提高压缩蒸汽制冷循环制冷效率的途径及分析----安全3班第五组
探讨提高空调系统制冷能力的方法
部分蓄冷空调是通过冷机和蓄冰装置联合满足设计日峰值时段的负荷需要,可按冷机优先和释冷优先两种运行控制策略供冷。因此，在对部分蓄冷式制冷系统的主机容量的计算相当复杂，需要根据空调具体的运行模式进行计算；合理的选择空调主机的容量，能够在一定程度上减轻空调器的体积，提高空调制冷系统的总体运行效率。
在空调的日常运转过程中，它的制冷系统会产生一种低压力、低温度的制冷剂蒸气，这种蒸汽会进入空调的压缩机，然后通过压缩机的处理，转变成为一种高压、高温的过热蒸气，随着管带进入冷凝器；与此同时，室外的空调的外侧风扇进行工作，将室外的空气吸入冷凝器并带走冷凝器内过热蒸气的热量，使高温、高压的过热制冷剂蒸气变为高压液体。之后，高压液体通过节流部件，在节流部件的节流、降压的作用下，高压液体流入蒸发器蒸发为气体，同时带走周围的热量，此时，通过室内的侧风扇的作用将室内空气带入蒸发器与蒸发器内的制冷剂发生热交换作用。室内空气在蒸发器内完成热交换作用之后被排放到室内，室内外空气不断的进行循环流动，进行热交换，从而达到降温的目的。
参考文献
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关键词：空调制冷系统提高效率适用方法
空调的使用越来越普遍，我们在享受空调带来的方便舒适的同时，也被其系统上的一些不足之处所困扰，例如其制冷效果。空调制冷效率不仅仅会对空调的使用期限产生影响，同时也会影响我们的生活质量，如何提高空调的制冷效率值得我们关注。
一、空调制冷系统工作原理
通常情况下，我们所使用的空调都是由以下几个主要结构构成的：压缩机、换热器、四通阀、节流部件。中一个重要的部件便是冷凝器，即空调制冷系统的重要组成部分。
两级蒸汽压缩式制冷循环
两级蒸汽压缩式制冷循环两级蒸汽压缩式制冷循环是一种常用的制冷循环方式，广泛应用于家用空调、商用制冷设备等领域。
它通过两级压缩来提高制冷效果，实现更高的制冷效率和更低的能耗。
两级蒸汽压缩式制冷循环的工作原理是：首先，制冷剂在低温低压状态下经过蒸发器，吸收外界的热量并蒸发为低温低压蒸汽；然后，低温低压蒸汽被压缩机1压缩，提高其温度和压力；接着，高温高压蒸汽通过冷凝器，释放热量并冷凝为高温高压液体；最后，高温高压液体经过膨胀阀节流，降低其温度和压力，进入蒸发器进行下一轮的制冷循环。
两级蒸汽压缩式制冷循环相比单级蒸汽压缩式制冷循环具有以下优点：1. 提高制冷效果：通过两级压缩，制冷剂在第一级压缩机的压缩过程中，温度和压力得到了显著提高，使得制冷剂能够更好地吸收热量。
然后，经过第二级压缩机进一步提高温度和压力，使制冷剂在冷凝器中释放更多的热量。
这样，两级蒸汽压缩式制冷循环的制冷效果比单级蒸汽压缩式制冷循环更好。
2. 提高制冷效率：由于两级蒸汽压缩式制冷循环在两个压缩机之间增加了一个冷凝器，使得制冷剂在压缩过程中能够充分释放热量，提高制冷效率。
同时，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够减少制冷剂的凝结温度，使得制冷剂在蒸发器中的蒸发速度更快，提高制冷效率。
3. 减少能耗：两级蒸汽压缩式制冷循环通过提高制冷剂的温度和压力，减少了制冷剂在蒸发器和冷凝器中的温度差，从而降低了能耗。
此外，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够通过优化制冷剂的回热过程，减少回热损失，进一步降低能耗。
4. 提高制冷控制性能：两级蒸汽压缩式制冷循环通过两个压缩机的控制，能够更灵活地调节制冷剂的压力和流量，提高制冷控制性能。
这使得两级蒸汽压缩式制冷循环能够根据实际需要进行制冷功率的调节，提高制冷系统的稳定性和可靠性。
两级蒸汽压缩式制冷循环是一种高效、节能的制冷循环方式。
通过两级压缩，它能够提高制冷效果和制冷效率，降低能耗，并且具有较好的制冷控制性能。
在未来的发展中，随着科技的进步和制冷技术的不断创新，两级蒸汽压缩式制冷循环有望进一步提高制冷效率，减少能耗，为人们提供更加舒适和环保的制冷服务。
第五章 蒸汽压缩式制冷循环
三、常用制冷剂的特性
