制冷原理一

nullnull 第一章 制冷原理制冷原理第一章 制冷原理- 目录热工基础知识 蒸汽压缩式制冷 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 第一章 制冷原理- 目录热工基础知识 - 温度摄氏温度tc（oC） 华氏温度tF（oF） 绝对温度T（K） tc=5(tF-32)/9 T= tc +273.15 热工基础知识 - 温度温度是表示物体冷热程度的量度。热工基础知识 - 压 力压力P（Pa）=F（N）/S（m2） 绝对压力Pa 相对压力Pg =绝对压力-大气压力 1大气压（atm）=1.01x105 （Pa ） 常用压力单位： M Pa , k Pa , mmH2O , mmHg , bar , psi热工基础知识 - 压 力工程上把单位面积上所受的垂直作用力称为压力。热工基础知识 - 其它常用基本参数密度ρ kg/m3 比容υ m3/kg 质量流量 kg/s 体积流量 m3/s 热工基础知识 - 其它常用基本参数热工基础知识 - 热 量热能-物质分子运动的动能 热量-热能转移的度量 焦耳（J），千焦耳（kJ） Btu 英制热量单位 1Btu=1.055kJ=0.252kcal 1kWh=3600kJ 质量比热 一kg物体温度升高1K所吸收的热量 水在常温时的Cp=4.1868kJ/kg.℃ 干空气的定压比热Cp=1.005kJ/kg.℃ 热流，功率 kW , Btu/h热工基础知识 - 热 量热工基础知识 - 焓和熵内能u=动能+势能 焓i=气体内能+推动功 i=u+Pυ（比焓-kJ/kg） 焓是用来表示物质系统能量状态的一个参数。 熵是表征工质状态变化时，与外界换热程度的一个导出的热力状态参数。 S2 - S1 =q / T（比熵-kJ/kg.K） S2 > S1 吸热 S2 < S1 放热热工基础知识 - 焓和熵热工基础知识 - 基本物理定律 热力学第一定律 能量既不能创造，也不能消亡，而只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转变成另一种形式。 在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后能量的总量维持恒定。 热能和机械能是可以相互转换的。 热工基础知识 - 基本物理定律 热工基础知识 - 基本物理定律 热力学第二定律 热量自发地从高强度体流向低强度体。 热量自发地从高温流向低温。 不可能把热量从低温物体传至高温物体而不需要附加条件。热工基础知识 - 基本物理定律 热工基础知识 - 基本物理定律查理定律 压力一定时，气体的体积与温度成正比； 体积一定时，气体的压力与温度成正比。热工基础知识 - 基本物理定律热工基础知识 - 物质的三态及变化热工基础知识 - 物质的三态及变化固体液体气体熔解凝固液化汽化升华固化热工基础知识 - 传热和隔热热工基础知识 - 传热和隔热热量传递的三种基本形式： 导热：同一物体的不同部分之间和相互接触的不同 物体之间。 对流：流体与固体表面之间或流体内部，流体运动。 辐射：热辐射，电磁波。传热：一种流体通过一定厚度的固体将热量传给另 一种流体。热工基础知识 - 导热材料和隔热材料热工基础知识 - 导热材料和隔热材料导热材料 铜 铝 钢 玻璃 水 空气 导热系数（W/(m.K)） 385 204 56 0.79 0.59 0.022隔热材料 泡沫橡塑 玻璃棉 聚乙烯 硬质聚氨脂 导热系数（W/(m.K)） <0.034 < 0.042 < 0.038 < 0.028 隔热材料要求: 导热系数小，密度小，吸水性差，耐火性好，价格低。热工基础知识 - 显 热热工基础知识 - 显 热加热水大气压 热工基础知识 - 潜热、蒸发和沸腾热工基础知识 - 潜热、蒸发和沸腾水沸腾 水变成水蒸汽 大气压热工基础知识 - 饱和、过冷和过热热工基础知识 - 饱和、过冷和过热212°F 大气压 容器内汽液共存212°F 100°C 100°C 汽体液体热工基础知识 - 饱和液体和蒸汽、过冷液体和过热蒸汽热力性质热工基础知识 - 饱和液体和蒸汽、过冷液体和过热蒸汽热力性质热工基础知识 - 饱和液体和蒸汽、过冷液体和过热蒸汽热力性质热工基础知识 - 饱和液体和蒸汽、过冷液体和过热蒸汽热力性质热工基础知识 - 升高饱和点热工基础知识 - 升高饱和点水沸腾压力锅防止蒸汽逃逸。 液体表面压力升高使液体的沸点升高1.208bar 105°C 热工基础知识 - 降低饱和点热工基础知识 - 降低饱和点水沸腾真空泵将空气抽出容器。 液体表面压力降低使液体的沸点降低。0.008129bar 4°C 真空泵 热工基础知识 - 制冷的基本热力学原理 热工基础知识 - 制冷的基本热力学原理 制冷机高温热源THQCQHWQC+W=QH ε= QC / W低温热源TC什么是制冷?热工基础知识 - 制冷方法 液体汽化制冷 蒸汽压缩式 吸收式 热工基础知识 - 制冷方法 气体膨胀制冷 涡流管制冷 热电制冷 蒸汽压缩式制冷 蒸汽压缩式制冷 Q20oC520.22kPa , 7oC R22饱和液体520.22kPa(表压) 7oC饱和蒸汽Q’1432.5 kPa,40oC饱和液体（Q=Q’）+W=Q130oCQ11432.5kPa,55oC过热蒸汽W30oC蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷冷凝器压缩机节流阀134图2-1 循环图2蒸汽压缩式制冷 - 制冷剂 蒸汽压缩式制冷 - 制冷剂 在工作温度范围内能够汽化和凝结并有适当的压力和压力比。