制冷系统循环及热力计算
制冷系统热力计算
制冷系统热力计算制冷系统是一种通过吸热、传热和排热的方法将低温热能转移到高温的热能的过程。
制冷系统的热力计算是对系统中热力参数进行分析和计算的过程，其目的是确定制冷系统的能量转换效率和热力性能等。
首先，制冷系统的主要热力参数包括压力、温度、制冷剂流量和功率等。
这些参数是制冷系统能量转换的基本参量，通过对其进行测量和计算，可以评估系统的热力性能。
对于制冷系统的热力计算，关键是了解系统中各个部分的热力特性和能量转换过程。
例如，制冷循环过程中，制冷剂在压缩、冷凝、膨胀和蒸发等不同的过程中，会产生不同的热力变化。
制冷系统的热力计算可以从两个方面进行。
一方面，可以通过制冷系统的压力-温度图来确定系统的工作状态和能量转换效率。
利用热力计算方法可以确定制冷系统的制冷能力，即制冷剂吸收的热量与制冷剂的制冷量之间的关系。
其中，制冷剂吸收的热量可以通过制冷系统进出口管路的温度差来计算。
另一方面，制冷系统的热力计算还需要考虑系统的功率消耗。
制冷系统在运行过程中需要驱动压缩机等设备来进行制冷工作，这些设备的功率消耗需要纳入考虑范围。
通过计算制冷系统的功率消耗，可以评估系统的能效和运行成本。
在制冷系统的热力计算中，还需要考虑制冷系统的热量损失。
热力计算方法通常可以确定制冷系统的热量损失，例如管路散热和设备间的传热损失等。
通过对热量损失的计算，可以评估系统的热力性能和能量损耗，并进行相应的优化和改进。
总之，制冷系统的热力计算是对系统中热力参数进行分析和计算的过程，对于评估系统的能量转换效率和热力性能非常重要。
通过热力计算，可以确定制冷系统的制冷能力、功率消耗和热量损失等关键参数，为系统的优化和改进提供理论依据。
因此，在制冷系统设计和运行中，热力计算是一项必不可少的工作。
制冷系统热力计算
制冷系统热力计算首先是制冷剂的选择。
制冷剂是一种特殊的工质，能够在低温下吸收热量，然后在高温下释放热量。
选择适合的制冷剂是制冷系统热力计算的第一步。
要考虑制冷剂的物理性质、环境影响、安全性以及经济性等因素，选择符合要求的制冷剂。
制冷剂循环计算是制冷系统热力计算的核心内容之一、制冷剂循环计算是指根据制冷系统的工作参数和要求，通过计算制冷剂在制冷循环中的各个状态参数，确定制冷循环的运行参数。
常用的计算方法有基于压缩机功率平衡的循环计算方法、基于热力学原理的循环计算方法等。
制冷剂流量计算是指根据制冷系统的制冷负荷和制冷剂的性质，计算出制冷剂在制冷循环中的流量。
制冷剂流量的大小直接影响制冷系统的性能和能耗。
制冷剂流量的计算需要考虑制冷负荷、制冷剂的蒸发温度和冷凝温度等因素。
制冷剂压力计算是制冷系统热力计算的一个重要环节。
制冷剂的压力对制冷系统的循环效率和制冷效果有重要影响。
在制冷剂的蒸发器和冷凝器中，制冷剂的压力和温度之间存在一个固定的关系，可以通过热力学原理和相关的计算方法来计算制冷剂的压力。
冷凝器和蒸发器的传热计算是制冷系统热力计算中的重要部分。
冷凝器和蒸发器是制冷系统中的核心部件，其传热性能直接影响系统的制冷效果。
冷凝器和蒸发器的传热计算需要考虑传热面积、传热系数、温差和热阻等因素，通过这些因素的计算可以确定冷凝器和蒸发器的传热量。
最后是制冷系统功率与能量的计算。
制冷系统需要消耗一定的功率来完成制冷过程，制冷系统的功率大小直接影响制冷系统的能耗和运行成本。
制冷系统功率与能量的计算需要考虑制冷剂的密度、流量和温度等因素，通过这些因素的计算可以确定制冷系统的功率和能耗。
综上所述，制冷系统热力计算是制冷系统设计和运行的关键环节，通过热力学原理和相关计算方法对制冷系统进行热力学分析和计算可以提高制冷系统的工作效率和性能，并辅助制冷系统的设计和运行。
制冷系统热力计算需要考虑多个方面的内容，如制冷剂的选择、制冷剂循环计算、制冷剂流量计算、制冷剂压力计算、冷凝器和蒸发器的传热计算、制冷系统功率与能量的计算等。
单级蒸汽压缩式制冷循环
h4 h5
（1-4）
（4）蒸发过程： w 0
q0 h1 h5 h1 h4 （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 q0
单位制冷量可按式（1-5）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：
q0 r0 (1 x5 )
(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
qk h2 h3 h3 h4 h2 h4 (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
无效过热循环
无效过热循环：过热过程中产生的冷量没有
被冷却介质所吸收。
（1）单位制冷量 q0
不变
q0 (h1 h5 )
(1-13)
(2)单位容积制冷量 qv 减小
qv
h1 h5 v1'
(3)理论比功 w0
增加
w0 h2' h1'
(4)单位冷凝热 qk 增加
qk h2' h4
w
h
h h
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：
q h w
