制冷和热泵循环
空调热泵机组工作原理
空调热泵机组工作原理
空调热泵机组是一种通过热泵循环原理实现供暖和制冷的设备。
其工作原理如下：
1. 压缩机工作阶段：压缩机是机组的核心部件，它通过压缩制冷剂（如氟利昂）使其压力和温度升高。
制冷剂在压缩机的作用下，从低温、低压气体转变为高温、高压气体。
2. 冷凝器工作阶段：高温高压的制冷剂进入冷凝器，与室外空气进行热交换，通过散热器的作用，使制冷剂散发出大量的热量，从而使制冷剂从气体状态转变为液体状态。
3. 膨胀阀工作阶段：液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，此时由于膨胀阀的作用，制冷剂的压力和温度骤然降低。
制冷剂在蒸发器内变成低温低压的气体，吸收外界的热量，使蒸发器周围的空气达到制冷效果。
4. 蒸发器工作阶段：低温低压的制冷剂进入蒸发器后，与室内空气进行热交换，吸收室内热量，使室内空气温度下降。
同时，制冷剂又变成了低温低压的气体，准备重新进入压缩机循环往复工作。
通过上述循环过程，空调热泵机组能够实现室内空调制冷和供暖的效果。
当需要制冷时，机组将室内热量带到室外；当需要供暖时，机组将室外的热量带到室内。
如此循环往复，保持室内舒适温度。
制冷循环和热泵循环的异同点
制冷循环和热泵循环的异同点好吧，咱们今天就来聊聊制冷循环和热泵循环这两个小伙伴，嘿，你可能觉得这俩东西听起来差不多，咋就那么简单呢？但它们之间还是有不少有趣的故事值得我们品味呢。
想象一下，夏天的时候，热得让人快要融化，打开空调，嗖的一声，凉风扑面而来，心里那个爽啊，真是太幸福了。
这时候，制冷循环就像一个“英雄”一样，把屋子里的热空气赶出去，让我们在炎炎夏日里，享受到一丝清凉。
制冷循环的工作原理就像是个好心的朋友，悄悄地把热量从室内搬到室外，仿佛在说：“你们放心，我来搞定这个热的烦恼！”制冷剂在系统里不断流动，吸收室内的热量，再把它们释放到外面，就像在玩一场捉迷藏，真是个乐子。
说到热泵循环，它可不只是空调的“兄弟”，更像是一个多面手。
它可以在冬天把外面的冷空气转化为暖风，轻松地把你的家里变成温暖的港湾。
你知道吗？热泵的工作原理就像一个反转的制冷循环，嘿，是不是很有意思？它把外面的热量“偷”进来，然后再把暖意送到室内。
听上去有点像魔法吧？其实原理就是，热泵也在使用制冷剂，这小家伙真是辛苦，一会儿吸热，一会儿放热，就跟个勤劳的小蜜蜂一样，没日没夜地工作。
不过，咱们也不能忽视它们之间的区别。
制冷循环专门对付热的敌人，目的就是让你在夏天享受凉爽。
而热泵循环呢，俨然是冬天的“救星”，让你不再惧怕寒冷，惬意地窝在家里。
就好比制冷循环是个“夏日冰淇淋”，让你在酷热中清凉解暑，而热泵循环则是“冬日暖汤”，在寒风中带来温暖的怀抱。
当然了，制冷循环和热泵循环的运作方式也不尽相同。
制冷循环主要依赖于蒸发和冷凝的过程，而热泵循环则需要逆向运行，听上去有点复杂，但其实就是个简单的转变，像是你夏天换成冬天的衣服，没什么大不了。
两者的系统设计也有所区别，制冷循环往往比较简单，而热泵循环则需要更多的控制设备，以确保它能灵活应对各种天气变化。
这就像是两个运动员，一个专注于速度，另一个则注重全面技能，都有自己的亮点。
聊到这里，肯定有人问了，那这两者在使用上有什么特别的地方呢？制冷循环一般在空调、冰箱里大显身手，没错，冰淇淋和冷饮的快乐都来自于它的努力。
风冷热泵机组工作原理
风冷热泵机组工作原理
风冷热泵机组是一种利用空气作为热源或冷源的系统，通过热泵循环工作原理实现供暖或制冷。
其工作原理如下：
1. 蒸发器：空气中的热量被传递给制冷剂，使其发生汽化，从而吸收热量。
经过蒸发器处理后的空气温度会下降。
2. 压缩机：制冷剂被压缩，使其压力和温度升高。
这个过程需要消耗一定的电能。
3. 冷凝器：经过压缩机后的制冷剂进入冷凝器，与外部空气进行热交换。
此时，制冷剂释放热量，使其从气态转变为液态。
4. 膨胀阀：制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，压力和温度降低。
循环再次开始。
