《制冷原理与技术》讲座 吕制赞邳 理想瘡环—斑卡锘瑂环 膨胀机 压缩机 陈江平 卡诺循环是理想过程的极限 上海交通大爭制冷研究所 卡诺循环(2 卡诺循环(3) COP(E)=。7 COP(E=- 7-9k=qo+五i PA w=We-We 3、热泵(mPP)系统的COP 卡诺循环(4) 又称为供热系数 1、热力学完善度:丌 压或=0.56,收式=0.27,燕电制冷扩=0.12 旬型自 2、卡诺环效率￡要受工作热獐的影 响,与工质特胜或设备没有哭系。家用 冰COP约为L0,堂调COP则为25-3.0
1 第二讲 制冷循环 陈江平 上海交通大学制冷研究所 《制冷原理与技术》讲座 一、理想循环—逆卡诺循环 冷凝器 蒸发器 q0 qk w wc e 膨胀机 压缩机 卡诺循环是理想过程的极限 T S 1 2 3 4 w=wc-we Tk T0 q0 qk 卡诺循环（2） 0 0 0 ( ) T T T w q COP k c − ε = = qk = q0 + Σw v p 1 2 4 3 卡诺循环（3） We Wc W / 1 1 ( ) 0 0 − = = w T T q COP k c ε 1、热力学完善度： 压缩式 ，吸收式 ，热电制冷 c cop cop η = 2、卡诺循环效率主要受工作热源的影 响，与工质特性或设备没有关系。家用 冰箱COP约为1.0，空调COP则为2.5-3.0？ 卡诺循环（4） η = 0.56 η = 0.27 η = 0.12 (a)夏季制冷循环 (b)冬季热泵循环 图7-7 制冷与热泵两用装置示意图 A 四通换向阀，B 毛细节流装置，C 压缩机 3、热泵（HEAT PUMP）系统的COP, 又称为供热系数： c k k H T T T ε = + ε − = 1 0
蒸汽瓜缩式循环的实现-四 幕汔繪式冷 大件的作用 的獲论雅环 1、蒸汽压缩式循环的实现-四大件的作用 2、压焓(lgph)和温熵(T-S)图 3、在特性图上表示制冷循环 -循环的可能实现方式 refrigera 理论制冷循环计算 408·C Closing the cycle 4 main Components evaporator compressor 发医中画压,中高压,是 Evaporator Compressor low-pressure refrigerant vapor mixture o from evaporator liquid and vapor apor 第发玉:是输斗量盼设吾,则削花禹
2 二、蒸汽压缩式制冷 的理论循环 1、蒸汽压缩式循环的实现-四大件的作用 2、 压焓（lgp-h)和温熵（T-S）图 3、在特性图上表示制冷循环 -----循环的可能实现方式 4、 理论制冷循环计算 1、蒸汽压缩式循环的实现-四 大件的作用 liquid refrigerant (R-22) -40.8°C airflow collects refrigerant vapor Closing the Cycle ? 4 main Components compressor condenser expansion device evaporator Evaporator refrigerant vapor mixture of liquid and vapor refrigerant B A air 蒸发器: 是输出冷量的设备，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 Compressor low-pressure refrigerant vapor from evaporator B C high-pressure refrigerant vapor to condenser 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
呼制奉村在 Condenser Expansion Device Basic Refrigeration System 2、芾冷工程基本图表 condenser device(D gph和TS图 2.1制冷剂点随压力变化 2.2不同制冷剂的标准沸点不同 Wate 3000 m above sea level · Water vapour pressure normal boiling point 100“c at 1013 mbar pressure at sea level Sea level y
3 Condenser C D refrigerant vapor liquid refrigerant outdoor air 冷凝器: 是输出热量的设备，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。 Expansion Device A liquid D refrigerant mixture of liquid and vapor refrigerant 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。 