第三章制冷原理PPT讲稿.ppt

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1、第三章制冷原理第1页，共60页，编辑于2022年，星期二二、冷源二、冷源（是实现制冷的媒介是实现制冷的媒介）1、天然冷源天然冷源：深井水、天然冰或空间的空气等。深井水、天然冰或空间的空气等。2、人造冷源：冷板、半导体、蒸气压缩式等。、人造冷源：冷板、半导体、蒸气压缩式等。三、制冷方法三、制冷方法1、天然制冷天然制冷：指用天然冷源进行的制冷。指用天然冷源进行的制冷。2、人工制冷人工制冷：指利用人工方法制造一个低温冷源。人工制冷的方法从原理上分为两指利用人工方法制造一个低温冷源。人工制冷的方法从原理上分为两种：种：（1）利用制冷剂在）利用制冷剂在相变相变过程中的吸热实现制冷。过程中的吸热实现制冷。

2、如蒸气压缩式制冷、干冰制冷、冷板制冷、液化气体制冷等。如蒸气压缩式制冷、干冰制冷、冷板制冷、液化气体制冷等。第2页，共60页，编辑于2022年，星期二（2）利用）利用温差电效应温差电效应的半导体制冷。的半导体制冷。热电制冷热电制冷(亦称温差电制冷、半导体制冷或电子制冷亦称温差电制冷、半导体制冷或电子制冷)是以温差电现象为基础的制冷方是以温差电现象为基础的制冷方法，它利用法，它利用塞贝克效应塞贝克效应的逆反应的逆反应珀尔帖效应的原理达到制冷目的。珀尔帖效应的原理达到制冷目的。塞贝克效应塞贝克效应就是在两种不同金属组成的闭合线路中，若保持两接触点的温度不就是在两种不同金属组成的闭合线路中，若保持两

3、接触点的温度不同，就会在两点间产生一个电势差同，就会在两点间产生一个电势差接触电动势接触电动势。同时闭合线路中就有电流流过，。同时闭合线路中就有电流流过，称为温差电流。反之，在两种不同金属组成的闭合线路中，若通以直流电，就会使一个称为温差电流。反之，在两种不同金属组成的闭合线路中，若通以直流电，就会使一个接点变冷，一个变热，这称为接点变冷，一个变热，这称为珀尔贴效应珀尔贴效应，亦称，亦称温差电现象。温差电现象。低温（吸热）低温（吸热）高温（放热）高温（放热）铁铁 +_铜铜 半导体制冷设备的特点及应用：半导体制冷设备的特点及应用：不用制冷剂；无机械传动部分；冷却速度和制冷温可任意调节；可将冷热端

4、互换；体积和功率都不用制冷剂；无机械传动部分；冷却速度和制冷温可任意调节；可将冷热端互换；体积和功率都可做得很小。可做得很小。半导体制冷的用途：半导体制冷的用途：方便的可逆操作；家用冰箱，或小型低温冰箱；低温医疗器具；可冷却仪器方便的可逆操作；家用冰箱，或小型低温冰箱；低温医疗器具；可冷却仪器；零点仪。；零点仪。第3页，共60页，编辑于2022年，星期二（3 3）基本热电偶）基本热电偶当今制冷方式中最常见的是蒸气压缩式制冷。当今制冷方式中最常见的是蒸气压缩式制冷。下面做重点介绍。下面做重点介绍。第4页，共60页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 蒸气压缩式制冷机的工作原理和理论循环蒸气压缩

5、式制冷机的工作原理和理论循环一、蒸气压缩式制冷（单级）一、蒸气压缩式制冷（单级）1 1、实质：、实质：利用制冷剂的利用制冷剂的相变相变实现热量交换。实现热量交换。（解释（解释“相变相变”的含义）的含义）2、回答前述问题、回答前述问题B 关键句：关键句：“用一定的方法用一定的方法”。对于本制冷方法来说，。对于本制冷方法来说，为实现制冷，付出的代价是：压缩机消耗一定的压缩为实现制冷，付出的代价是：压缩机消耗一定的压缩功。再深一步分析，便是消耗一定的电能，符合功能功。再深一步分析，便是消耗一定的电能，符合功能转换定理及能量守恒定律。转换定理及能量守恒定律。第5页，共60页，编辑于2022年，星期二3

