制冷原理压缩机精.ppt

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1、制冷原理压缩机第1页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室1-1 常用术语常用术语一一.物质物质具有一定质量并占据空间的任何物体称为具有一定质量并占据空间的任何物体称为物质。物质。物质通常以固、液、气三态存在。物质通常以固、液、气三态存在。除半导体制冷外，制冷机都依靠内部循环除半导体制冷外，制冷机都依靠内部循环流动的工作物质来实现制冷过程。制冷机流动的工作物质来实现制冷过程。制冷机中的工作物质称为中的工作物质称为制冷剂制冷剂。制冷装置中用。制冷装置中用来传递冷量的工作物质称为来传递冷量的工作物

2、质称为载冷剂载冷剂。第2页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室二二.温度温度温度是物体冷热程度的量度。温度是物体冷热程度的量度。它是物质分子热运它是物质分子热运 动剧烈程度的标志尺度。动剧烈程度的标志尺度。常用的温度度量单位有摄氏温常用的温度度量单位有摄氏温标标t和开氏温标和开氏温标T(绝对温标绝对温标)。T(k)=t()+273.15图图1-1 1-1 三种常用温标的比较三种常用温标的比较 第3页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程

3、大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室三三.热量热量物体在热过程中所放出或吸收的能量称为热量。物体在热过程中所放出或吸收的能量称为热量。生产中常用生产中常用制冷能力制冷能力来衡量设备产冷量大小。来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量。制冷设备单位时间内从冷库取走的热量。商业上常用商业上常用冷吨冷吨来表示。来表示。1冷吨：冷吨：1吨吨0饱和水在饱和水在24小时内被冷冻到小时内被冷冻到0的的冰所需冷量。冰所需冷量。第4页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调

4、教研室热量单位换算：热量单位换算：1大卡（大卡（kcal）=1000卡（卡（cal）1焦焦(j)=0.2389卡（卡（cal）0.24卡（卡（cal）1英热单位英热单位(Btu)=0.25大卡（大卡（kcal）1英热单位英热单位(Btu)=1.05千焦千焦(kJ)1美国冷吨美国冷吨=3024 kcal/h1日本冷吨日本冷吨=3320 kcal/h第5页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室四四.比热（比热（specific heat）比热是一个物性参数，意为单位度量的物资比热是一个物性参数，意

5、为单位度量的物资温度变化温度变化1k时所吸进或放出的热量。时所吸进或放出的热量。体积比热体积比热C Cv v(j/m(j/m3 3.k).k)摩尔比热摩尔比热C Cp p(j/mol.k)(j/mol.k)第6页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室 五五.显热和潜热显热和潜热不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为为显热显热。不改变物质的温度而引起其形态变化的热量称为不改变物质的温度而引起其形态变化的热量称为潜热潜热。制冷剂的汽化潜热有何要求？制冷剂

6、的汽化潜热有何要求？第7页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室表表1-1 1-1 几种制冷物质的汽化潜热几种制冷物质的汽化潜热(kj/kg)物物 质质水水氨氨R12R22氯甲氯甲烷烷二氧二氧化硫化硫R114R502汽化热汽化热2256.81369167.5234.5427.1397.8137.96150.02第8页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室六六.压力压力 垂直作用在单位面积上的力

7、称为压力垂直作用在单位面积上的力称为压力p(压强压强)。p是确是确定物质状态的基本参数之一。定物质状态的基本参数之一。1bar=105pa饱和压力饱和压力ps与饱和温度与饱和温度ts 的对应关系。的对应关系。图图1-2 1-2 绝对压力、表压力和绝对压力、表压力和真空度的关系真空度的关系 第9页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室七七.比容比容v和密度和密度 比容：每千克物质所占有的容积。比容：每千克物质所占有的容积。v是基本状是基本状态参数。态参数。.v=1第10页，本讲稿共56页制冷原理

8、与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室八八.导热系数导热系数 表示材料传导热量的能力，是一个物性参数。表示材料传导热量的能力，是一个物性参数。数值上等于：数值上等于：1m厚的材料两边温差厚的材料两边温差1k时在时在1小小时内通过时内通过1m2表面积所传导的热量。单位：表面积所传导的热量。单位：w/m.k常用保温材料的常用保温材料的 值？值？第11页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室九九.压压-焓图焓图(lgp-h