（1-1）
这里，把自外界传入的功作为负值。
（1）压缩过程: q 0 w h2 h1
(2)冷凝过程： w 0
（1-2）
qk h2 h4
（1-3）
(3) 节流过程： w 0, q 0
(h1 h5 ) (h5 h5)
制冷系统热力计算
冷凝压力Pk 蒸发压力Po 阀前温度Tg 吸气温度Ts 阀前密度 阀前焓值Hg (Mpa) (Mpa) (℃) (℃) （kg/m3） (kj/kg) 2.1462 单位制冷量 （kj/kg） 0.6254 质量流量 （kg/h） 49.4 15.2 1085.215 冷凝能力 （W）
低压气体饱和 吸气焓值Hs 吸气熵值Ss 焓值Ho (kj/kg) kj/kg.k (kj/kg)
260.64432 384.018507 413.72277 1.7620715 排气温度 （℃） 能效比COP
排气气体密 吸气气体密 度 度 （kg/m3 ） （kg/m3 ） 123.374192 364.7440313 445.95905 3266.10934 15766.1093 81.9744924 3.827183567 78.367863 25.377766 排气管体积 吸气管体积 液管体积流 排气管管径 液管管径 吸气管管径 流量 流量 量（m3/h） （mm） （mm） （mm） （m3/h） （m3/h） 排气焓值Hd 压缩机功率 kj/kg （W）
4.654255 0.336103 14.37258
9.6
8.9
18.4
MAX MIN
#REF! #REF!
#REF! #REF!
#REF! #REF!
#REF! #REF!
状态点
Tliq R22
Tvap Pliq SI with C
过冷度 (℃) 5 液管流速 （m/s） 1.5
Pvap
吸气过热度 (℃) 8 吸气管流速 （m/s） 15
TPLeabharlann PS冷凝温度Tk 蒸发温度To (℃) (℃) 54.4 7.2 设计蒸发能 排气管流速 力（W） （m/s） 12500 18
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。
工程热力学课件第十二章制冷循环
由于吸收式制冷循环使用低品位热能 ，因此特别适合于使用余热或废热等 低品位热源的场合。
Part
05
热电制冷循环
热电制冷循环的工作原理
热电制冷循环基于塞贝克效应或皮尔 兹效应，通过热电转换材料将热能转 换为电能，从而实现制冷效果。
将多个制冷设备集成在一个模块中，实现 集中控制和统一管理，提高系统效率和可 靠性。
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工程热力学课件第十 二章制冷循环
• 制冷循环概述 • 制冷剂的特性 • 压缩制冷循环 • 吸收式制冷循环 • 热电制冷循环 • 制冷循环的节能与环保
目录
Part
01
制冷循环概述
制冷循环的定义和目的
定义
制冷循环是指通过一系列热力学过程，将热量从低温处转移到高温处，从而实现制冷效 果的系统。
目的
制冷循环的主要目的是在需要冷却的物体或环境中，创造一个低温环境，以维持其所需 的温度和湿度条件。
参数，实现节能运行。
制冷循环的环保要求
01
02
03
04
减少温室气体排放
通过采用高效制冷技术和环保 制冷剂，减少制冷循环中温室
气体的排放。
防止臭氧层破坏
选择不含有CFCs（氯氟烃） 的制冷剂，以保护臭氧层。
控制污染物排放
确保制冷循环产生的废水、废 气和固体废弃物得到妥善处理
和处置。
资源回收利用
对制冷设备进行回收和再利用 ，减少资源浪费和环境污染。
制冷剂在压缩机中被压缩，压力升高，温度也随之升高，然后进入冷凝器，在冷凝 器中放热给冷却水，自身温度降低并液化。
单级压缩式制冷理论循环
得到低温低压制冷剂
制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
21
1.1 单级蒸气压缩式制冷循环 的基本工作原理
制冷剂的变化过程(flash)
22
制冷剂的变化过程
制冷剂在制冷压缩机中的变化
制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入 压缩机吸气口时，压力越高温度 越高，压力越低温度越低。
制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成
5
T0
1
TL
44
3） 制冷剂液体在节流前无过冷，为饱 和液体。
4） 制冷剂在管路中流动时无任何状态 变化，即无流阻压降，无传热。
5） 节流为绝热过程，节流前后焓值相 等。
45
qK
P
4
2
w0
5
1
q0
单级蒸汽压缩制冷循环
ht 液相区
C 气相区 s
两相区
v
x=0 x
x
p
x=1 t
h
46
3、理论循环的热力状态图 p-h 图
吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气
26
作业：
简单描述单级蒸汽压缩式制冷循环。 蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件