6、 3、制冷示意图、制冷示意图第6页，共60页，编辑于2022年，星期二第7页，共60页，编辑于2022年，星期二4 4、制冷原理、制冷原理制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而汽化为低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而汽化为低温低压的蒸气后被压缩机吸入，压缩机消耗一定的机械功将制冷剂蒸气压缩成蒸气后被压缩机吸入，压缩机消耗一定的机械功将制冷剂蒸气压缩成高温高压的蒸气排入冷凝器，在冷凝器内被环境（或水）冷却，放出高温高压的蒸气排入冷凝器，在冷凝器内被环境（或水）冷却，放出热量而被冷凝成液体。由于制冷剂液体温度还高于环境介质温度，必热量而被冷凝成液体。由于制冷剂液体温度还高于环

7、境介质温度，必须将其温度降低到低于冷藏室的温度才能送入蒸发器。为此，先让高须将其温度降低到低于冷藏室的温度才能送入蒸发器。为此，先让高温高压的制冷剂液体经过膨胀节流阀节流降压，同时温度也降低，然温高压的制冷剂液体经过膨胀节流阀节流降压，同时温度也降低，然后，再进入蒸发器。在蒸发器中，低温低压的制冷剂又吸收被冷却物后，再进入蒸发器。在蒸发器中，低温低压的制冷剂又吸收被冷却物体的热量，蒸发成低温低压的蒸气重新被压缩机吸入，如此周而复始体的热量，蒸发成低温低压的蒸气重新被压缩机吸入，如此周而复始地实现制冷循环。地实现制冷循环。第8页，共60页，编辑于2022年，星期二5 5、总结制冷过程、总结制冷过

8、程由制冷原理可知：蒸发器工作于低由制冷原理可知：蒸发器工作于低温环境，冷凝器工作于高温环境，整个制温环境，冷凝器工作于高温环境，整个制冷过程由冷过程由4个环节组成，即个环节组成，即压缩、冷凝、节压缩、冷凝、节流、蒸发。流、蒸发。6 6、基本结构、基本结构通过上面的讲述，对于蒸气压缩式制冷系通过上面的讲述，对于蒸气压缩式制冷系统的组成应该很清楚了。它由统的组成应该很清楚了。它由蒸发器、冷凝器、蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀压缩机、节流阀以及一系列的制冷管路和阀以及一系列的制冷管路和阀门等组成。门等组成。第9页，共60页，编辑于2022年，星期二7 7、制冷系统各部件的主要用途、制冷系统各部件的主

9、要用途压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压高温的制冷剂液体压高温的制冷剂液体得到低温低压制冷剂得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷制冷剂液体吸热、蒸发、制冷第10页，共60页，编辑于2022年，星期二8、制冷剂的变化过程、制冷剂的变化过程(flash)第11页，共60页，编辑于2022年，星期二二、蒸气压缩制冷的理论循环二、蒸气压缩制冷的理论循环为便于分析，只讨论作了某些简化的蒸气压缩式制冷的理论循环。为便于分析，只讨论作了某些简化的蒸气压缩式制冷的理论循环。1 1、单级理论循环建

10、立在以下假设基础上：、单级理论循环建立在以下假设基础上：（1）压缩过程为等熵过程压缩过程为等熵过程，即压缩过程不存在任何不可逆损失；即压缩过程不存在任何不可逆损失；（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度Tk等于冷却介质的温度，蒸发温度等于冷却介质的温度，蒸发温度T0等于被冷却介质的温度，且等于被冷却介质的温度，且二者都是定值二者都是定值；（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体；冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的

11、饱和液体；（4）制冷剂在管道内流动无流动阻力损失，忽略动能变化，除蒸发器和冷凝器内）制冷剂在管道内流动无流动阻力损失，忽略动能变化，除蒸发器和冷凝器内的管子外，制冷剂与管外介质之间无热交换；的管子外，制冷剂与管外介质之间无热交换；（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可忽略不计，且与外界环境无热）制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可忽略不计，且与外界环境无热交换。交换。第12页，共60页，编辑于2022年，星期二解读压焓图解读压焓图 一点：一点：临界点临界点C C 三区：三区：液相区、液相区、两相区、两相区、气相区。气相区。五态：五态：过冷液状态、过冷液状态、饱和液状态、饱和液状态、