1、水（R718)
2ห้องสมุดไป่ตู้氨（R717）
氨属于无机化合物制冷剂，具有良好的 热力学性能，单位质量制冷量大。沸点：33.4℃.R717有较强的溶水性，对钢铁不腐 蚀，但含水时会腐蚀铜及其合金（磷青铜除 外），属于微溶于润滑油的制冷剂。缺点是 毒性大，有强烈的刺激性气味，会燃烧、会 爆炸。
（1）R12 分子式：CCl2F2 沸点：-29.8℃，凝固点-
155℃ （2）R22 分子式：CHClF2 沸点：-40.8℃，凝固点-
160℃ （3）R134a分子式： C2H2F4 沸点：-29.8℃，
凝固点-155℃
四、关于CFCS的替代 1、使用替代制冷剂的原因
O3+Cl→ClO+O2 ClO+O→Cl+O2 2、替代制冷剂时必须考虑的因素 （1）制冷剂在大气中存在的寿命； （2）臭氧损耗潜能ODP； （3）在逆使用的用途中，变暖影响总单量 TEWI；
具有液体过冷的制冷循环
二、吸气过热的影响
1、定义：制冷剂蒸气的温度高于同一压力下 的饱和蒸气温度称为过热。两者之间的温 差称为过热度。
2、p-h图
3、“无效”过热：制冷剂蒸气过热吸收的热 量全部来自蒸发器外。在实际制冷装置中， 为了减少有害过热，一般在吸气管道上包 扎一层隔热材料。
4、“有效”过热：制冷剂蒸气过热吸收的热 量全部来自蒸发器内被冷却介质。
主要用于大型制冷装置中。
3、氟利昂
氟利昂制冷剂是应用最广泛的制冷剂。 它无色、无味、不燃烧、毒性小。含氯原子 的氟利昂与明火接触产生剧毒的光气 （COCl2）渗透性强，单位容积制冷量小。
空气调节课后思考题答案
1、热泵循环的供热系数与制冷循环的制冷系数有何区别，二者有无联系？由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质（地下水、地表水、土壤和室外空气等）中储存的能量的重要途径。
制冷循环是通过制冷工质（也称制冷剂）将热量从低温物体（如冷库等）移向高温物体（如大气环境）的循环过程，从而将物体冷却到低于环境温度，并维持此低温，这一过程是利用制冷装置来实现的。
制冷循环和热泵循环原理是差不多的，制冷循环是将热量从低温物体移向高温物体；热泵循环是将低温热源吸热送往高温热源，是逆卡诺循环的。
供热系数,是指单位功耗所能放出的热量。
制冷系数，,是指单位功耗所能获得的冷量。
供热系数=制冷系数+1，因此供热系数永远大于1，而制冷系数可以大于、等于、小于1，一般情况下也大于1。
像一般市场空调的制冷系数都在2.5~5左右，它反映了输入功率与输出功率的比值，也就是cop。
2、分析说明提高蒸汽压缩式制冷装置性能系数的方法和途径。
COP=h1-h4/(h2-h1)提高蒸发温度：蒸发温度主要取决于制冷对象的温度要求，不能随意变动，但在制冷对象允许情况下，取较高的温度有利于提高循环的制冷系数。
一般温度比冷库温度低5~~10摄氏度，以保证传热温差需要。
增加过冷度：过冷度越大，制冷系数增加越多。
制冷剂离开冷凝器的温度取决于冷却介质的温度，过冷度一般很小。
降低冷凝温度：冷凝温度取决于冷却介质的温度，不能随意变动。
但在允许选择冷却介质的温度时，比如，冰箱、冰柜从提高制冷出发，应放置在房间温度较低的地方。
一般冷凝温度要高于介质温度低5~~7摄氏度，以保证传热温差需要。
调整适当的冷媒量、增大蒸发面积、3、制冷剂的命名方法(1)无机化合物无机化合物的简写符号规定为R7(), 括号代表一组数字，这组数字是该无机物分子量的整数部分。
(2)卤代烃和烷烃类: 烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2; 卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz(2m+2 = n+x+y+z) ，它们的简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。
如何提高压缩空气系统的效率
如何提高压缩空气系统的效率压缩空气系统是现代工业中广泛使用的能源设备之一、提高压缩空气系统的效率可以减少能源消耗，提高生产效率。
以下是一些提高压缩空气系统效率的方法：1.定期维护和保养：定期对压缩空气系统进行维护和保养是提高效率的关键。
