提高蒸汽压缩制冷循环的制冷系数的方法
单级蒸气压缩式制冷理论循环
液体过冷、吸气过热及回热循环 下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-2-3'4'-1表示过冷循环。 两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量增加，从而导致过冷循环的制冷 系数增加。
从制冷系数变化的角度对比如下：
理论循环 1-2-3-4-1 q0=h1-h4 w0=h2-h1
• 单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环的区别
– 1）制冷压缩机的压缩过程不是等熵过程，且 有摩擦损失。 – 2）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂往往 是过热蒸气，节流前往往是过冷液体，即存在 气体过热、液体过冷现象。 – 3）热交换过程中，存在着传热温差，被冷却 介质温度高于制冷剂的蒸发温度，环境冷却介 质温度低于制冷剂冷凝温度。 – 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。
3.理论循环过程在压焓图上的表示 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
理论循环的性能指标及其计算 1、单位质量制冷量
制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量 称为单位质量制冷量，用q0表示。 q0=h1-h4=r0（1-x4） （1-1）
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。
式中 qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）； h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所具有的比焓值（kJ/kg）； h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值（kJ/kg）；
对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系
R134a单级蒸汽压缩回热制冷循环的分析
R134a单级蒸汽压缩回热制冷循环的分析作者：熊锋周峥艳来源：《报刊荟萃（下）》2017年第11期摘要：㶲分析是在热力学第二定律的基础上，从“量”与“质”的结合上规定了能量的“价值”。
㶲分析作为一种新的热力学分析方法，揭示了能量转换的本质，改变了人们对能的性质、能的损失及能量转换效率的传统看法，为合理用能指明方向。
㶲分析方法在热动力循环的研究中正广泛采用。
关键词：R134；分析；㶲分析一、R134aR134a（氟利昂）是一种新型制冷剂，属于氢氟烃类（简称HFC）。
其沸点为-26.5℃。
破坏臭氧层潜能值ODP为0，但温室效应潜能值WGP为1300（不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。
），现被用于冰箱、冰柜和汽车空调系统，是一种很环保的制冷剂，以代替氟利昂12。
在制冷和空调设备所采用的制冷循环中，蒸气压缩制冷循环占有相当大的比例，为了进一步提高这类循环的性能系数，有必要对蒸气压缩制冷循环进行热力学分析。
本节将应用热力学第一定律首先分析一下带回热制冷循环系统的热力性能。
一般，蒸气压缩回热制冷循环至少由五个部分组成：压缩机、冷凝器、回热器、膨胀节流件及蒸发器。
二、㶲分析计算一个实际过程或循环，总是存在着各种不可逆过程，单级蒸汽压缩回热制冷循环也不例外。
从分析循环损失着手，可以知道一个实际循环偏理想可逆循环的过度、循环各部分的损失大小，从而可以指明提高循环的经济性途径。
热力学第二定律不仅可以判断过程的发展方向、能量的品质，而且还可以用来分析系统内部的各种损失。
本节将应用热力学第二定律，对带回热制冷循环系统进行㶲分析计算，得出有效能损失的分配情况，以找到合理的改进途径，做到有的放矢。
下面将对压缩机、冷凝器等部件建立有效能平衡方程，计算各个部件的㶲损、水的㶲损及冷量㶲。
1.压缩机压缩机是蒸气压缩制冷循环的“心脏”，通过耗费一定的功使制冷剂压力和焓值升高。
下面将对压缩机进行㶲分析计算。
实验6 蒸汽压缩制冷
实验6 蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验一、实验目的1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。
学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。
掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验任务1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。
2. 了解壳管式换热器的性能，节流阀的调节方法和性能。
3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。
三、实验原理该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。
热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。
本实验用制冷装置，需要消耗机械功。
用工质进行制冷循环，从而获得低温。
蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。
鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环1. 理论制冷系数图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。
1-2未压缩过程，2-3-4为制冷剂冷凝过程，4-5为节流过程，5-1为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比：ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1)2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比：εγ= Q0/N =εηｉηｍηｄηｍ０式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。
实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/33.工作原理1）工作过程单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。
制冷量 公式
制冷量公式摘要：一、制冷量的概念与重要性1.制冷量的定义2.制冷量在生活中的应用3.制冷量与能源消耗的关系二、制冷量的计算公式1.单级压缩制冷循环的制冷量计算公式2.双级压缩制冷循环的制冷量计算公式3.热泵制冷的制冷量计算公式三、影响制冷量的因素1.制冷剂的性质2.压缩机的类型与性能3.冷凝器和蒸发器的设计与性能四、提高制冷量的方法1.选择合适的制冷剂2.优化压缩机的设计与运行参数3.改进冷凝器和蒸发器的结构与性能正文：制冷量是指制冷设备在一定条件下，单位时间内所实现的制冷效果。
制冷量的大小直接影响到制冷设备的制冷效果和能效比。
因此，了解制冷量的概念、计算公式以及影响因素，对于制冷设备的设计、运行和维护具有重要意义。
一、制冷量的概念与重要性制冷量是指制冷设备在单位时间内，通过制冷循环所实现的制冷效果。
制冷量通常用单位时间内制冷剂在蒸发器中吸收的热量来表示。
制冷量的大小直接影响到制冷设备的制冷效果和能效比，因此，在设计和选择制冷设备时，需要充分考虑制冷量的要求。
在生活中，制冷量被广泛应用于空调、冰箱、冷库等制冷设备。
这些设备通过实现制冷量的要求，为人们提供舒适的生活和工作环境，同时也为食品、药品等物质的储存和运输提供了保障。
此外，制冷量与能源消耗密切相关，制冷设备在运行过程中会产生大量的冷凝热，合理利用这些热量可以降低能源消耗，提高设备的能效比。
二、制冷量的计算公式制冷量的计算公式依赖于制冷循环的类型。
这里我们介绍三种常见的制冷循环类型：单级压缩制冷循环、双级压缩制冷循环和热泵制冷循环。
1.单级压缩制冷循环的制冷量计算公式：Q = α * (T1 - T2) * m其中，Q 为制冷量，α为制冷系数，T1 为制冷剂在蒸发器中的温度，T2 为制冷剂在冷凝器中的温度，m 为制冷剂的质量流量。
2.双级压缩制冷循环的制冷量计算公式：Q = ∫(T1 - T2) * dm其中，Q 为制冷量，T1 为制冷剂在蒸发器中的温度，T2 为制冷剂在冷凝器中的温度，dm 为制冷剂的质量流量。
工程热力学课件11 制冷循环
理想气体
p 2‘
T
2‘
绝热膨胀，温度降低
1 6 1 2 4 3 v 2 s
5
T
转回温度曲线
实际气体
TH
冷效应区
N
热效应区
TL p pN
p
经济性指标最高的逆向循环是同温限 间的逆向卡诺循环。通常制冷循环以环境 为高温热源（T1=T0），因此在以T0为高 温热源、Tc为低温热源间的逆向卡诺循环 的制冷系数：
膨 胀 阀
压缩机
w
4
q2
1
蒸发器
1-2: 2-3: 3-4: 4-1:
制冷剂在压缩机中的绝热压缩过程 制冷剂在冷凝器中的定压放热过程 制冷剂在膨胀阀中的绝热节流过程 制冷剂在蒸发器中的定压定温气化过程
4 1 3 2
q2 wnet
单位质量制冷剂在冷凝器中放热量：
T
2
q1＝ h2-h3
单位质量制冷剂在蒸发器中吸热量：
1 h
过冷度愈大,制冷系数增加愈多。制冷剂液体离开冷凝 器的温度取决于冷却介质的温度,过冷度一般很小。多数制冷
装置专设一回热器,使从冷凝器出来的制冷剂液体通过回热器 进一步冷却,增大过冷度。回热器的冷却介质通常为离开蒸发 器的低温低压蒸气。
3 4 1
2
热泵供热原理
在所有制冷装置的工作过程中，热从冷藏室取 出并传给较高温度的环境。因此，实现制冷循环的 结果不仅使放出热量的物体被冷却，而且使吸收热 量的物体被加热。根据这个原理，可利用逆循环实 现将热从低温冷源向高源热源的输送。这种目的在 于输送热量给被加热对象(如室内供暖)的装置称为 热泵。向高温热源输送的热量qH，等于取自低温冷 源(如大气环境)的热量qL与实现逆循环从外界输入 功量wnet 之和，即qH=qL+wnet 。热泵就其实质来看， 和制冷装置完全一样，只是两者工作的温度范围不 同。制冷装置工作的上限温度为大气环境温度，其 目的系从冷藏室吸热，以保持冷藏室低温(下限温度) 恒冷；热泵工作的下限温度为大气环境温度，其目 的是向暖室放热，以保持暖室温度(上限温度)恒暖。
蒸气压缩式制冷的热力学原理
➢(1)节流阀代替膨胀机 1kg制冷剂损失的膨胀功
We h3 h4' 034 '0
➢ 节流过程的不可逆损失
q'0 h4 h4' 4bb'4'4
T
3
Tk
T0 0 4'
Pk
qk 2' 2
Wc
P0
4 1'
q0
1
b' b a' a s
蒸气压缩式制冷的理论循环的T－s图
➢采用节流阀代替了膨胀机，一方面损失了膨 胀功，另一方面产生了无益气化，降低了制冷 能力，导致制冷系数有所下降。 ➢其降低的程度，称为节流损失。
lgp
pk
3 3'
2' 2
p0