12、湿蒸气状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。过热蒸气状态。八线：八线：等压线等压线p p（水平线）（水平线）等焓线等焓线h h（垂直线）（垂直线）饱和液线饱和液线x x=0=0，饱和蒸气线饱和蒸气线x x=1=1，无数条等干度线无数条等干度线x x 等熵线等熵线s s 等比体积线等比体积线v v 等温线等温线t t液相区液相区两相区两相区气相区气相区第13页，共60页，编辑于2022年，星期二2 2、理论循环过程在、理论循环过程在T-ST-S图图和和P-hP-h图图上的表示上的表示蒸气压缩式制冷的理论循环蒸气压缩式制冷的理论循环显然，压缩机和膨胀阀把整个循环分成显然，压缩

13、机和膨胀阀把整个循环分成高压高压和和低压低压两部分：高压为两部分：高压为PK，低压为，低压为P0，节流，节流时假设无任何阻力损失。时假设无任何阻力损失。为保证精确，常使用为保证精确，常使用lgP-h图。图。第14页，共60页，编辑于2022年，星期二（1）制冷压缩机压缩过程制冷压缩机压缩过程（2）制冷压缩机冷凝过程制冷压缩机冷凝过程（3）制冷压缩机膨胀过程制冷压缩机膨胀过程（4）制冷压缩机蒸发过程制冷压缩机蒸发过程理论循环过程在压焓图上的表示理论循环过程在压焓图上的表示第15页，共60页，编辑于2022年，星期二 结论：结论：r r0 0 q q0 0 。r r0 0和和x x5 5与制冷与制

14、冷剂剂的种的种类类有关，且有关，且x x5 5还还与与节节流膨流膨胀胀前后的温度前后的温度范范围围有关。其有关。其值值越大，越大，节节流前后流前后产产生的蒸气就越多，生的蒸气就越多，x x5 5的数的数值值就越大。就越大。3 3、热力经济性能指标的计算、热力经济性能指标的计算（1）单位制冷量）单位制冷量计算：计算：q0=h1-h5=h1-h4 （kJ/kg）定义：定义：每每kg制冷剂在蒸发器中吸收的热量，用制冷剂在蒸发器中吸收的热量，用q0表示。表示。或或q0=r0（1-x5）（kJ/kg）式中：式中：h1与吸气状态对应的比焓值（与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；）；h4节流后湿蒸气的比焓

15、值（节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；）；r0在蒸发器温度为在蒸发器温度为T0时制冷剂的汽化潜热（时制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；）；x5制冷剂（气液两相）节流后湿蒸气的干度。制冷剂（气液两相）节流后湿蒸气的干度。第16页，共60页，编辑于2022年，星期二T T0 0 v v1 1 q qv v 。（2 2）单位容积制冷量）单位容积制冷量定义：定义：指吸气状态每指吸气状态每m3制冷剂在蒸发器中制得的冷量，用制冷剂在蒸发器中制得的冷量，用qv表示。表示。计算：计算：qv=q0/v1（kJ/m3）式中：v1是吸气状态时制冷剂的比容，m3/kg。qv不仅与制冷剂种类有关，且（3 3）单位理论功

16、）单位理论功定义：定义：压缩机每输送压缩机每输送1kg制冷剂所消耗的功，用制冷剂所消耗的功，用w0表示。表示。计算：计算：w0=h2-h1（kJ/kg）结论：结论：压缩机所消耗的功全部被制冷剂吸收而使其焓值增加。压缩机所消耗的功全部被制冷剂吸收而使其焓值增加。在在T-S图上图上w0可近似用面积可近似用面积1-2-3-4-6-1表示；在表示；在P-h图上用点图上用点2与点与点1的横坐标之差表示。显的横坐标之差表示。显然，然，w0与与T0、TK及制冷剂种类有关。及制冷剂种类有关。第17页，共60页，编辑于2022年，星期二（4 4）单位冷凝热量）单位冷凝热量 定义：定义：循环的每循环的每kgkg制

17、冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量，用制冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量，用q qk k表示。表示。计算：计算：在在T-ST-S图上用面积图上用面积a-2-3-4-c-aa-2-3-4-c-a表示；在表示；在P-hP-h图上用线段图上用线段4-24-2长度表示，长度表示，即等于点即等于点2 2与点与点4 4之焓差：之焓差：q qk k=h=h2 2-h-h4 4=（h h2 2-h-h3 3）+（h h3 3-h-h4 4）（kJ/kgkJ/kg）它包括两部分：在冷凝器中制冷剂蒸气冷却时放出的过热热量它包括两部分：在冷凝器中制冷剂蒸气冷却时放出的过热热量（h h2 2-h-h3 3）和凝结时放和凝结时放

