冷剂比较麻 烦的一个方面。
26
2.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。 在水中溶解度小，系统里应严格限制含水量，一般规定不得 超过0.001% ，应设干燥器。 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。 对天然橡胶和塑料有膨润作用。
16
分子通式：CmHnFxClyBrz
简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)
4. 混合溶液 （混合制冷剂）
概念 ：由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解
而成的混合物。
类型：
①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变，
气液相组分相同。
命名：R5**
**为发现的顺序：R500、R501、R502„„ R509
R12 m=1,n=0,x=2 m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1 R22 m=1,n=1,x=2 R32 m=1,n=2,x=2 R50 m=1,n=4,x=0 R123 m=2,n=1,x=3 m=2,n=1,x=5 m=2,n=2,x=4 m=2,n=6,x=0 m=3,n=8,x=0 R125 R134a R170 R290
非共沸混合制冷剂
•简写符号为R4( )( ) 括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始 若构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分含 量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别 1、最初是研究出于节能目的，在蒸发和冷凝过程中由于温 度是变化的，减少了冷凝过程和蒸发过程中的传热温差， 提高循环的热力完善度 2、降低制冷循环压缩比，使单级压缩制冷循环获得更低的 蒸发温度 3、使用非共沸制冷剂的制冷装置发生制冷剂泄漏时，剩余 在系统中的混合物的浓度就会改变，需要通过计算来确定 两种制冷剂的冲灌量。这是使用非共沸混合制冷剂比较麻 烦的一个方面。
26
2.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。 在水中溶解度小，系统里应严格限制含水量，一般规定不得 超过0.001% ，应设干燥器。 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。 对天然橡胶和塑料有膨润作用。
16
分子通式：CmHnFxClyBrz
简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)
4. 混合溶液 （混合制冷剂）
概念 ：由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解
而成的混合物。
类型：
①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变，
气液相组分相同。
命名：R5**
**为发现的顺序：R500、R501、R502„„ R509
R12 m=1,n=0,x=2 m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1 R22 m=1,n=1,x=2 R32 m=1,n=2,x=2 R50 m=1,n=4,x=0 R123 m=2,n=1,x=3 m=2,n=1,x=5 m=2,n=2,x=4 m=2,n=6,x=0 m=3,n=8,x=0 R125 R134a R170 R290