4 q0
1 Wc
qk
0
h4=h3
h1 h2 h
蒸汽压缩制冷理论循环p h图
二、蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
（1）制冷剂单位质量制冷量q0：1kg制冷剂在蒸发器中 蒸发从被冷却介质吸收的热量。
q0＝h1－h4＝h1－h3 ；kJ/kg lgp
pk
3 3'
2' 2
p0
T
3 qk
2
T'k
∑w
T'0
4
1
q0
0
b
a
s
制冷循环性能指标
➢对于逆卡诺循环，制冷系数c' :
c
q0 q0 T0 W qk q0 Tk T 0
T T'k
3 qk
2
∑w
T'0
4
1
✓大小只取决于两个热源的温度； T0'↗或T k'↘ ， → c' ↗
第一节单级蒸汽压缩循环
压缩机： 制冷系统的“心脏”，压缩和输送制冷剂蒸
气
冷凝器： 输出热量 节流阀： 节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量 蒸发器： 吸收热量（输出冷量）从而制冷
5
等熵
四大部件的作用：
二、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算
冷凝器 3
等焓
水 2 压缩机
膨胀阀
等压、等温 4 蒸发器 冷 媒 1
1:出蒸发器进压缩机 2:出压缩机进冷凝器 3:出冷凝器进膨胀阀 4:出节流阀进蒸发器
5´ t0 1 q´0 q0
5
h
单位制= q0/v1
21
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响 p t´ k 3´ 4´ 2´ tk 4 2 3 5´ t0 1 w w´
0
5
h
单位压缩功w 吸气比容v1 不变
w N
q0 制冷系数 w
22
问题：下列( )会使冷凝温度tk增高。
t0
2 2´
5´
5
t´ 0
1 1´
h
蒸发温度t0时：1-2-3-4-5-1 蒸发温度降低为t´0时：1´-2´-2-3-4-5´-1´
24
(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响 p 4
tk 3 t0 2 2´
5
5´
q´0 q0
t´ 0
1 1´
h
单位制冷量q0 吸气比容v1
Q0
25
(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响 p
(3)其他条件不变，液过冷度、的影响 p
4´ 4
pk
3
2
5´
5
p0
1
h
1-2-3-4- 5-1 无过冷过热时：
制冷循环
目录一、制冷循环的工作原理 (1)二、压缩式制冷 (3)三．吸收式制冷 (5)四、其他制冷方式 (6)1、蒸汽喷射制冷 (6)2、空气压缩制冷 (7)3、声能(热声效应)制冷技术 (8)4、热管式制冷技术 (10)5、磁制冷技术 (10)6、吸附式制冷 (11)7、热电制冷 (12)浅谈制冷循环生活中，存在着各种制冷循环，电冰箱、空调、汽车等，它与我们的生活密切相关。
通过对制冷循环的研究与改进，可以有效地实现节能降耗。
一、制冷循环的工作原理与动力装置相反，制冷循环装置是通过外界对系统提供能量，使制冷工质将热量从低温物体（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。
制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。
就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。
逆卡诺循环是理想制冷循环，它的工作过程如下：绝热压缩过程1'—2'，制冷剂的温度由T0'升至Tk'，外界输入功w ；等温冷凝过程2'—3'，制冷剂在等温Tk'向高温热源放出热量qk'；绝热膨胀过程3'—4'，制冷剂的温度由Tk‘降至T0’，膨胀机输出功we ；等温蒸发过程4'—1'，制冷剂在等温T0'吸收低温热源中的热量q0'制冷循环的重要参数是制冷系数， 制冷系数是指单位功耗所能获得的能量，也称制冷性能系数，用符号COP 表示，它是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。
制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。
逆卡诺循环的制冷系数： )0/(0))(0/()(0/q0'''''''c T Tk T S S T Tk S S T W b a b a c -=---==ε在一定的环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就越小。
建环《制冷》部分练习题参考解答
建环《制冷原理与设备》课程部分思考题、练习题参考解答08年10月一、判断题1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。
(×)2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。
(×)3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。
(×)4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。
(√)5．描述系统状态的物理量称为状态参数。
(√)6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。
(√)7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。