18、出的潜热出的潜热（h h3 3-h-h4 4），），依能量平衡关系，即每依能量平衡关系，即每kgkg制冷剂在冷凝器中放出的热量应等制冷剂在冷凝器中放出的热量应等于它在蒸发器中所吸收的热量与压缩机消耗的功所转化的热量之和，即于它在蒸发器中所吸收的热量与压缩机消耗的功所转化的热量之和，即 q qk k=q=q0 0+w+w0 0=（h h1 1-h-h4 4）+（h h2 2-h-h1 1）=（h h2 2-h-h3 3）+（h h3 3-h-h4 4）（kJ/kgkJ/kg）第18页，共60页，编辑于2022年，星期二（5 5）制冷系数）制冷系数定义：定义：循环的单位重量制冷量与消耗的单位理论功

19、之比。循环的单位重量制冷量与消耗的单位理论功之比。0 0=q=q0 0/w/w0 0=（h h1 1-h-h4 4）/（h h2 2-h-h1 1）含义：含义：表示消耗一个单位功所制得的冷量。表示消耗一个单位功所制得的冷量。结论：结论：在给定条件下，在给定条件下，0 0越大，说明制冷循环的经济性愈好，故它是一个重要的技术经济指越大，说明制冷循环的经济性愈好，故它是一个重要的技术经济指标。标。（6 6）循环效率）循环效率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 这里这里c c为在蒸发温度（为在蒸发温度（T T0 0）和压缩机排气温度

20、（）和压缩机排气温度（T T2 2）之间工作的逆卡诺循环的制冷系数。）之间工作的逆卡诺循环的制冷系数。热力完善度愈大，说明该循环接近可逆循环的程度愈大。热力完善度愈大，说明该循环接近可逆循环的程度愈大。第19页，共60页，编辑于2022年，星期二例假定循环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸发温度例假定循环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10，冷凝温度，冷凝温度tk=35，工质为，工质为R22，循环的制冷量，循环的制冷量Q0=55kW，试对该循环进行热力计算。，试对该循环进行热力计算。解：解：点点1：t1=t0=10，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg

21、，v1=0.0653m3/kg点点3：t3=tk=35，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114 kJ/kg，由由图图可知，可知，h2=435.2 kJ/kg，t2=57第20页，共60页，编辑于2022年，星期二1）单位质量制冷量）单位质量制冷量 q0=h1-h4=h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg4）理论比功）理论比功 w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg 5）压缩机消耗的理论功率）压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=0.3471 33.645=11.68kW第21页，共60页，编辑于2022年，星期二7）冷凝

22、器单位热负荷 qk=h2-h3=435.2-243.114=192.086kJ/kg8）冷凝器热负荷 Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW第22页，共60页，编辑于2022年，星期二过程过程12：压缩工质，同时放热至热源，维持制冷剂温度恒定压缩工质，同时放热至热源，维持制冷剂温度恒定 过程过程23：工质从热源温度工质从热源温度Th可逆绝热膨胀到冷源温度可逆绝热膨胀到冷源温度Tc 过程过程34：热量从冷源转移到工质中同时工质做功以使制冷剂维持一热量从冷源转移到工质中同时工质做功以使制冷剂维持一定的温度定的温度 过程过程41：制冷剂从冷源温度可逆绝热压缩到热源温度制冷剂从冷源

23、温度可逆绝热压缩到热源温度解释卡诺循环解释卡诺循环第23页，共60页，编辑于2022年，星期二4 4、实际制冷循环与理论循环之区别、实际制冷循环与理论循环之区别（1）制冷剂流过系统各部位时都会产生阻力压降；）制冷剂流过系统各部位时都会产生阻力压降；（2）蒸发器出口的蒸气已有一定的过热度；）蒸发器出口的蒸气已有一定的过热度；（3）压缩机压缩蒸气不是绝热的等熵过程。）压缩机压缩蒸气不是绝热的等熵过程。5 5、不同点导致的后果、不同点导致的后果 实际输气量减小，而单位实际功增大，实际的实际输气量减小，而单位实际功增大，实际的 0 0 Q Qk k=GC=GCp p（t t2 2-t-t1 1）式中：