整个循环过程中，通过改变制冷剂的压力和温度，热泵可以将热量从低温环境中抽取出来，并传递到高温环境中，实现供暖。
反之，通过改变工作循环，热泵也可以从高温环境中抽取热量，实现制冷。
这样就实现了在同一系统中的供暖和制冷功能。
风冷热泵机组利用空气作为热源或冷源具有环保、节能、灵活性等优点。
它可以被广泛应用于住宅、商业建筑和工业领域，满足不同场所的供暖和制冷需求。
工程热力学 第十章 制冷循环
制冷剂其他性质
❖对环境友善 ❖安全无毒 ❖ 溶油性好，化学稳定性好
36
制冷剂种类
（1）无机化合物：氨R717、水R718、二氧 化碳R744、二氧化硫R764等。
（2）氟里昂：氟里昂是饱和碳氢化合物（饱 和烃类）的卤族衍生物的总称，最常用的 有R12、R22、R14和R134a等。
（3）混合溶液：由两种或两种以上不同的制 冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。 主要有R502（R22和R115）、R407C （R32/R125/R134a）。
2-3 为过 热 蒸 气 在 冷 凝 器 中定压放热被冷凝的过程；
3-4 为饱 和 液 体 在 节 流 阀 中节流、降压、降温的过 程；
4-1 为湿 饱 和 蒸 气 在 蒸 发
器中定压吸热、汽化的过
程。
22
制冷系数
c
qo wnet
qo h1-h3 qk-qo h2-h1
T1 T4 T2 T1
20
压缩蒸气制冷循环
用低沸点物质（大气压 下的沸点低于0℃）作为工 质（制冷剂），利用其在 定压下汽化和凝结时温度 不变的特性实现定温放热 和定温吸热，可以大大提 高制冷系数；制冷剂的汽 化潜热较大，因此制冷量 大。
21
压缩蒸气制冷循环
1-2 为从 蒸 发 器 中 出 来 的 蒸气在压缩机中被可逆绝 热压缩的过程；
（4）碳氢化合物：碳氢化合物制冷剂有甲烷、
乙烷、丙烷、乙烯、丙烯和异丁烷R600a
等。
37
课后思考题
❖压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀 机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这 种方法？为什么？
❖对逆向卡诺循环而言，冷、热源温差越大， 制冷系数是越大还是越小？为什么？
热泵空调的制冷制热工作原理
热泵空调的制冷制热工作原理
热泵空调是一种能够将低位热源转化为高位热源的装置，它可以在夏季制冷和冬季制热，因此被广泛应用于家庭、商业和工业领域。
热泵空调的工作原理基于热力学原理，通过四个主要过程来实现制冷和制热功能，这四个过程包括：压缩过程、冷凝过程、膨胀过程和蒸发过程。
1. 压缩过程
在压缩过程中，低压低温的制冷剂气体被吸入热泵压缩机，经过压缩后成为高温高压的气体，这个过程需要消耗一部分电能。
这个高温高压的气体被称为压缩过热蒸汽，它所包含的热量足以用来供热或制冷。
2. 冷凝过程
压缩过热蒸汽进入冷凝器中，与周围环境进行热交换，放出热量并凝结成液体。
这个液态制冷剂在经过节流阀时，压力和温度都会降低，变成低温低压的湿蒸汽。
这个过程会将热量从制冷剂传递给冷却水或空气。
3. 膨胀过程
低温低压的湿蒸汽进入蒸发器中，压力和温度进一步降低，直到变成过冷的液体。
这个过程需要消耗一部分能量，使得制冷剂的体积增大，压力降低。
这个过程被称为膨胀过程。
4. 蒸发过程
过冷的液体在蒸发器中吸收来自周围环境（如室内空气或冷却水）的热量，变成干饱和蒸汽。
这个蒸汽随后被吸入压缩机中，开始下一个
压缩过程。
这个过程将热量从周围环境传递给制冷剂，实现了制冷或制热的效果。
在制冷模式下，热泵空调将室内的热量吸收并传递给室外环境；在制热模式下，热泵空调将室外的热量吸收并传递给室内环境。
通过这四个过程的循环进行，热泵空调可以实现制冷或制热的功能。
热泵的循环工作原理
热泵的循环工作原理热泵是一种能够将低温热源中的热能转移到高温热源中的设备。
它可以通过循环工作原理来实现这一过程。
下面将详细介绍热泵的循环工作原理。
1. 蒸发器（蒸发器）热泵的循环工作从蒸发器开始。
蒸发器是一个热交换器，它与低温热源接触。
在蒸发器中，制冷剂（例如氟利昂）从液态转变为气态。
