空调制冷 制冷原理 压焓图
制冷知识第四讲压焓图
第四讲压熔图在进行制冷循环的分析及计算时，经常需要利用制冷剂的压焰图来确定制冷剂的状态参数及其变化过程。
压焰图实际为压力-比焰图，也称lg>∕ι图，简称压培图。
它是以制冷剂的比给人作为横坐标，以压力P作为纵坐标绘制而成的，见图2-1。
图中共有8种线条，反应6个参数：图2T 制冷剂的压焰图①饱和液体线（X = 0）；②干饱和蒸气线（X= 1）;③等于度线，参数为X（X=定值），图2-1中，1 = 0与N=I 之间的等干度线没有画出；④等压线，参数为力（。
=定值）；⑤等温线，参数为EU=定值）；⑥等比母线，参数为无6 =定值）；⑦等比嫡线,参数为$（S=定值）；⑧等比体积线，参数为V （V=定数）压培图所标的物理呈压力：垂直于物体表面的作用力，单位牛顿（N）。
压强：单位面积所受到的作用力，单位帕（Pa）。
培：物体内能与压力能之和。
单位焦（J）.等压过程中，系统从外界所吸收的热量等于系统熔值的增加。
比玲：Ikg某物质的始值。
单位kj/kg。
在压焰图上，X轴所表示的单位为比焙。
Y轴所表示的单位为压强。
为缩小尺寸，提高低压表示的精度，故取对数。
等墙线燧：能与绝对温度的比值，表示热量转换成功的程度。
在绝热过程中系统的燃不变。
单位 J/Ko系统的燃在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。
这就是懒增加原理。
由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以端增加原理也可表为：一个孤立系统的牖永远不会减少。
它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态,其烯单调增大, 当系统达到平衡态时，摘达到最大值。
燧的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，端增加原理就是热力学第二定律。
温度：表征物体冷热程度的物理量。
标志着物体内部无规则运动的剧烈程度。
一切相互热平衡的系统，温度一定相同。
温标：表示温度数值的方法称为温标。
常用为摄氏温标与理想气体温标。
等温线：在气体区，液体区，都随压力下降温度直线下降，只有在饱和区内，与等压线重合, 平行于X轴。
制冷系统压焓图及主要参数
（2）等焓线：图上与横坐标轴垂直的细实线 为等焓线，凡处在同一条等焓线上的工质，不 论其状态如何焓值均相同。
（3）等温线：图上用点划线表示的为等 温线。等温线在不同的区域变化形状不同，在 过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直；在湿蒸气 区却是与横坐标轴平行的水平线；在过热蒸气 区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热 （kJ/kg）；
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸
气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷
量，称为单位容积制冷量，用qv表示。
qv
q0 v1
h1 h4 v1
式中 qv单位容积制冷量（kJ/m3）；
v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）。
w0=h2-h1
（1-3）
式中 w0理论比功（kJ/kg）；
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值 （kJ/kg）；
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值 （kJ/kg）。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷 剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负 荷，用qk表示。
qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3 （1-4）
（6）等干度线：从临界点K出发，把湿 蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度 线。它只存在与湿蒸气区。
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s） 中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可 确定制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其 状态点，可查取该点的其余四个状态参数
3.1.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环
由式可知，吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量 qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的
下降而增大，所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类 而改变，而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
制冷原理的压焓图应用
制冷原理的压焓图应用1. 简介制冷原理中，压焓图（Pressure-Enthalpy Diagram）是一种重要的图示方法，用于描述和分析制冷循环过程中的热力学性质变化。
本文将介绍制冷原理中压焓图的基本概念和应用。
2. 压焓图概述压焓图是一种在压力-焓坐标系下绘制的图形，用于分析和展示制冷系统中的热力学性质变化。
在压焓图中，横轴表示焓（即热含量）而纵轴表示压力。
通过绘制制冷循环过程的轨迹，可以直观地了解制冷系统中的性质变化。
3. 压焓图的绘制制冷系统的压焓图可以通过实际测量数据或理论计算得到。
一般情况下，制冷系统的工作流程可以分为压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个阶段。
根据不同的制冷循环类型，可以得到相应的压焓图。
下面以蒸氨制冷循环为例，简要介绍压焓图的绘制过程：1.根据制冷系统中的工质和工作参数，确定系统所处的工质状态点。