24、式中：G G空气流量；空气流量；C Cp p定压比热。定压比热。结论：结论：ttg g越大越大 ，节流损失越小，提高，节流损失越小，提高；其本质是增大冷凝器的热负荷。；其本质是增大冷凝器的热负荷。实现过冷的方法：实现过冷的方法：1 1增大冷凝器表面积；增大冷凝器表面积；2增加冷却介质（空气或水等）流量增加冷却介质（空气或水等）流量G。第27页，共60页，编辑于2022年，星期二二、吸气过热的影响二、吸气过热的影响压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为过热。过热。具具有吸气过热的循环，称为有吸气过热

25、的循环，称为过热循环。过热循环。吸气过热的好处：吸气过热的好处：形成过热蒸气可提高制冷量。（注：制冷剂流经吸气管路会继形成过热蒸气可提高制冷量。（注：制冷剂流经吸气管路会继续吸热）续吸热）过热循环在过热循环在T-S图（图（a）和）和lgP-h图（图（b）上的表示）上的表示第28页，共60页，编辑于2022年，星期二tr=t1-t1（过热度）（过热度）w0=h2-h1 w0 =w0（1+tr/T0）qk=（h2-h2）+（h2-h4）=qk+qk=q=q0 0/w/w0 0 1 1过饱过饱和气体，和气体，t t1 1 1-1表示制冷剂进一步吸热；表示制冷剂进一步吸热；可可见见：ttr r越大，越

26、大，和和q qv v减少越多。冷凝器的减少越多。冷凝器的热负热负荷也越大，故称荷也越大，故称为为有害有害过热过热（h h1 1-h-h1 1）。）。t t0 0越低，有害越低，有害过热过热影响越大。影响越大。由制冷由制冷剂剂的的T-sT-s图图可知，在可知，在过热过热区，区，过热过热度越大，度越大，其等其等熵线熵线的斜率越大。的斜率越大。防止有害过热的措施：防止有害过热的措施：吸气管路用隔热材料包扎起来。吸气管路用隔热材料包扎起来。当过热热来自于车外当过热热来自于车外有害过热：有害过热：q0=h1-h5 当过热热来自于车内（如电器设备释放的热量）当过热热来自于车内（如电器设备释放的热量）第29

27、页，共60页，编辑于2022年，星期二三、回热循环三、回热循环 利用回热使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，利用回热使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使液体过冷、蒸气过热，称之为使液体过冷、蒸气过热，称之为回热循环。回热循环。第30页，共60页，编辑于2022年，星期二回热循环在回热循环在T-s图（图（a）和）和lgp-h图（图（b）上的表示）上的表示中间交换器（即热交换器），解释其作用：中间交换器（即热交换器），解释其作用：中间换热器的换热量：中间换热器的换热量：若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液体过冷的热量等于若不计回热器与环境空气之间的

28、热交换，则液体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平衡关系为使蒸气过热的热量，其热平衡关系为：第31页，共60页，编辑于2022年，星期二1 1、流、流动动阻力阻力 不能达到完全的等不能达到完全的等压压放放热热与吸与吸热热过过程；程；2 2、压缩过压缩过程存在程存在熵熵增，偏高等增，偏高等熵过熵过程；程；3 3、有、有过过冷和冷和过热过热的影响的影响 1s1s吸气状吸气状态态 1s-2s1s-2s多多变变的的压缩过压缩过程程 2s-22s-20 0有有压压力力损损失的排气失的排气过过程程 2 20 0-4s-4s有阻力的放有阻力的放热过热过程程 4s-5s4s-5s节节流流过过程程 5s-15

29、s-10 0有有压压力力损损失的吸失的吸热过热过程程 1 10 0-1s-1s有有压压力力损损失的吸气失的吸气过过程程四、实际循环四、实际循环蒸气压缩式制冷机实际循环蒸气压缩式制冷机实际循环计算中，要对输气系数进行修正，使其接近实际输气量。第32页，共60页，编辑于2022年，星期二理理论论吸气容吸气容积积；式中：修正原因：修正原因：压缩机压缩功增加、多变过程、吸气量或输气量减小。考虑这些因素，加压缩机压缩功增加、多变过程、吸气量或输气量减小。考虑这些因素，加以修正。以修正。（1）输气系数）输气系数实际实际吸气容吸气容积积；=f（吸气的压力损失、热交换、泄露、余隙容积）（吸气的压力损失、热交换