这个过程中，制冷剂吸收低温热源中的热能，使得低温热源的温度降低。
2. 压缩机在蒸发器中，制冷剂以气态形式进入压缩机。
压缩机的作用是将制冷剂压缩成高压气体。
这个过程中，制冷剂的温度和压力都会升高。
3. 冷凝器（冷凝器）高压气体制冷剂从压缩机流入冷凝器。
冷凝器也是一个热交换器，它与高温热源接触。
在冷凝器中，制冷剂释放热能，从气态转变为液态。
这个过程中，制冷剂的温度下降，高温热源的温度升高。
4. 膨胀阀冷凝器中的液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力，使其回到低压状态。
这个过程中，制冷剂的温度也会下降。
通过以上的循环过程，热泵能够将低温热源中的热能转移到高温热源中。
这是因为制冷剂在蒸发器中吸收低温热源的热能，然后在压缩机中增加了温度和压力，最后在冷凝器中释放热能到高温热源中。
热泵的循环工作原理使得它能够在低温环境中提供热能，例如取暖和热水供应。
与传统的加热设备相比，热泵具有高效节能的优势。
因为它只需要消耗一定的电能来驱动循环过程，而不需要直接产生热能。
此外，热泵还可以用于制冷。
在制冷模式下，热泵的循环工作原理也是类似的，只是热源和冷源的位置相反。
制冷剂从低温热源吸收热能，然后释放到高温热源中，从而实现制冷效果。
总结起来，热泵的循环工作原理是通过蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等组成的循环过程来实现热能的转移。
这种工作原理使得热泵能够在低温热源和高温热源之间实现热能的转移，从而提供取暖、热水供应或制冷等功能。
热泵的高效节能特性使其成为可持续发展的重要设备之一。
空气源热泵制冷制热原理
空气源热泵制冷制热原理
空气源热泵制冷制热原理是利用空气作为热源和热污染物提供热能，并通过热泵循环系统进行热能转移，实现制冷和制热的过程。
具体原理如下：
1. 制冷过程：
空气源热泵将空气中的热能吸收到制冷剂中，通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器将高温高压气体释放出的热量传递给外界环境，使制冷剂冷却并变成高压液体。
接下来，通过膨胀阀将高压液体制冷剂膨胀成低温低压液体，然后通过蒸发器吸收外界空气中的热量并汽化成低温低压蒸气，完成制冷过程。
2. 制热过程：
制热过程与制冷过程相反，制冷剂通过蒸发器吸收外界空气中的热量并汽化成低温低压蒸气，然后通过压缩机将低温低压蒸气压缩成高温高压气体，释放出热量。
压缩的高温高压气体通过冷凝器将热量传递给室内空气，使室内空气温度升高。
接下来，通过膨胀阀将高压液体制冷剂膨胀成低温低压液体，然后再次进入蒸发器循环执行制热过程。
通过控制压缩机的运行，可以实现制冷和制热模式的切换。
空气源热泵制冷制热原理利用了空气中的自由热能，并通过压缩机和制冷剂的循环工作，将低温空气中的热量提升至高温，实现制冷和制热的目的。
空调的工作原理
空调的工作原理一、引言空调作为现代生活中常见的家电之一，为我们提供了舒适的室内环境。
了解空调的工作原理对于正确使用和维护空调设备至关重要。
本文将详细介绍空调的工作原理，包括制冷循环和热泵循环两种常见的工作方式。
二、制冷循环工作原理1. 压缩机制冷循环的核心是压缩机，它负责将低压低温的制冷剂气体吸入，经过压缩后变为高压高温的气体。
这个过程需要消耗电能。
2. 冷凝器高温高压的气体进入冷凝器，通过与外界空气的热交换，制冷剂气体会冷却下来，变成高压液体。
冷凝器通常位于室外机中。
3. 膨胀阀高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力，使其变成低压低温的液体。
4. 蒸发器低压低温的液体制冷剂进入蒸发器，在与室内空气接触的过程中，吸收室内热量，使空气温度下降。
蒸发器通常位于室内机中。
5. 再次进入压缩机低压低温的制冷剂气体再次进入压缩机，循环往复，实现持续的制冷效果。
三、热泵循环工作原理热泵循环是空调中的一种高效能工作方式，可以实现制冷和制热的双重功能。