2.在压焓图上标出各个状态点，并相应地绘制系统的工作流程轨迹。
3.根据工质的热力学性质，计算各个状态点的焓值，并将其标在图上。
4.连接各个状态点，得到系统的工作流程轨迹。
4. 压焓图的应用压焓图在制冷领域中有广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景：4.1 制冷剂选择制冷剂的选择是制冷系统设计中的重要一环。
通过压焓图，可以对比不同制冷剂的性能指标，如蒸发温度、冷凝温度、压缩功率等。
利用压焓图中的等温线和等熵线分析，可以找到系统最优的制冷剂。
4.2 制冷循环分析压焓图可以帮助工程师对制冷循环过程进行详细的分析。
通过观察压焓图上的轨迹，可以判断制冷系统中存在的问题，如液态回流、过热过冷程度不合理等。
同时，可以对制冷系统的性能进行评估和优化。
4.3 热交换器设计在制冷系统中，热交换器是实现热量传递的关键设备。
通过压焓图，可以确定制冷循环中的热量传递过程。
通过计算不同状态点的焓差，可以确定热交换器的设计参数，如传热面积、换热系数等。
4.4 节能改造通过分析制冷循环中的能量流动和损失，可以找到节能改造的潜力。
空调制冷原理-压焓图
汽液共存
过冷
饱和
过热
焓
17
P-H 图简介 :
饱和区
饱和区 汽液混合物
18
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 液体
焓
19
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
100% 蒸汽
焓
20
P-H 图简介 :
质量恒定
压力
20% 液体 80% 蒸汽
焓
21
P-H 图简介 :
质量恒定
LATENT
22
P-H 图简介 :
39
在P-H图上描绘制冷循环:
节流装置
节流装置
压力
22.8 psia
节流装置 • 热力膨胀阀 • 节流孔板 • 浮球阀
6 psia
焓
40
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环
压力
冷凝器 节流装置
蒸发器
压缩机
焓
制冷剂将热 量排放给冷
却介质
制冷剂从负 荷吸收热量
41
在P-H图上描绘制冷循环:
制冷循环效率
59
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
满液式蒸发器 (冷冻水在管内流动 ，制冷剂在管外)
60
冷水机组工作原理(P-H图)
压力
焓
挡液板 (阻止制冷剂液体
进入吸气管)
61
冷水机组工作原理(P-H图)
导流叶片 (冷量控制) 压力
焓
62
冷水机组工作原理(P-H图)
吸气管
TURNING VANES
SUCT PIPE
压缩机
压头
35
在P-H图上描绘制冷循环:
十分钟掌握：制冷系统与压焓图（附视频讲解）
⼗分钟掌握：制冷系统与压焓图（附视频讲解）本次福利：1纯物质的特性纯物质的特性可以绘制成图表。
1、压⼒ – 温度图（P - T 图）2、温度 – 熵图（T - S 图）3、温度 – 焓图（T - h 图）4、压⼒ – 焓图（P - h 图）注意：压⼒ – 焓图经常⽤于制冷和空调系统。
现在举例如下：1、温度 – 焓图（T-h 图）⽔的温度 – 焓图⽔的温度 – 焓图（不同压⼒）2、压⼒ – 温度图（CO2 相态图）CO2 的压⼒ – 温度图3、压⼒ – 焓图（P-h 图）4、压⼒ – 焓图（P-h 图）1、压⼒-焓图是纯物质的特性图。
2、图中包含物质的⼀些更为重要的特性，例如温度、压⼒、⽐容、密度、⽐热、焓或熵。
5、P-h 图和 Log(P)-h 图2压⼒ – 焓图（Log(P)-h 图）压焓图（lgp-h图）指压⼒与焓值的曲线图，，压焓图以绝对压⼒为纵坐标（为了缩⼩图的尺⼨，提⾼低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。
压焓图是分析蒸⽓压缩式制冷循环的重要⼯具，常⽤于制冷循环设计、计算和分析。
1、压焓图概述1）、图中有三个区域，分别表⽰液体-混合物- 蒸⽓2）、这些区域⽤蓝⾊的半圆形曲线隔开，这条曲线叫做饱和曲线。
在半圆形区域内，制冷剂达到热平衡，以蒸⽓和液体的混合物形式存在。
3）、混合物中的蒸⽓含量从 0%（饱和半圆的左侧）变为 100%（半圆的右侧）。
4）、在饱和曲线的左外侧，制冷剂仅以液体形式存在。
在饱和曲线的右外侧，制冷剂仅以蒸⽓形式存在。
2、压焓图与制冷循环现在我们⽤ Log(P)-h 图来表现⼀个制冷循环。
3、详细理解压焓图我们来看看如何阅读真正的制冷剂——R134a 的压焓图1）、等温线的绘制2）、等容线的绘制3）、等熵线的绘制4）、等湿线的绘制5）完整的压焓图在压焓图上，我们可以把它分为：⼀点、⼆线、三区、五态、六线。
⼀点：指临界点，临界点为两根粗实线的交点。
在该点，制冷剂的液态和⽓态差别消失。
空调制冷第一讲制冷原理(压焓图)
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（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
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体 （4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
p
4’ 4
5’ 5
pk
3
2
p0
q0
q0
1
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
（1）单位制冷量
q0 h1 h5
q0
增加
) (h1 h5 ) (h5 h5 (2)单位容积制冷量 qv 增加
h1 h5 q v1 (3)理论比功 w0
' v
(1-13)
不变
(4)单位冷凝热
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B C 5 D 2
p
1 A
4
pk
3
2
5 单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
p0
q0
1
w
h
理论循环在p-h图上的表示
q0 (h1 h5 )
(2)单位容积制冷量
(1-13)
qv
减小
制冷原理及压焓图基本知识
同的区域变化形状不同，在过冷区等温线几乎与横坐 标轴垂直；在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线 ；在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。