维护包括更换滤清器、检查并修复漏气、清洁冷却系统等。
保养包括定期检查和维护压缩机、清洗冷却器等。
2.检查压力设定：检查和调整压缩空气系统的压力设定。
如果压力设定过高，将会浪费能源。
只需根据实际需要将压力设定在所需压力的最低值。
3.减少漏气：漏气是压缩空气系统效率低下的一个重要原因。
定期检查和修复漏气点可以显著提高系统效率。
使用超声波测漏仪可以更容易地检测漏气点。
4.减少阻力：合理设计和布置管道，减少管道的弯曲和长度，使用光滑的管道材料，以降低阻力，提高空气流动效率。
5.定期清洁冷却器：冷却器是压缩空气系统中的一个重要组成部分。
定期清洁和维护冷却器，保持其良好的散热性能，可以有效降低能源消耗。
6.使用高效节能的压缩机：根据实际需求选择合适的容量和类型的压缩机。
高效节能的压缩机可以提供更高效的压缩空气，并减少能源消耗。
7.使用可调速驱动器：可调速驱动器可以根据实际需求调整压缩机的运行速度，避免无谓的能源浪费。
8.合理安装和使用压缩空气设备：合理安装和使用压缩空气设备可以减少能源损失。
例如，避免将压缩机安装在热源附近，保持良好的通风和散热条件等。
9.使用余热回收技术：将压缩空气系统产生的余热回收利用，可以再利用这些热能，提高能源利用效率。
10.培训员工：定期培训员工，提高他们对操作和维护压缩空气系统的技能和知识，从而提高系统效率。
总之，提高压缩空气系统的效率需要综合考虑系统的设计、维护、操作和能源管理等多个方面。
通过定期维护和保养、减少漏气、合理调整压力设定、使用高效节能的设备等措施，可以显著提高压缩空气系统的效率，实现能源节约和生产效率的提高。
制冷系统的效率提升研究
制冷系统的效率提升研究随着人们生活水平的提高，空调已经成为了现代人生活中不可或缺的重要设备。
但是，随着气候变化和环保意识的不断提高，空调也成为了能源消耗和环境问题的焦点。
因此，如何提高空调制冷系统的效率，降低其能源消耗和环境负担，成为了制冷系统研发的重点。
一、制冷系统的热力学循环制冷系统的热力学循环包括了蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四个部分。
其中，蒸发器和冷凝器是热交换器，冷凝器和膨胀阀之间则是直管，通过调节膨胀阀的开度，可以控制制冷系统的制冷量和效率。
目前，传统的制冷系统一般使用的是蒸发温度低、冷凝温度高的制冷剂，如R22、R410a等。
这样的制冷剂需要消耗大量的能源来维持其正常的热力学循环，同时也会产生一些臭氧层消耗物和温室气体。
因此，为了提高制冷系统的效率和降低环境污染，研究改良制冷剂也成为了一个重要的方向。
二、新型制冷剂的研发新型制冷剂是指那些具有良好抗辐射、零臭氧消耗和低温室气体效应的制冷剂。
目前，研究人员已经开发出了一系列新型制冷剂，如R290、R600a、CO2等。
其中，R290（丙烷）是一种天然制冷剂，它具有良好的环保性能和高效能量利用率，因此，在一些国家已经被广泛应用。
而R600a（异丁烷）和CO2（二氧化碳）则是未来的发展方向，这两种制冷剂的臭氧消耗量和温室气体效应都极低，而且有着更高的制冷效率。
不过，这些新型制冷剂也因为其危险性和易燃性而受到一定的限制。
三、制冷系统的能效提高除了研究新型制冷剂，提高制冷系统的能效也是一个很重要的目标。
在提高能效的过程中，制冷压缩机的效率起到了关键性的作用。
压缩机的效率取决于其旋转速度，一般来说，压缩机的产生热量与其旋转速度成正比，因此，提高制冷系统的效率需要尽量降低压缩机的旋转速度。
目前，研究人员采用了一些新的技术，如无级变速技术和永磁同步电机技术，通过调节压缩机的转速，可以实现制冷系统的高效率运行。
除了提高压缩机效率，降低制冷系统的管道阻力和降低泄漏率也可以有效地提高能效。
蒸汽制冷原理
蒸汽制冷原理介绍蒸汽制冷是一种利用蒸汽进行制冷的技术。
与传统的制冷方式相比，蒸汽制冷具有环境友好和高效节能的优点。
本文将对蒸汽制冷的原理进行全面、详细、完整且深入地探讨。
工作原理蒸汽制冷利用了蒸汽的特性以及其与物质相互作用的原理进行制冷。
其工作原理如下：1.压缩：蒸汽制冷的第一步是将蒸汽通过压缩机进行压缩。
