建筑冷热源复习课.

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1、 主要内容 1 1、制冷：是指用人工的方法从温度较低的物、制冷：是指用人工的方法从温度较低的物 体吸取热量，并将其转移到环境介质中去，以体吸取热量，并将其转移到环境介质中去，以 产生低于环境温度并保持这个温度的过程。产生低于环境温度并保持这个温度的过程。 Date1 2、逆卡诺循环 由两个等温过程和两个绝热过程（等熵过程）所组成的循环 3、逆卡诺循环循环的条件 （1）高低温热源温度恒定 （2）实现循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机、和蒸发器 （3）工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差 （4）工质流经各个设备时无内部不可逆损失 膨胀机 压缩机 冷却介质 被冷却介质 冷凝器 蒸发器

2、Te Tc qk q0 we wc 1 2 3 4 T S K Te Tc ba wc we q0 Date2 4、评价制冷循环经济性的指标： （1）制冷性能系数： （2）热力完善度： 1 2 3 4 T S K T0 TK ba wc we qe Date3 5、逆卡诺循环的局限 （1）在制冷剂湿蒸汽区域内进行压缩(湿压缩) 压缩机吸入湿蒸气，低温湿蒸气与热的气缸壁面发生强烈热交换，与气 缸壁面接触的液珠迅速气化，使得压缩机的吸气量减少，导致制冷功率下 降。 过多液珠进入压缩机后，难以立即气化。既破坏压缩机的润滑，又容易 对压缩机的叶片和气缸壁造成液击，影响压缩机的性能和寿命。 因此，蒸气压

3、缩湿制冷装置运行时，严禁发生湿压缩。要 求进入压缩机的制冷为饱和或过热蒸气，即进行干压缩。 Date4 （2）膨胀机的经济性 液态制冷剂的比容变化很小，因而可以利用的膨胀功十 分有限。 膨胀机的尺寸小，因而摩擦损失相对较大。 Date5 6、压缩制冷理论循环组成 ： 1）压缩机：等熵压缩； 2）冷凝器：等压放热； 3）膨胀阀：绝热节流； 4）蒸发器：等压吸热。 Date6 7、避免湿压缩的方法 在蒸发器出口设气液分离器； 调节膨胀阀开度，控制压缩机 入口制冷剂蒸气的过热度。 Date7 8、制冷剂压焓图基本构成 一点： 临界点C 三区： 液相区、 两相区、 气相区。 五态： 过冷液状态、 饱和

4、液状态、 湿蒸气状态、 饱和蒸气状态、 过热蒸气状态。 八线： 等压线p（水平线） 等焓线h（垂直线） 饱和液线x=0， 饱和蒸气线x=1， 无数条等干度线x 等熵线s 等比体积线v 等温线t 液相区 两相区 气相区 Date8 9、 蒸气压缩式制冷的热力计算 a. 制冷剂单位质量制冷量qe：1kg制冷剂在蒸发器中蒸发从被冷 却介质吸收的热量。 qeh1h4h1h3 根据确定的蒸发温度、冷凝温度、压缩机的吸气温度及 液态制冷剂的再冷度等已知条件，计算以下各参数： Date9 b.单位容积制冷量qv ：压缩机每吸入1m3制冷剂蒸汽（按吸 气状态计），在蒸发器中所产生的制冷量。 qvqe / v1

5、（h1h4）/v1 v1为制冷剂的比容。 c.制冷剂的制冷流量 Mr和体积流量Vr： 式中：Qe为制冷系统的制冷功率。 Date10 d. 冷凝器的冷凝负荷Q c：制冷剂在冷凝器中冷却、冷凝过 程中放出的热量。 Q cMr(h2h3 ) e. 压缩机的理论耗功率W： Date11 f. 理论制冷性能系数COP：制冷量与压缩机理论功率的比值。 g. 理论制热性能系数COPh ：制热量与压缩机理论功率的比值 。 Date12 h. 制冷效率R(热力完善度) ：理论制冷循环制冷系数与理想制 冷循环制冷系数之比。 Date13 例2.1 基本理论（饱和）热力循环 A工况：tc35，te0； B工况：t