1. 压缩机热泵循环中的压缩机与制冷循环中的压缩机工作原理相同，将低压低温的制冷剂气体吸入，经过压缩后变为高压高温的气体。
2. 冷凝器高温高压的气体进入冷凝器，通过与外界空气的热交换，制冷剂气体会冷却下来，变成高压液体。
冷凝器通常位于室外机中。
3. 膨胀阀高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力，使其变成低压低温的液体。
4. 蒸发器低压低温的液体制冷剂进入蒸发器，在与室内空气接触的过程中，吸收室内热量，使空气温度上升。
蒸发器通常位于室内机中。
5. 逆向换热器热泵循环中的逆向换热器是一个关键部件，它可以实现制冷和制热的转换。
在制冷模式下，逆向换热器将室内热量排出室外，实现室内降温。
在制热模式下，逆向换热器将室外热量吸收，传递给室内空气，实现室内升温。
6. 再次进入压缩机低压低温的制冷剂气体再次进入压缩机，循环往复，实现持续的制冷和制热效果。
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q1 w0
q2
1.3 逆卡诺循环性能比较基准
性能系数COP也常用来度量制冷装置的性能 。 COP=收益的热量或冷量/输出的电工或热量 。 使用制冷数或性能系数来比较制冷装置性能，适合于 同类装置之间的比较，但是 它还有不足处，必须同时 指明装置工作的温度和环境温度才能根据其大小评价 设备性能的好坏
用空调地区。但它不适用于改
进小型家用空调器来提取热水，
因为它在春、秋、东三季不能
用于制热水，在夏季制热水时
会因储水箱的水温变化造成运
行工况不稳定。
1-压缩 机；2-四通阀；3-室外风冷换热器
4-节流毛细管；5-室内风冷换热器；6-水 冷凝器
4.2.2水冷凝器的后置串接式连接方法
• 这种方案回收部分凝 结热和制冷剂液体过 冷时的热量来加热热 水同时可有效提高系 统的制冷量，系统运 行工况平稳，无需复 杂的自动控制。
蒸汽压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成，即绝热压缩过程 1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。
Hale Waihona Puke 2.1 实际制冷循环（工作原理）
压缩机从蒸发器吸入气体，并压缩到高压后送 入冷凝器，蒸发器因为蒸汽不断抽走而维持在 较低压力状态，制冷剂的蒸发温度低于低温源 的温度，它从低温源吸取热量使液体制冷剂蒸 发；送到冷凝器的高压蒸汽的饱和温度高于高 温源（环境），向环境排热，凝结的高压液体 制冷剂经节流器降压，以大部分液体湿蒸汽状 态进入蒸发器，液体制冷剂吸热而蒸发，在被 压缩机吸走
T2
w0
q2
c
q2
( T1 T2
1)
q2 q＝ TΔs
ε ε w 可见，当T1＝const，如T2↓→ c↓， ↑。0反之，T2↑→ c↑，
↓。 w0
1.2.1逆卡诺循环性能比较基准
• 上述结论，对于各种制冷循环
都具有重要的指导意义。因此 在保证必须的冷冻条件的情况 下，为了避免无谓地消耗过多 的机械功，制冷装置的冷库温 度应该尽量地接近环境温度
2.2实际制冷循环
蒸气压缩制冷循环的制冷量可表示为
q2 h1 h4
蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算
c q2 h1 h4
w0 h2 h1
计算制冷循环时经常利用lnp-h线图。在该图上能方便地 表示定压过程、定焓过程，且极易确定各点的焓值。 图示为lnp-h图上的蒸气压缩制冷循环的循环曲线：1-2 为定熵过程；2-3为定压过程；3-4为节流过程，其初终两 态的焓相等；4-1为定压过程。
4.2空调热水机
根据水冷凝器串接在制冷回路风冷凝器的位置
改 1）水冷凝器的前置串接式连接方法 造 方 案 2）水冷凝器的后置串接式连接方法
3）水冷凝器并接独立回路式
4.2.1水冷凝器的前置串接式连接方法
这种方案在制冷空调的同时可
以提取约20%凝结热制热水，
热水温度可达到50—55°，适
用于大型中央空调和长时间使
3.热泵循环及其节能原理