压缩机将蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，提高了其温度和压力。
2.冷凝：压缩后的蒸汽通过冷凝器，减压并降温，使其转变为高压液态。
3.膨胀：冷凝后的高压液体通过节流阀进行膨胀。
膨胀过程中，高压液体在节流阀的作用下减压，温度和压力均下降，进而形成低温低压的液态蒸汽或蒸汽-液体混合物。
4.蒸发：膨胀后的低温低压的液态蒸汽或蒸汽-液体混合物通过蒸发器进一步降温，吸收周围环境的热量，将热量传递到蒸汽中，从而使蒸汽蒸发成低温低压的蒸汽。
5.循环：低温低压的蒸汽再次经过压缩机进行循环，重复上述过程，从而实现制冷效果。
蒸汽制冷的应用蒸汽制冷广泛应用于各个领域，例如：冷库和冷藏箱蒸汽制冷被广泛应用于冷库和冷藏箱中，用于保鲜、储存食品和药品等物品。
蒸汽制冷可以实现低温和恒温的环境，从而延长物品的保存时间。
空调系统蒸汽制冷在空调系统中也有应用。
通过调节蒸汽的温度和压力，可以实现不同温度的空气供应，从而实现空调效果。
工业制冷工业领域中的一些制造过程需要低温环境，蒸汽制冷可以提供所需的制冷效果。
例如，某些化学反应需要在低温下进行，蒸汽制冷可以为这些过程提供所需的低温环境。
蒸汽制冷的优点相比传统的制冷方式，蒸汽制冷具有以下优点：•高效节能：蒸汽制冷利用了蒸汽的特性，具有高效节能的优点。
相比传统的制冷方式，蒸汽制冷能够更好地利用能源，降低能源消耗。
•环境友好：蒸汽制冷不使用氟利昂等对环境有害的物质，具有较好的环境友好性。
•温控效果好：蒸汽制冷可以实现精确的温度控制，适用于各种不同的制冷需求。
•安全性高：蒸汽制冷相对于其他制冷方式来说更加安全可靠。
蒸汽压缩式制冷解析
1）单位质量制冷量
q 0 h1 - h 4 h1 - h 3 401.555 - 243.114 158.441kJ/ kg
2）单位容积制冷量
q 0 158.441 qv 2426kJ/m3 v1 0.0653
3）质量流量
Q0 55 qm 0.347kg/s q 0 158.441
q' 0 h1 h4 ' w' h2 h1
与无回热循环1-2-3-4-5-1相比较，回 热循环的单位制冷量增大了
q0 h4 h4 h1 h1 c p0 t R
但单位功也增大了 h1 ) ( h2 h1 ) w0 w' w0 ( h2
4）制冷剂在设备及管道内流动时， 存在着流动阻力损失，且与外界有热 量交换。 5）实际节流过程不完全是绝热的等 焓过程，节流后的焓值有所增加。 6）制冷系统中存在着不凝性气体。
图3-9
实际循环在T-s图（a）和lg p-h图（b）上的表示
简化后的实际循环
Lg p
4-5表示制冷剂在冷凝压力下的过冷过程
三区：
气相区 液相区 两相区
五态：
八线：
3.2.3单级蒸气压缩式制冷的理论循环
1.单级理论循环的假设条件：
（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
例 题
例1-1 假定循环为单级蒸气压缩 式制冷的理论循环，蒸发温度t0=10℃，冷凝温度tk=35℃，工质为 R22，循环的制冷量Q0=55kW， 试对该循环进行热力计算。
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综合训练项目
提高压缩蒸汽制冷循环制冷效率的途径及分析
成员分工：
杨小增25（文献查询）
杨一帆26、张继丰27、周洋30（计算过程）张涛28、周洋30（结论分析）
周露函29（不足与展望）
周洋30（选题意义）
安全15-3班第五组
（一）选题意义
随着人们生活水平的提高,空调的使用日益广泛,建筑能耗也不断增加,能源问题日益突出。
节能已成为“十一五”期间的重要任务,其核心目标是在“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低。
与此同时,大量使用机械压缩式制冷系统带来电能消耗、环境污染问题也向人类可持续发展提出了挑战。
因此,制冷设备的节能对“十一五”节能目标的实现有着巨大的现实意义和深远的历史意义。
蒸气压缩制冷系统广泛应用国民经济各个部门及人民生活的各个领域，这给我们带来舒适便捷的生活，同时也消耗着大量的能源。