单位质量制冷量和单位容积制冷量比较大。无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。化学稳定性和热稳定性好，对材料的腐蚀性小，与润滑油相容。导电性小。导热系数大。粘度、比重尽量小。压缩终了温度不太高。单位容积压缩功小。无机化合物：NH3(R717)、H2O(R718)、 CO2(R718)。氟里昂：CFCl3(R11)、CF2Cl2(R12)、 CHF2Cl(R22) 。环境可接受性好：ODP与GWP值必须为0或尽可能小。价格便宜、来源广。蒸汽压缩式制冷 - 制冷剂 蒸汽压缩式制冷 - 制冷剂 单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图 压 力焓汽液混合饱和液体线饱和汽体线临界点100% 液体100% 汽体20% 液体, 80% 汽体单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图 压 力焓t等温线υ等容线s等熵线p等压线x等干度线h等焓线单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图详见: ASHRAE Handbook-Chapter 20单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环 - 压 - 焓图单级蒸汽压缩式制冷理论循环单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg进入蒸发器R22汽液两相621.22t1=7oC1h1=249.686x1=0.2单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg蒸发器621.22x1=0.2制冷剂从负荷吸收热量，温度和压力不变，变成饱和蒸汽x2=1单级蒸汽压缩式制冷理论循环12h1=249.686t1-2=7oC单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg蒸发器621.22制冷剂焓差为单位质量制冷量qo= h2- h1h2= 407.831h1=249.686单级蒸汽压缩式制冷理论循环x1=0.2x2=112t1-2=7oC单位容积制冷量qv= qo / υ2单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg压缩机621.22h2= 407.831h1=249.686单级蒸汽压缩式制冷理论循环x1=0.2x2=11231533.5压缩理论比功wo= h3- h2t1-2=7oC单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg冷凝器621.22h2= 407.831h1=249.686单级蒸汽压缩式制冷理论循环x1=0.2x2=11231533.5制冷剂把热量传给外界,变成饱和液体t1-2=7oC45t4-5=40oCq= h3- h5单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力kPa焓kJ/kg621.22h2= 407.831h1=249.686单级蒸汽压缩式制冷理论循环x1=0.2x2=11231533.5绝热节流t1-2=7oC45t4-5=40oCs5=1.167kJ/kg.K h5= h1单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力焓冷凝器压缩机节流装置蒸发器制冷剂从负荷吸收热量 qo制冷剂把热量 传给外界 q压缩机输入理论比功 woq=qo+wo εo= qo / wo =7.01单级蒸汽压缩式制冷理论循环单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力焓单级蒸汽压缩式制冷理论循环12431’2’3’h1h2’h2h3h3’蒸发温度对循环性能的影响tete’蒸发温度下降单位质量制冷量下降单位容积制冷量迅速下降压缩理论比功增加制冷系数下降单级蒸汽压缩式制冷理论循环 压 力焓单级蒸汽压缩式制冷理论循环12434’1’3’h1h1’h2h3h3’冷凝温度对循环性能的影响tctc’冷凝温度升高单位质量制冷量下降单位容积制冷量下降压缩理论比功增加制冷系数下降蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷 利用制冷剂液体在气化时（蒸发时）产生的吸热效应，达到制冷目的。 液体蒸发制冷的特征 液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是： ①制冷剂液体在低压（低温）下蒸发，成为低压蒸气 ②将该低压蒸气压缩为高压蒸气 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。蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷蒸气压缩式制冷系统的构成压 缩 机 热 交 换 设 备 节 流 机 构 管 道 各 种 控 制 阀 辅 助 部 件蒸气压缩式制 冷系统的构成第一章 制冷原理第一章 制冷原理Any Questions?第一章 制冷原理第一章 制冷原理Thanks!