(×)8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜ 2000时为紊流。
(×)9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。
(√) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。
(×)11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。
(√)12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。
(×)13．制冷剂R717、R12是高温低压制冷剂。
(×)14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。
(×)15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。
(√)16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。
(×) 17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。
(√)18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。
(×)19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。
(×)20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。
(×)21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a属于HFC类物质。
(√) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。
蒸汽压缩制冷
蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验一、实验目的1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。
学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。
掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验原理该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。
热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。
本实验用制冷装置，需要消耗机械功。
用工质进行制冷循环，从而获得低温。
蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。
鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环1. 理论制冷系数图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S 图。
1-2未压缩过程，2-3-4（2-3）为制冷剂冷凝过程，4-5（3-4）为节流过程，5-1（4-1）为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q 2和理论功w 之比：ε= q 2/w = ( h 1-h 4) / (h 2-h 1) （6-1）2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q 0与实际消耗的电功率N 之比：εγ= Q 0/N =εηｉηｍηｄηｍ０(6-2)式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。
实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/3。
三、试验方法由式 ⑴和式⑵可知为测定理论制冷系数和实际制冷系数，应在试验中进行一下各项的测量。
1. 测定各状态的焓h 1、h 2 和h 4，为此，需测量1,2,4点的压力和温度，然后在工质 的LgP-h 图上查得h 1、h 2 和h 4数值。
压力值用压力表测量，各点温度用水银温度计测量。
2. 制冷机实际消耗的功率用功率表测出电机消耗的电功率N(KW)即可。
3. 有效制冷能力Q 0的测定：本实验用水在蒸发器中交换的热量来确定。
Q0 = mzC (tZ1-tZ2) (6-3)式中：m为流过蒸发器的水流量（㎏/s），Ｃ为水的比热（ＫＪ／㎏℃），t Z1和tZ2为水流进、出口的温度℃。
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提高蒸汽压缩制冷循环的制冷系数的方法
1、改善冷凝器的换热效率：改善冷凝器的换热效率，可以通过改变冷凝器的结构，提高冷凝器的换热面积，改善冷凝器的换热条件，改善冷凝器的传热性能，从而提高冷凝器的制冷效率。
2、改善蒸发器的换热效率：改善蒸发器的换热效率，可以通过改变蒸发器的结构，提高蒸发器的换热面积，改善蒸发器的换热条件，改善蒸发器的传热性能，从而提高蒸发器的制冷效率。
3、改善压缩机的效率：改善压缩机的效率，可以通过改变压缩机的结构，提高压缩机的利用率，改善压缩机的工作条件，改善压缩机的工作性能，从而提高压缩机的制冷效率。
4、改善蒸汽压缩制冷循环的热力学性能：改善蒸汽压缩制冷循环的热力学性能，可以通过改变循环系统的结构，提高循环系统的利用率，改善循环系统的工作条件，改善循环系统的工作性能，从而提高循环系统的制冷效率。