组成，各有何作用？
27
二、理论的单级蒸气压缩式制冷循环及 热力计算
28
单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：
制冷压缩机 冷凝器 节流器 蒸发器
单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一 次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可 达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用 于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及 空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。
饱和蒸气在等温条件下，继续放出热 量而冷凝产生了饱和液体。
制冷剂在节流元件中的变化
制冷系统计算和仿真_概述及解释说明
制冷系统计算和仿真概述及解释说明1. 引言1.1 概述制冷系统是现代工业和生活中广泛应用的重要设备，用于实现物体或空间的降温、保持低温状态或者达到特定的温度要求。
随着科技的不断发展和进步，制冷系统的计算和仿真已经成为学术研究和工程实践中重要的一部分。
制冷系统的计算主要指通过数学方法基于实验数据和理论知识对系统参数进行分析与计算，以预测系统性能、能效和安全性等方面的表现；而制冷系统仿真则利用计算机模拟技术，在虚拟环境下对真实制冷系统进行模拟运行，从而评估其工作性能并优化设计。
1.2 文章结构本文将首先对制冷系统计算进行概述，包括计算方法概述、热力学分析以及循环制冷系统计算等内容。
然后，我们将介绍制冷系统仿真原理及常用仿真软件，并通过案例分析探讨仿真在实际应用中的作用。
接下来，我们将详细阐述制冷系统计算和仿真在节能优化设计、故障排除与优化以及新技术研发与验证方面的重要作用。
最后，我们将对全文进行总结分析，并提出可能存在的改进空间，展望未来制冷系统计算和仿真的研究方向。
1.3 目的本文旨在对制冷系统计算和仿真进行全面概述和解释说明，介绍其在节能优化设计、故障排除与优化以及新技术研发与验证等方面的重要作用。
通过深入了解计算方法和仿真软件，读者将能够更好地理解制冷系统的工作原理及其性能评估方法，并为实际应用提供参考和指导。
同时，本文也意在促进相关领域研究者之间的交流与合作，推动制冷系统计算与仿真技术的不断发展。
2. 制冷系统计算2.1 计算方法概述制冷系统计算是通过应用数学和物理原理，以及工程经验，对制冷系统进行性能分析和设计的过程。
在计算过程中，需要考虑热力学、传热、传质、流体力学等相关理论，并结合实际运行条件和要求进行参数计算。
常见的计算方法包括热力学分析、循环制冷系统的循环参数计算等。
2.2 热力学分析热力学分析是制冷系统计算的基础工作之一。
通过对制冷剂在不同温度和压力下的物性参数进行获取和分析，可以得到其循环过程中的压缩比、比容、能量转移等重要指标。
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制冷系统循环及热力计算
制冷系统循环主要包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部件。
首先，制冷剂经过蒸发器，利用周围环境的热量使制冷剂蒸发，并吸收空气中的热量，达到制冷的目的。
然后，蒸发后的制冷剂通过压缩机进行压缩，增加了其温度和压力。
接下来，制冷剂进入冷凝器，通过冷凝的过程使制冷剂释放出其吸收的热量，并且冷凝成液体。
最后，制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，降低其温度和压力，重新进入循环。
在制冷系统循环中，热力计算是为了确保能量转化和热力平衡的准确性。
一般来说，热力计算主要涉及到制冷剂在蒸发器和冷凝器中的能量转化以及在膨胀阀和压缩机中的能量转移。
其中，蒸发器的能量转化一般是通过制冷剂与空气或其他流体的热交换实现的。
而冷凝器的能量转化则是通过制冷剂与冷凝介质的热交换来实现的。
膨胀阀和压缩机则是用来改变制冷剂的温度和压力，从而控制制冷效果的。
在热力计算中，根据能量守恒定律，可以使用以下的热力学公式：
1.蒸发过程中的能量转化计算公式：
Q_evap = m * (h1 - h2)
其中，Q_evap为蒸发过程中的能量转化，m为制冷剂的质量，h1和h2为制冷剂在蒸发器入口和出口的比焓。
2.冷凝过程中的能量转化计算公式：
Q_cond = m * (h3 - h4)
其中，Q_cond为冷凝过程中的能量转化，m为制冷剂的质量，h3和h4为制冷剂在冷凝器入口和出口的比焓。
3.膨胀阀和压缩机的能量转移计算公式：
W_expand = m * (h2 - h3)
通过以上的热力学计算，可以准确地计算制冷系统循环中各部件的能量转化和热力平衡，保证制冷效果的稳定和可靠性。
在实际应用中，还需要考虑到制冷系统的工作条件、环境温度等因素，对热力计算进行修正和优化，以达到理想的制冷效果。