6、c40，te0； C工况：tc40，te5。 计算：单位质量制冷量qe；单位质量制热量qc ；单位制冷压缩机功率w；制冷性能系数COP； 制热性能系数COPh；热力完善度r Date14 计算步骤： 1、在压焓图确定特征状态点： 压缩机入口状态点、出口状态点、膨胀阀入口状态 点、出口状态点、 2、在压焓图确定各特征状态点对应的焓值 3、根据对应的焓值进行热力计算 Date15 1 2 3 4 tc35，te0 Date16 1 23 4 tc40，te0 Date17 1 23 4 tc40，te-5 Date18 参 数 冷凝蒸发发 h1 (kJ/ kg) h2 (kJ/ kg) h3= h

7、4 (kJ/ kg) 制冷 性能系 数 tc ( ) Pc (MP a) te ( ) Pe (MP a) A工 况 351.350 0.49 8 405. 4 430 243. 1 6.60 B工 况 401.530 0.49 8 405. 4 433 249. 7 5.64 C工 况 401.53 5 0.42 1 403. 5 437 249. 7 4.59 Date19 例2.2、 某空气调节系统需制冷量20kW，采用氨压 缩式制冷，蒸发温度te4C，冷凝温度tc40C，无 再冷，并且压缩机入口为饱和蒸气，试进行理论循环 的的热力计算。 解： (1) 绘出理论循环的压焓图； (2) 根

8、据氨的热力性质表查处 于饱和线上的有关参数值； (3) 计算状态点4的参数值； (4) 根据压焓图确定状态点4的 参数值； (5) 进行热力计算。 Date20 单位质量制冷能力： 单位容积制冷能力： Date21 制冷剂质量流量： 制冷剂体积流量： 冷凝器热负荷： Date22 压缩机理论耗功率： 理论制冷系数： 制冷效率： Date23 1）过冷循环 10、过冷、过热及回热循环 液体过冷：从冷凝器出来的液 态制冷剂的温度低于其压力对应 的饱和温度。 过冷度：液体过冷后的温度与其 压力对应的饱和温度的差值。 过冷循环：具有液体过冷的制冷 循环称之为过冷循环。 Date24 液体过冷对制冷性能

9、的影响 采用液态制冷剂再冷，节流 后制冷剂的干度减少（即无效 气化减少）单位质量制冷功率 增加; 压缩机的压缩功不变。 制冷系数提高，节流损失减 少。 Date25 2）过热循环 蒸气过热：压缩机入口处制 冷剂蒸气的温度高于其压力对 应的饱和温度。 过热度：制冷剂蒸气过热后的 温度与同压力下饱和温度的差 值。 过热循环：具有蒸气过热的制 冷循环称之为过热循环。 Date26 3）回热循环 Date27 无效过热：蒸气过热所吸收的热量 来自被冷却介质以外的物体，即过 热不能产生有效的冷量输出。（如 ：蒸发器出口至压缩机入口处制冷 剂管道与外界的热交换。） Date28 例2.3 过冷循环和吸气过

10、热循环 A工况：tc40，te0； B工况：tc40，te0， 过冷温度t335; C工况：tc40，te0， 吸气过热温度t15 。 计算：单位质量制冷量qe；单位质量制热量qc；单位 制冷压缩机功率w；制冷性能系数COP；制热性能系数 COPh；热力完善度r Date29 1 2 3 4 tc40，te0，t335 3 Date30 参 数 冷凝蒸发发 h1 (kJ/ kg) h2 (kJ/ kg) h3= h4 (kJ/ kg) 制冷 性能 系数 tc ( ) Pc (MP a) te ( ) Pe (MP a) A工 况 401.530 0.49 8 405. 4 433 249. 7