Basic Refrigeration System compressor condenser evaporator Direct expansion device (DX) discharge line suction line liquid line A B C D 2、制冷工程基本图表 ----lgp-h和T-S 图 2.1制冷剂沸点随压力变化 Water vapour pressure – different boiling points +89 °C at 675 mbar – 3000 m above sea level Water vapour pressure – normal boiling point +100 °C at 1013 mbar – pressure at sea level 3000 m 89°C 100°C Sea level 2.2不同制冷剂的标准沸点不同 0 5 10 15 20 25 Temperature in °C Vapour pressure in bar R12 R134a R600a R290 R404A R407C R410A
23水在不同压力下的加热升温过程 2.4制冷剂相平衡 62bar=160 Liquid Liquid Vapour/ Vapour Enthalpy 047bar=80°c bar= 100oC 一个临界点 2.6如何看工质的lPh图两条他和线 2.5反映制冷剂特性的图表 三个状态区 六条等值线 Mor2gm(gph图)上表示了的的所 ·比焓, specitic energy cont ·汽化潜热, heat of evaporation o ther values , entropy:比容,spec. volume 对制冷系统性能有影响的,还有部分制冷剂参数传输持性 不能在ph图上表示 C.2.v 横坐标表示能量或功的大小 27如何看工质的TS图 3、在特性图上表示制冷循环 个幡界点 P两条饱和 过热区 两相区 能量或功向大小用面积表示
4 2.3水在不同压力下的加热升温过程 Heat Enthalpy Temperature 100 C 1 bar Liquid + Vapour Liquid Vapour 80 C 0.47 bar 120 C 2 bar 2.4 制冷剂相平衡 Liquid Liquid + Vapour Vapour 0.47 bar = 80ºC Q Pressure 6.2 bar = 160 ºC 1 bar = 100 ºC 2 bar = 120 ºC 2.5 反映制冷剂特性的图表 Mollier diagram ( lg p-h图 )上表示了制冷剂的所 有热力性能参数： – 压力，pressure ( p ) – 温度，temperature ( t ) – 焓，enthalpy ( h or i ) 比焓，specific energy content 汽化潜热，heat of evaporation – other values 熵，entropy；比容， spec. volume ... 对制冷系统性能有影响的，还有部分制冷剂参数---传输特性 不能在lgp-h图上表示: Cp ,λ,ν 2.6如何看工质的lgp-h图 一个临界点 两条饱和线 三个状态区 六条等值线 横坐标表示能量或功的大小 2.7如何看工质的T-S图 一个临界点 两条饱和线 三个状态区 六条等值线 T S k S T P v x x 过 h 冷 区 两相区 过热区 能量或功的大小用面积表示 3、在特性图上表示制冷循环
际雅环可能视方式 漫汽作 工质,环 即 等压过程 可的尖现才式(2) 为什么膨胀功相当 (2)有温差传热:OP下降 hh-hy由的y 例:当环门=308k(35℃,T=280K(时 根据能方程,有 由于液体v小,vdp 区有温差食热时,假定传热温差为3~5℃ 可以忽略,有 hh=面积35673 Bhh,=面积 可能的卖观→式(3): 有温差传热:COP下降 3)节流代替影胀机 高温液体 声温汽 冷凝器 T 膨胀闻 压缩机 温液汽混合物裘发器 低温肃汽
5 实际循环可能实现方式 T S 1 2 3 4 Σw=wc-we Tk T0 q0 we wc k pk p0 (1)湿蒸汽作 工质，循环 在两相区， 等温过程即 等压过程 T S 1 2 3 4 w=wc-we Tk T0 q0 we wc k pk p0 5 6 7 为什么膨胀功相当 于∆3453的面积? h3-h4=(h3-h5)-(h4-h5) 根据能量方程，有 由于液体 v 小，vdp 可以忽略，有 h3-h5 ＝ 面积35673 且h4-h5＝面积45674 h3-h4 ＝∆3453 可能的实现方式（2） (2)有温差传热：COP下降 例：当环境T’k ＝ 308K (35℃)，T’0＝280K (7℃) 时 逆卡诺循环 Tk＝308K (35℃)，T0＝280K (7℃) 所以COP＝10 有温差传热时，假定传热温差为3～5℃， Tk＝311K (38℃)，T0＝275K (2℃) 所以COP＝8.15 有温差传热：COP下降 1 3 2 4 w=wc-we q0 we wc T Tk T0 k pk p0 T'0 T'k S q 冷凝器 蒸发器 q0 k wc 膨胀阀 压缩机 高温液体 高温蒸汽 低温液汽混合物 低温蒸汽 可能的实现方式（3）： （3）节流阀代替膨胀机