30、、泄露、余隙容积）压缩机的功率：压缩机的功率：示功示功图图上指示功上指示功理论循环理论循环第33页，共60页，编辑于2022年，星期二（2 2）指示效率）指示效率考虑摩擦力考虑摩擦力（为实际为实际功）功）机械效率（为总为总效率）效率）单位制冷量单位制冷量 制冷系数制冷系数 第34页，共60页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 热力计算热力计算一、要求一、要求1、性能指标、性能指标Q0、N0、0 2、压缩机的容量、功率、压缩机的容量、功率 3、热交换的负荷、热交换的负荷Q0、QK，进行设计或选型。，进行设计或选型。二、计算的步骤与方法二、计算的步骤与方法1、已知条件、已知条件制冷剂的种类（不

31、同种类的物理特性迥异）制冷剂的种类（不同种类的物理特性迥异）循环方式（是否过冷、过热？）循环方式（是否过冷、过热？）循环的工作参数（与工作环境有关）（这里的环境指外气参数）循环的工作参数（与工作环境有关）（这里的环境指外气参数）T0=5，Tk=（与冷却介质有关）（与冷却介质有关）Tkt2有无有无过过冷、冷、过热过热，第35页，共60页，编辑于2022年，星期二3、查出循环各点的主要参数、查出循环各点的主要参数 1点点h1、v1；2点点h2、v2 4点点h4=h5；4点点h44、利用公式进行计算、利用公式进行计算（1）制冷量）制冷量（2）流量）流量 v比容比容已知已知Q0，则，则G=Q0/q0

32、所以所以（3）通过）通过Vh选择压缩机选择压缩机式中：式中：n压缩机转速压缩机转速 r/min；Z压缩机缸数；压缩机缸数；S压缩机汽缸行程。压缩机汽缸行程。（4）压缩机的功率：）压缩机的功率：Ne；（；（5）理论功率；（）理论功率；（6）理论功；（）理论功；（7）指示功；（）指示功；（8）指示功率；（）指示功率；（9）轴功率；（）轴功率；（10）电机功率；（）电机功率；（11）制冷系数；（）制冷系数；（12）单位功率制冷量。）单位功率制冷量。第36页，共60页，编辑于2022年，星期二当当不不变时变时，与与的关系：的关系：第四节第四节 制冷机的工况分析制冷机的工况分析一、冷凝温度的变化对制冷机

33、性能的影响一、冷凝温度的变化对制冷机性能的影响、，增加，增加，减少，减少即即。但是。但是能随意降低能随意降低吗吗？第37页，共60页，编辑于2022年，星期二当当不变时，不变时，不不变时变时，当不变时，不变时，二、蒸发温度的变化对制冷机性能的影响二、蒸发温度的变化对制冷机性能的影响，增加，增加。吸气比容吸气比容，流量增加。流量增加。功率功率不定。不定。当当 ，功率，功率MAXMAX，即当，即当，不定。不定。但是但是 能随意升高吗？能随意升高吗？第38页，共60页，编辑于2022年，星期二三、制冷工况三、制冷工况3、最大功率工况、最大功率工况4、最大压缩工况、最大压缩工况注：注：3和和4用于设计

34、时校核。用于设计时校核。温度变化温度变化 输气量不变（因为输气量不变（因为n=const）工况换算工况换算 压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为衡量、比较压缩机性能，制压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件定公认的温度条件(名义工况名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。名义工况名义工况(旧旧)1、标准工况2、空调工况铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。为空调专用，则为空调工况。第39页，共60页，编辑于2

35、022年，星期二名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：考核压缩机零件强度、考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电排气温度、油温、电机绕组温度。机绕组温度。最大轴功率工况：考核压缩机噪声、振动，并依此选配考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。电动机。第40页，共60页，编辑于2022年，星期二 某某空空调调客客车车制制冷冷装装置置冷冷负负荷荷为为28kw，使使用用R-12工工质质，蒸蒸发发温温度度t0=6，冷冷凝凝温温度度tk=50，制制冷冷剂剂在在蒸蒸发发器器出出口口处处有有3的的过过热热度度，在在冷冷凝凝器器的的出出口口处处有有3的的过过冷冷度度，其其中中=0.78，i=0.