制冷剂的压缩过程沿等熵线进行，因此过热蒸气区的 等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作 为起点。 等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线 。与等熵线比较，等比容线要平坦些。制冷机中常用 等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。 等干度线：从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干 度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区
流程图
高温高压气体
冷凝器
低温高压气液 混合
压缩机
节流
低温低压气体
蒸发器
低温低压气液 混合
压缩机: 压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器
中低压、冷凝器中高压，是整个系统 的心脏。
冷凝器: 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器
中吸收的热量和压缩机消耗功所转化 的热量排放给冷却介质。
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节进
p0
1
h
理论循环在p-h图上的表示
END
谢 谢！
上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知
道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力 状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其 余四个状态参数
3、制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4 B 2
p
C
5 D
1 A
4
pk
3
2
5 制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
制冷原理及压焓图基本知识
杜波波 2011.8.16
制冷原理与压焓图图文详解
1）将潜热和显热从高压制冷剂传递给冷却水；
2）贮存足够的液体在冷凝器和膨胀阀之间形成液封阻隔蒸气。
膨胀阀的作用？
膨胀阀是截流元件的一种。来自冷凝器的高压液体流经膨胀阀后转变成低压的气
/液体混合物。
蒸发器中提供换热表面，使低压制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。在液态向气态的 转变过程中吸收潜热。这些潜热来自被冷却的载冷剂（冷冻水）。
饱和：某种物质在其饱和温度和压力下，处于饱和的气/液混合状态。
过热：指某种气态物质，其温度高于其饱和温度，高出饱和温度的值 Nhomakorabea是过热 度。
过冷:指某种液体温度低于其饱和温度，低于饱和温度的值即是过冷度。 制冷循环示意图
蒸气压缩
高温、高压的制冷剂蒸气排入冷凝器。当高温气体与冷的管壁接触时，它首先释 放显热（过热）成为饱和气体。然后，将潜热释放给管内的冷却水之后，气态制 冷剂凝结成液体。
制冷原理与压焓图图文详解
发布时间：2018-04-1611:33
制冷一些概念和术语
T与C的换算
F=9/5C+32, C=5/9（F-32）
式中F-华氏温度，C-摄氏温度。
显热：显热即指引起物质温度变化的热量；如果加热某种物质，使其温度升高， 则加入的热量称为显热；同样地，如果冷却某种物质，使其温度降低，则释放的 热量也称为显热；显热可以通过温度的变化测量出来。
在冷凝过程中，制冷剂压力保持不变。
低温、低压的制冷剂蒸气被压缩机吸入，压缩机将其压缩成高温、高压的制冷剂 蒸气。
蒸发器split:蒸发器饱和温度与蒸发器出水温度差。
蒸发器ran ge:蒸发器进、出水温度差。
冷凝器split:冷凝器饱和温度与冷凝器出水温度差。
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②将该低压蒸气提高压力为高压蒸气 ③将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体 ④高压液体降低压力重新变为低压液体， 返回到①从而完成循环。
压缩机:
压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发 输出热量的设备，将制冷剂在蒸发 器中吸收的热量和压缩机消耗功所 转化的热量排放给冷却介质。
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数 都是有利的
p
4’ 4
pk 3 2
5’ 5 p 0 1
q0 q 0
w
h
过冷循环在p-h图上的表示
（1）单位制冷量 q 0 增加
q0 h1h5
(h1 h5)(h5 h5)
(2)单位容积制冷量 q v
增加
qv'
h1 h5 v1
(3)理论比功 w 0
不变
(1-13)
4
pk 3 2
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力 计算
单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
（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
q0r0(1x5)
(1-6)
由式（1-6）可知，制冷剂的汽化潜热越
大，或节流所形成的蒸气越少（x5越小）则单
位制冷量就越大。
(2)单位容积制冷量
qv
qv
q0 v1
h1 h4 v1
(3)理论比功 w 0
(1-7)
对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来 说，理论比功可表示为
w0 h2 h1
(1-8)
单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随
节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节 进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器: 输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器 中吸收被冷却对象的热量，从而达 到制冷的目的。