9、)物质的热力状态性质可以绘制成曲线图的形式。制冷剂物质的热力状态性质可以绘制成曲线图的形式。制冷剂性质曲线图有多种形式。行业中最常用的是性质曲线图有多种形式。行业中最常用的是lgp-h图。图。lgp-h图的构成可以总结为图的构成可以总结为一个临界点、二条饱和线、一个临界点、二条饱和线、三个状态区、六组等值线。三个状态区、六组等值线。第12页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室(a)(a)压压-焓图焓图(b)(b)压压-焓图上的主要曲线焓图上的主要曲线 图图1-3 1-3 压焓图上的主要曲线压

10、焓图上的主要曲线 第13页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室由于制冷装置中，制冷剂的实际压力并不太高，由于制冷装置中，制冷剂的实际压力并不太高，lgp-h图靠近临界点的高压部分和湿蒸汽区域的图靠近临界点的高压部分和湿蒸汽区域的中间部分在热力计算中很少用到，为了使图面中间部分在热力计算中很少用到，为了使图面清晰简捷，往往将这两部分截去。清晰简捷，往往将这两部分截去。课后练习：课后练习：lgp-h图中状态点参数的查取。图中状态点参数的查取。第14页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置

11、第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室图图1-4 R221-4 R22的的lgp-hlgp-h图图第15页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室1-2 制冷的热力学基础制冷的热力学基础一一.热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一

12、种也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。1.1.热力学能和总能热力学能和总能第16页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室用符号用符号U U表示，单位是焦耳表示，单位是焦耳 （J J）热力学能热力学能1 1kgkg物质的热力学能称比热力学能物质的热力学能称比热力学能用符号用符号u u表示，单位是焦耳表示，单位是焦耳/千克千克 （J Jkgkg）比热力学能比热力学能热力学能热力学能热力状态的单值

13、函数。热力状态的单值函数。两个独立状态参数的函数两个独立状态参数的函数 状态参数，与路径无关。状态参数，与路径无关。第17页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室总能总能E E外部储存能外部储存能内部储存能内部储存能热力学能热力学能动动 能能E Ek k位位 能能E Ep p 工质的总储存能工质的总储存能内部储存能和外部储存能的和，即热力学能与内部储存能和外部储存能的和，即热力学能与 宏观运动动能及位能的总和：宏观运动动能及位能的总和：E=U+EE=U+Ek k+E+Ep p第18页，本讲稿共

14、56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室宏观动能宏观动能 若工质质量若工质质量m，速度速度cf，重力场中高度重力场中高度z重力位能重力位能工质的总能工质的总能比总能比总能力学参数力学参数C Cf f和和z z只取决于工质在参考只取决于工质在参考z z系中的速系中的速度和高度。度和高度。第19页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室2.能量的传递和转化能量的传递和转化能量从一个物体传递到另一个物体有能量从一

15、个物体传递到另一个物体有两种两种方式：方式：作功作功 借作功来传递能量，总和与物体宏观位移有关借作功来传递能量，总和与物体宏观位移有关传热传热 借传热来传递能量，无需物体的宏观移动借传热来传递能量，无需物体的宏观移动第20页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室推动功推动功因工质在开因工质在开口系统中流动而传递口系统中流动而传递的功的功对开口系统进行功的计对开口系统进行功的计算时需要考虑这种功。算时需要考虑这种功。图图1-51-5流动过程中的推动功流动过程中的推动功推动功只有在工质移推动功只有

16、在工质移动位置时才起作用。动位置时才起作用。第21页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室如左图所示，考察开口系统如左图所示，考察开口系统和外界之间功的交换。和外界之间功的交换。取一开口系统，取一开口系统，1 1kgkg工质从工质从截面截面1-11-1流入该热力系，工流入该热力系，工质带入系统的推动功质带入系统的推动功p p1 1v v1 1，作膨胀功由状态作膨胀功由状态1 1到到2 2，再，再从截面从截面2-22-2流出，带出系流出，带出系统的推动功为统的推动功为p p2 2v v2 2。是