36、7,j=0.9。试试进进行行热力计算，并说明该制冷装置能否使用热力计算，并说明该制冷装置能否使用4FS7B型压缩机。型压缩机。作业：作业：第41页，共60页，编辑于2022年，星期二第五节第五节 制冷剂制冷剂一、定义一、定义 在在制制冷冷系系统统中中，将将被被冷冷却却物物体体的的热热量量连连续续不不断断地地转转移移到到环环境境介介质质（空空气气或或水水）中中去的工质。去的工质。二、铁道车辆制冷技术对制冷剂的要求二、铁道车辆制冷技术对制冷剂的要求1 1、热力学性质方面、热力学性质方面(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比工作温度范围内有合适的压力和压力比:P0 P大大气气，以以免免在在蒸蒸发发

37、器器中中造造成成真真空空使使空空气气渗渗进进系系统统。Pk不不宜宜太太高高，否否则则会会使使压压缩缩机机的的功功率率增增大大，各部件耐压强度也需提高，从而导致成本增加；各部件耐压强度也需提高，从而导致成本增加；Pk与与P0之比不宜过大；之比不宜过大；在在P工工下，其沸点应下，其沸点应 T大大，否则，否则减小。减小。(2)q0和和qv较大，以缩小压缩机和系统的尺寸。较大，以缩小压缩机和系统的尺寸。(3)比功比功w和单位容积压缩功和单位容积压缩功wv小，循环效率高。小，循环效率高。(4)等熵压缩终了温度等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解

38、。或制冷剂自身在高温下分解。第42页，共60页，编辑于2022年，星期二2.2.迁移性质方面迁移性质方面 (1)粘度、密度尽量小，以减小其在系统中的流动阻力粘度、密度尽量小，以减小其在系统中的流动阻力；(2)放热和导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。放热和导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。3.3.物理化学性质方面物理化学性质方面 (1)金属无腐蚀作用，无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。金属无腐蚀作用，无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。(2)化学稳定性和热稳定性好。化学稳定性和热稳定性好。(3)对大气环境无破坏。对大气环境无破坏。4.4.其它其它 原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。

39、原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。第43页，共60页，编辑于2022年，星期二字母字母“R R”和它后面的一组数字或字母和它后面的一组数字或字母 表示制冷剂表示制冷剂 根据制冷剂分子组成按一定规则编写根据制冷剂分子组成按一定规则编写 三、制冷剂命名三、制冷剂命名 制冷剂按其化学组成主要有三类：制冷剂按其化学组成主要有三类：无机物、氟里昂、碳氢化合物无机物、氟里昂、碳氢化合物制冷剂的简写符号制冷剂的简写符号 编写规则：编写规则：1.无机化合物无机化合物 简写符号规定为简写符号规定为R7()()括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。第44页，共

40、60页，编辑于2022年，星期二2.2.氟里昂和烷烃类氟里昂和烷烃类 R(m-1)(n+1)(x)B(z)数值为数值为0时省去写，同分异构体则在其最后加小写英文字母以示区别。时省去写，同分异构体则在其最后加小写英文字母以示区别。正丁烷和异丁烷例外，用正丁烷和异丁烷例外，用R600和和R600a(或或R601)表示。表示。3.3.非共沸混合工质非共沸混合工质 R4()()括括号号中中数数字字为为该该工工质质命命名名的的先先后后顺顺序序号号，从从00开开始始若若构构成成非非共共沸沸混混合合工工质质的的纯纯物物质质种类相同，但成分含量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别种类相同，但成分含量不同

41、，则分别在最后加上大写英文字母以示区别。4.4.共沸混合工质共沸混合工质 R5()()括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始开始 5.5.环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物 环环烷烷烃烃及及环环烷烷烃烃的的卤卤代代物物以以“RC”开开头头，链链烯烯烃烃及及链链烯烯烃烃的的卤卤代代物物以以“R1”开开头头，其其后数字排写与氟里昂及烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。后数字排写与氟里昂及烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。第45页，共60页，编辑于2022年，星期二制冷剂符号举例制冷剂符号举例 化合物名称化合物名称分子式分

42、子式m、n、x、z值值简写符号简写符号一氟三氯甲烷一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷乙烷C2H6