• 热泵是将热量从低温热源（空气或水）转 移到高温热源的设备。用热泵制取生活热 水和采暖热水有显著的节能效益。热泵循 环与制冷循环一样，只是热泵利用的是热 泵循环排放的热量，而制冷循环利用的被 吸收的冷量。
3.1 热泵循环及其节能原理
热泵基准循环的能量方程式为 : Qh W Q0 Qh 为热泵排放的热量；W为热泵的耗功；Q0 热泵 从环境吸收的热量。Qh最大值受到限制 的条件是Qh 和Q0 的有效能之和小于或等于W
W Eu, h Eu, o (1 To Th)Qh 0
式说明零品位的环境空气能与高品位的功能结合使用 时，只要满足上式的条件，就可以节约高品位的功能。
3.2热泵循环及节能原理
• 热泵的性能系数为
coph Qh W
热泵的有效率为
u, h (1 T 0 )coph
Th
4.压缩制冷设备的节能途径
循环中系统消耗净功 w0 ，循环从温度为Tc的低热源
吸收热量q2，而向温度为Th较高的环境放热 q1
过程2-3中，工质从冷库中所吸取的热量为 。
q2 T2 (s3 s2 )
过程4-1中，工质向环境放出的热量为
q1 T1 (s4 s1 )
循环中消耗的净功
w0 q1 q2
q1 w0
2 实际制冷循环
• 实际的蒸汽压缩制冷循环与逆卡诺循环有许多不同 ，它是以逆向 卡诺循环为基础，而对压缩过程及膨胀过程进行适当改进而形成 的。
•
蒸汽压缩制冷装置主要由四个热力设备组成：压气机、冷凝器、节流阀 和蒸发器。
汽液分离器的作用：将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器，保 证只有干饱和蒸气进入压气机 。
涡旋式压缩机：主要用在制冷量在7—35kw的空调上 螺旋式压缩机：主要采用水冷冷凝器 滑动叶片式压缩机：主要用于家用空调上
离心式压缩机： 主要用于制冷量在800kw以上的场合
1.冷热两利用。这是提高制冷设备热效 率的最有效方法。 2.强化冷凝器和蒸发器的传热能力，减少两换热器 的传热不可逆损失。 3.提高冷凝液过冷度，尤其节流前不能有干度 出现。 4.提高压缩机和电动机性能，避免低电压过 电流运行，减少频繁启动。
5.设计适当流速，减少流阻损失。
4.1空调热水机
空调机具有制冷和热泵功能，但目前空调 只能提供冷气和热气，一年中大部分时间 都闲置，不能充分发挥其节能效益，对客 户来说是一种设备的浪费，可以通过在制 冷剂的回路中增添水冷凝器，把空调机改 造成可以制热水的装置。
用机械的方法吧有限容积内的气体进行压缩
原
理
离心式压缩机
通过涡轮高度旋转，把气体加速到很高速
度后送进涡壳内扩压，把气流速度的功能
转换为气体动力能
5.1 压缩机的应用
往复式压缩机：是最基本的和最广泛使用的压缩机，也是压缩机循环 热力学分析的 基础，为各类压缩机的参照。 斜盘式压缩机：主要用于工况恶劣的汽车空调机
4.2.3水冷凝器的后置串接式连接方法
5.压缩机的循环
压缩机的循环只是蒸气压缩循环中心的一 个环节，但却是最重要的环节，功能转换 为热能是在这个环节发生的。因此，有必 要对这个关键的环节单独进行考察。
5.1压缩机的循环-压缩机的分类
往复式压缩机
容积式压缩机
回转式压缩机
根
回转滑片式压缩机
据
等
工
作
内容：制冷和热泵循环
第七讲 制冷和热泵循环
1 逆卡诺循环及其性能比较标准 2 实际制冷循环 3 热泵循环及其节能原理 4 压缩制冷设备的节能途径与空调热水机 5 压缩机的循环
1.1 逆卡诺循环
最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。由四个过程 组成： 1-2—绝热膨胀； 2-3—定温吸热； 3-4—绝 热压缩； 4-1—定温放热。
q2 逆卡诺循环的T-S线图
1.2逆卡诺循环性能比较基准
ε 制冷循环的工作有效程度的评价指标是制冷系数（制冷性能系数） c，为从低温物体
吸收的热量与所循环输入功Wo之比，即
c q2 q2
逆向卡诺循环的制冷系数可表示为
c
w0
T1
T2 q1 T2
q21 T1
1
q1 w0
根据此式，逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为