1.2 压焓图
p
T
s
h
v x
p
h
压焓图
等压线----水平线；
等焓线----垂直线；
等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制 冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等 温线 与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方 弯曲的倾斜线；
（1-2）
qk h2h4
（1-3）
(3) 节流过程： w0,q0
h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w0
q0h1h5h1h4 （1-5）
为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环 的性能， 采用下列一些性能指标。
(1)单位制冷量 q 0
单位制冷量可按式（2-5）计算。单位制
冷量也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度 x5的关系：
qk q0w0
(1-10)
(5)制冷系数 0
对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，
制冷系数为
0
q0 w0
h1 h4 h2 h1
(1-11)
在蒸发温度和冷凝温度相同的条
件下：
制冷系数愈大
经济性愈好
(6)压缩终温 t 2
影响到制冷剂的分解和润滑油结炭。
(7)热力完善度
单级压缩蒸气制冷机理论循环的热 力完善度按定义可表示为
（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸 气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进 入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体
（4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻 力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器 内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交 换
（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
第一讲
单级蒸气压缩制冷循环
1 单级压缩制冷的理论循环 2 单级压缩制冷的实际循环 3 工况与性能
1 单级蒸气压缩制冷的理论循环
1.1 系统与循环 1.2 压焓图 1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示 1.4 单级蒸气压缩式制冷理论循
环的热力计算
1.1系统与循环
液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：
(4)单位冷凝热 q k
增加
qk h2 h4'
(1-14)
(h2 h4)(h4 h4' )
(5)制冷系数
增加
h 1h h 42 h h 1 4h4 0h c 2 th 1
(6)压缩终温 t 2
不变
(1-15)
上面所述的循环，是单级压缩蒸气制 冷机的基本循环，也是最简单的循环。在 实用上，根据实际条件对循环往往要作一 些改进，以便提高循环的热力完善度。在 单级制冷机循环中，这一改进主要有液体 过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。
2.1 液体过冷对循环性能的影响
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝 温度的状态，称为过冷。 带有过冷的循环，叫做过冷循环。
0 c
h1h4 1 h1h4TkT0 h2h1Tk 1 h2h1 T0
T0
(1-12)
这里εc为在蒸发温度（T0）和冷
凝温度（Tk）之间工作的逆卡诺循环的
制冷系数。热力完善度愈大，说明该循
环接近可逆循环的程度愈大。
2单级蒸气压缩式制冷的实际循环
2.1 液体过冷对循环性能的影响 2.2 蒸气过热对循环性能的影响 2.3 气-液热交换器对循环性能的影响 2.4 不凝性气体的存在对循环性能的影响 2.5 单级压缩实际制冷循环的热力计算
制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变 的。
(4)单位冷凝热
qk
单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中 放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝 热包括显热和潜热两部分
q k h 2 h 3 h 3 h 4 h 2 h 4 (1-9)
比较式（1-5）、（1-8）和（1-9） 可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理 论循环，存在着下列关系
等熵线----向右上方倾斜的实线；
等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；
等干度线----只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱 和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
1.3 制冷循环过程在压焓图上的表示
3 4
B C
5D
p
2 1A
单级蒸气压缩 式制冷系统图
A—压缩机； B—冷凝器； C—节流阀； D—蒸发器。
p
4
pk 3 2
5
p0 1
q0
w
h
理论循环在p-h图上的表示
压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器都可以单 独作为一个控制体进行分析。
w
h
hh
q
按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行 的状态变化存在如下关系：
qhw
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0
wh2 h1
(2)冷凝过程： w0