43、m=2,n=6,x=0R170丙烷丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R290 此外，有机氧化物、脂肪族胺以此外，有机氧化物、脂肪族胺以R6开头，其后数字任选。开头，其后数字任选。为为简简单单定定性性判判别别制制冷冷剂剂对对臭臭氧氧层层的的破破坏坏能能力力，将将氯氯氟氟烃烃类类物物质质代代号号中中的的R改改用用字字母母CFC，氢氢氯氯氟氟烃烃类类物物质质代代号号中中的的R改改用用字字母母HCFC，氢氢氟氟烃烃类类物物质质代代号号中中的的R改改用用字字母母HFC，碳碳氢氢化化合物代号中的合物代号中的R改用字母改用字母HC，数字编号不变。，数字编号不变。第46页，共60页，编辑于2022年，星期二四

44、、几种常用制冷剂四、几种常用制冷剂1.1.无机物无机物 氨氨 沸点沸点-33.3，凝固点，凝固点-77.9；单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小；单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小；毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2；氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味；氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味；氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤；氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤；氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量；氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量；可以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小；可以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度

45、很小；系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸；系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸；氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出；氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出；在氨制冷机中不用铜和铜合金材料（磷青铜除外）。在氨制冷机中不用铜和铜合金材料（磷青铜除外）。第47页，共60页，编辑于2022年，星期二2.2.氟利昂氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）沸点沸点-29.8，凝固点，凝固点-158；无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全；无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全；系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过系统里应严格限制含水量，一

46、般规定不得超过0.001%；常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶；不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金；铝镁合金；对天然橡胶和塑料有膨润作用。对天然橡胶和塑料有膨润作用。(2)R134a（四氟乙烷（四氟乙烷 CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全；毒性非常低，不可燃，安全；与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类；与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类；化化学学稳稳定定性性很很好好，溶溶水水性性比比R12强强得得多多，对对系系统统干干燥燥和和清清洁洁性性要要求求更更高高，用用与与R12不

47、同的干燥剂。不同的干燥剂。R12对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受到限用与禁用。但它目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之一，到限用与禁用。但它目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之一，2010年年1月月1日起将在我国完全停止生产和消费。日起将在我国完全停止生产和消费。第48页，共60页，编辑于2022年，星期二(3)R11（一氟三氯甲烷（一氟三氯甲烷 CFCl3）沸点沸点23.8，凝固点，凝固点-111；毒性比毒性比R12更小，安全；更小，安全；水在水在R11中的溶解能力与中的溶解能力与R12相接近；相接近；对金属及矿物润滑油

48、的作用关系也与对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似；大致相似；与明火接触时，较与明火接触时，较R12更易分解出光气。更易分解出光气。(4)R22（二氟一氯甲烷（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）沸点沸点-40.8，凝固点，凝固点-160；毒性比毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全；略大，无色无味，不燃不爆，安全；溶水性稍大于溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器；，系统内应装设干燥器；部分与矿物润滑油互溶；部分与矿物润滑油互溶；化学性质不如化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强；稳定，对有机物的膨润作用更强；对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与对金属与非金属的作用以及泄漏特性

49、都与R12相似。相似。R22对大气臭氧层有轻微破坏对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应。它是作用，并产生温室效应。它是第二批被列入限用与禁用的制第二批被列入限用与禁用的制冷剂之一。我国将在冷剂之一。我国将在2040年年1月月1日起禁止生产和使用。日起禁止生产和使用。第49页，共60页，编辑于2022年，星期二3.3.碳氢化合物碳氢化合物(1)R600a（异丁烷（异丁烷 i-C4H10）沸点沸点-11.73，凝固点，凝固点-160；毒毒性性非非常常低低，可可燃燃，应应注注意意防防火火防防爆爆；与与矿矿物物润润滑滑油油能能很很好好互互溶溶，与与其其他他物物质质的的化化学相溶性很好，与水的溶解

50、性很差。学相溶性很好，与水的溶解性很差。(2)R290（丙烷（丙烷 C3H8）沸点和凝固点比沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和低，蒸气压较高和Qv比比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。相似。4.4.混合制冷剂混合制冷剂(1)共沸制冷剂共沸制冷剂 一定一定P0下蒸发时具有几乎不变的下蒸发时具有几乎不变的T0，而且，而且T0一般比组成它的单组分的一般比组成它的单组分的T0低；低；一定一定T0下，共沸制冷剂下，共沸制冷剂qv比组成它的单一制冷剂的要大；比组成它的单一制冷剂的要大；共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好；共沸制冷剂化学稳定性