制冷机组在运行过程中，由于冷凝温度和蒸发温度的温差较大，会对整个机组的运行造成损害; 而且，制冷系统在设计、安装和选用制冷剂过程都会对制冷系统的性能产生影响。
近年来，国内外学者对蒸气压缩制冷系统展开了许多研究，研究发现提高制冷系统的过冷可以减少节流损失，通过对冷凝器流出的制冷剂液体进行过冷，防止进入节流装置前的制冷剂处于两相态，使节流机构工作稳定，降低进入蒸发器两相态制冷剂的干度，避免大幅度的压降而引起的制冷剂的闪蒸，能有效的提高系统的性能及制冷量。
提高系统的过冷度，来减小高低温热源的温差，一方面可以防止制冷剂液体进入压缩机，产生液击，损坏压缩机，减少对系统的损害; 另一方面也可以提高系统的制冷效率，降低能源的消耗。
（二）研究内容及方法
本文对带有过冷的蒸气压缩制冷系统进行了热力学分析，同时液体过冷对制冷性能的影响进行计算，并研究多种文献得出结论。
（三）计算过程
( 1) 无过冷的蒸气压缩制冷循环
无过冷循环的制冷量:
Q0= m0( h1－h5) = m0( h1－h4)
无过冷循环的压缩机耗功:
P0= m0( h2－h1)
无过冷循环的COP0:
( 2) 带过冷的制冷循环
带过冷循环的制冷量
由于过冷引起的冷凝温度变化很小，忽略压缩机出口压力的变化; 当压缩机进口状态一定时，压缩机输气系数和电效率的变化可忽略，故可以假定压缩机的实际功率不随过冷度变化，仍为 P0。
带过冷循环的 COPsub:
与无过冷的制冷循环相比，过冷循环的制冷量增加了
COP 提高了；然而，过冷同样也存在能耗，而上式并没有将其考虑在内，因此带过冷的制冷系统的 COP 用上式表达是不准确的。
假设过冷器的能效比为 COP*，制冷系统中的过冷全部由过冷提供，则过冷器提供的冷量为m0（h4-h4），设过冷器消耗的功
率为 P*，则：
对整个系统( 包括制冷系统和过冷系统) :
将整个系统的 COPA与无过冷蒸气压缩制冷系统的 COPO做对
比，可以发现: 带过冷的制冷系统的 COP 相对于常规的制冷系统而言，过冷可以提高系统的制冷量及 COP; 但对整个系统而言，考虑到过冷器的能耗，能效比并不一定会增加，而且存在一个临界值当过冷系统的 COP*高于这一临界值时，整个系统的COP 增加，而低于这一临界值时，过冷对整个系统来讲，并不能达到节能的目的。
对最后一个公式进一步计算化简，可以发现当过冷系统的 COP* 等于传统的制冷系统的 COP时，整个系统的 COP 与传统无过冷的制冷系统的COP 相当。
过冷系统的 COP 高于传统无过冷的制冷系统的 COP 时，整个系统的 COP 提高，可以达到节能的目的。
（四）结论与分析
( 1) 由于全球变暖等其他极端天气的影响，蒸气压缩制冷系统经常在恶劣的环境运行，这就导致系统能效的降低及其对系统自身的损坏，尤其是压缩机等核心部件。
国内外学者进行了大量的理论分析和实验研究，发现提高系统的过冷度可以有效的解决这些问题。
( 2) 对于机械式过冷和依靠自身冷量进行过冷来说，过冷的引入一方面增加了能量的消耗，另一方面则是牺牲系统自身的制冷量来获得过冷，在工程实践中很难达到节能的目的; 冰蓄冷式过冷技术广泛应用于大型的制冷系统中，可以为系统提供大幅度
的过冷，利用峰谷电价的不同，降低运行成本，但在家用空调领域很少涉及。
（五）不足与展望
（1）如何有效的提高系统的过冷度，一旦解决这个问题可以有效的解决‘由于全球变暖等其他极端天气的影响，蒸气压缩制冷系统经常在恶劣的环境运行，这就导致系统能效的降低及其对系统自身的损坏’这一问题。
（2）热电元件运行稳定、结构紧凑、便于控制等特点可以对制冷系统进行过冷; 在很小的温差及电压下，热电元件具有较高的COP，可以达到节能的目的; 但是热电元件热端的散热效果，制约着其制冷效率高低; 使用热管为热电元件热端进行散热，在热管上安装若干翅片，进行强制风冷，保证热电元件热端的热量及时排出，可以保证热电元件在高效率下运行; 鉴于制冷片结构小安装方便的特点，可以根据系统机组得大小安装不同个数的制冷片，满足各种制冷机组不同的需求，具有很好的发展前景。
（六）参考文献
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