11、 5.64 B工 况 401.530 0.49 8 405. 4 433 243. 1 5.87 C工 况 401.530 0.49 8 411. 1 440. 4 249. 7 5.51 Date31 11、制冷压缩机作用 它把制冷剂蒸汽从低压状态压缩至高压状态，创造 了制冷剂液体在蒸发器中低温下蒸发制冷、在冷凝 器中常温液化的条件。此外，由于压缩机不断地吸 入和排出气体，才使制冷循环得以周而复始地进行 Date32 12、制冷压缩机的分类 压缩机按压缩原理有两大类： 容积型 速度型 容积型压缩机:通过对运动机构作功，以减少压缩式容 积，提高蒸气压力来完成压缩功能。 速度型压缩机:由旋转部件

12、连续将角动量转换给蒸气， 再将该动量转为压力。 Date33 制冷压缩机分类和结构示意简图 往复式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机 离心式制冷压缩机 Date34 式中： D气缸直径（m） S 活塞行程（m） Z 气缸数 n转速（r /min ） Vcy压缩机曲轴每旋转一圈，每只 气缸吸入的低压气体体积（m3） 13、理论排气量（活塞排量 ） 即压缩机每秒钟吸入的气体体积， 计算公式为： P2 P1 O 1 P V P2 P1 2 3 4 Vcy Date35 14、理论质量流量 P2 P1 O 1 P V P2 P1 2 3 4 Vcy Date36 15、 往复式压缩机的性能系数 以压缩机轴功

13、率计算的性能系数用COP表示： 以压缩机输入功率计算的性能系数称为能效比用 EER表示： COPth为压缩机进行绝热压缩时的理论性能系数 Date37 16、冷凝器的作用和分类： 是使制冷压缩机排出的过热蒸气冷却冷凝为高压 液体。 按照冷却方式，冷凝器可分为水冷式、风冷式、 蒸发式冷凝器等。 Date38 17、蒸发器的作用和分类： 在制冷中，液态制冷剂经过节流后在其中汽化( 实际上是沸腾)吸热，使送入的介质(水、空气或 盐水)被冷却(这类介质也可称作载冷剂)。 按照被冷却介质不同，蒸发器可分为冷却液体的 蒸发器、和冷却气体的蒸发器等。 Date39 18、节流机构的作用和工作原理 1、当制冷

14、剂流体通过一小孔时，一部分静压力转变为动 压力，流速急剧增大，成为湍流流动，流体发生扰动，摩擦 阻力增加，静压下降，使流体达到降压调节流量的目的 ，节 流是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要过程之一。 2、节流机构的作用有两点： 一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压 为蒸发压力； 二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体 的数量。 Date40 膨胀阀的感温包与蒸发器出口管的表面紧密 接触，感温包内的工质温度等于蒸发器出口处的制 冷剂温度，包内压力为该工质的饱和压力。膨胀阀 对制冷剂流量的调节是通过其膜片上的三个作用力 的变化而自动进行的。 P = P0 + W 19、内平衡

15、式热力膨胀阀工作原理 Date41 P为感温包内气体压力，作用在膜片上部，其方向是指向打开膨胀 阀孔。 P0为蒸发器入口压力（即制冷剂经阀孔节流后的压力），它通过 内平衡孔作用于膜片下部，其方向是指向关闭膨胀阀孔。 W为弹簧的等效压缩力，作用在膜片下部，其方向也是指向关闭 膨胀阀孔。可保证蒸发器出口处的制冷剂得到所需的过热度（可通 过调节杆调节W的大小） Date42 20、氟利昂 u氟利昂是饱和碳氢化合物的卤族衍生物的总 称，目前用作制冷剂的主要是甲烷和乙烷的衍 生物。 u在这些衍生物中用氟、氯和溴的原子代替原 来化合物中的全部或一部分氢原子，使化合物 的性质起了很大的变化。 Date43 u饱和碳氢化合物的分子通式为CmH2N2， 氟利昂的化学分子式为CmHnFxClyBrz，其原 子数之间应符合下列关系： 2N+2=n+x+y+z Date44 u氟利昂第一种简写符号在字母“R”后的数 字依次