浙江工业大学浙江工业大学制冷原理及设备第五、六讲蒸汽压缩制冷循环2.134112Mioz重点：掌握蒸汽压缩式制冷循环的原理及热力计算主讲：蒋宁所在单位：浙工大机电学院化机所12浙江工业大学浙江工业大学第一节单级蒸气压缩式制冷循环液体蒸发制冷的特征一、单级蒸汽压缩式制冷系统的组成：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。z四大基本部件：压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器高温热源液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是：z制冷循环由四个过程组成：Qh压缩——冷凝——节流——蒸发①制冷剂液体在低压（低温）下蒸发，成为低压蒸气能量②将该低压蒸气提高压力变成高压蒸气制冷机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。Qc低温热源制冷循环就是通过一定的能量补偿，从低温热源吸热，向高温热源排热。热源的温度决定制冷剂吸热与排热的温度与压力，相应地决定了制冷循环中的高低压侧的压力比。34浙江工业大学浙江工业大学二、单级理论循环理论循环基于以下假设：1.热源温度恒定，且换热过程无传热温差，即冷凝温度Tk=Th、蒸发温度T0=TclgPX=02.蒸发器出口为饱和蒸汽，冷凝器出口为饱和液体X=1Ρk3.除压缩机、节流装置外，无流动压力损失4234.除蒸发器、冷凝器外，与外界无热交换Ρo5.压缩过程为等熵压缩，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失51wqo理想循环的意义：h51’2’h1.实际循环的简化，是实际循环的基准和参照；过程1－2等熵压缩（绝热、可逆、无损失）2.用于评价制冷剂。过程2－4工质向热源(温度Th)放热成为高压饱和液体（pk）过程4－5膨胀，高压饱和液体变为低压两相流体(p0)过程5－1工质从冷源(T0)吸收热量成为低压饱和蒸汽，产生制冷效应561浙江工业大学浙江工业大学1.制冷剂单位质量的制冷能力q0？（一）简单单级蒸气压缩式制冷的理论循环计算2.制冷剂单位容积制冷量qv?X=0ΡkX=123.压缩机压缩每kg制冷剂的耗功量w0?43制冷剂的质量流量Ρo4.MR?51w5.压缩机理论耗功率Pth?qo6.冷凝器对单位质量制冷剂的热负荷qk?h51’2’h7.冷凝器的总热负荷Qk?8.理论制冷系数εth?（a）理论循环在T-s图上的表示（b）理论循环lgp-h图上的表示78浙江工业大学浙江工业大学按照热力学第一定律，单级蒸气压缩制冷循环的各个过程有如下关系：为了说明单级蒸气压缩制冷理论循环的性能，采用下列一些性能指标，这些性能指标均可通过循环各点的状态参数计算出来。(1)压缩过程:(2)冷凝过程：(1)单位制冷量q0w=h2-h1qk=h2-h4q0=h1-h5=h1-h4(3)节流过程：(4)蒸发过程：也可以表示成汽化潜热r0和节流后的干度x5的关系：Δh=0q=h-h=h-h01514q0=r0(1−x5)h4=h5由上式可知，制冷剂的汽化潜热越大，或节流所形成的蒸气越少（q0称为单位制冷量，在T-s图上用面积1-5-b-a-1代表，而在lgp-h图上x5则用线段5-1表示。越小），则循环的单位制冷量就越大。910浙江工业大学浙江工业大学单位容积制冷量(2)qv(4)单位冷凝热qkqh−h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014冷凝热包括显热和潜热两部分qv==v1v1qhhhhhhk=−+−=−(23)(34)24(3)理论比功w0对于单级压缩式蒸气制冷机理论循环，存在着下列关系w0=h2−h1单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随制冷剂的种类和制冷机循环的qqwk=00+工作温度而变的。11122浙江工业大学浙江工业大学(8)制冷系数ε0(5)制冷剂质量流量MR对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，制冷系数为(COP)MR=Q0/q0其中，Q——制冷负荷0qhh−或者：014ε0==MR=Vh/v1w0hh21−其中，Vh——压缩机理论输气量，v1——压缩机进口蒸汽比容制冷系数愈大经济性愈好(6)压缩机理论功率PthP=MwthR0冷凝温度越高制冷系数越小(7)冷凝器总热负荷Qk蒸发温度越低Qk=MRqk1314浙江工业大学浙江工业大学(9)热力完善度三、工况变化对制冷机性能的影响单级压缩蒸气制冷机理论循环的热力完善度按定义可表示为(1)冷凝温度Tk变化，其他参数不变原循环1-2-