17、系统为维持工质流动是系统为维持工质流动所需的功，称为流动功。所需的功，称为流动功。图图1-61-6开口系的流动功开口系的流动功第22页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室3.焓焓焓焓用符号用符号H表示，单位是焦耳表示，单位是焦耳（j）H=U+pV比焓比焓用符号用符号h表示，单位是（表示，单位是（jkg）h=u+pv焓焓是一个状态参数。是一个状态参数。焓焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数也可以表示成另外两个独立状态参数的函数如：如：h=f(T,v)、h=f(p,T)或或 h=f(p,v)

18、第23页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室4.热力学第一定律的基本能量方程式热力学第一定律的基本能量方程式1).1).闭口系统的能量平衡闭口系统的能量平衡工质从外界吸热工质从外界吸热Q Q后从状态后从状态1 1变化到变化到2 2，对外作功，对外作功W W。若工质宏观动能和位能的变化忽略不计，则工质储若工质宏观动能和位能的变化忽略不计，则工质储存能的增加即为热力学能的增加存能的增加即为热力学能的增加UU热力学第一定律的解析式热力学第一定律的解析式加给工质的热量一部分用于增加工质的热力学能储存

19、于加给工质的热量一部分用于增加工质的热力学能储存于工质内部，余下一部分以作功的方式传递至外界工质内部，余下一部分以作功的方式传递至外界 第24页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室对微元过程，第一定律解析式的微分形式对微元过程，第一定律解析式的微分形式(A)对于对于1 kg工质工质A A式对闭口系普遍适用。式对闭口系普遍适用。可逆过程可逆过程 第25页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室完

20、成一循环后，工质恢复原来状态完成一循环后，工质恢复原来状态 闭口系完成一循环后，循环中与外界交换的热量等于闭口系完成一循环后，循环中与外界交换的热量等于与外界交换的净功量。与外界交换的净功量。第26页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室2).开口系统的能量平衡开口系统的能量平衡图示开口系统，图示开口系统，dd时间内，质量时间内，质量 的微的微元工质流入截面元工质流入截面1-11-1，质量，质量 微元工质流出微元工质流出2-22-2，系统从外界得到热量，系统从外界得到热量 ，对对机器设备作功机

21、器设备作功 。图图1-7 开口系统开口系统流动过程中的能流动过程中的能量平衡量平衡第27页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室过程完成后系统内工质质量增加过程完成后系统内工质质量增加dm,dm,系统总能增加系统总能增加dEdECVCV，由由系统能量平衡的基本表达式有系统能量平衡的基本表达式有：由由E=me,V=mv,h=u+pv,E=me,V=mv,h=u+pv,得得稳定流动稳定流动 系统只有单股流体进出系统只有单股流体进出第28页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章

22、制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室微量形式微量形式：当流入质量为当流入质量为m的流体时，稳定流动能量方程：的流体时，稳定流动能量方程：第29页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室5.能量方程式的应用能量方程式的应用工质流经压缩机时，机器对工质流经压缩机时，机器对工质做功工质做功wc,使工质升压，使工质升压，工质对外放热工质对外放热q每每kgkg工质需作功：工质需作功：压缩机压缩机图图1-1-8 8 压缩机能量平衡压缩机能量平衡第30页，本讲稿共5

23、6页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室膨胀机膨胀机膨胀过程均采用绝热过程。膨胀过程均采用绝热过程。稳定流动能量平衡方程：稳定流动能量平衡方程：图图1-1-9 9 膨胀机能量平衡膨胀机能量平衡第31页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室工质流经换热器时工质流经换热器时和外界有热量交换和外界有热量交换而无功的交换，动而无功的交换，动能差和位能差也可能差和位能差也可忽略不计。忽略不计。换热器换热器图图1-1-

24、10 10 换热器能量平衡换热器能量平衡1 1kgkg的工质吸热量：的工质吸热量：第32页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室工质流经喷管和扩工质流经喷管和扩压管时不对设备作压管时不对设备作功功，热量交换可，热量交换可忽略不计。忽略不计。1 1kgkg工质动能的增加：工质动能的增加：喷管喷管图图1-1-11 11 喷管能量转换喷管能量转换第33页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室工质流过

25、阀门时流动截面突然收缩，压力下降，这种流动工质流过阀门时流动截面突然收缩，压力下降，这种流动称为节流。称为节流。节流节流图图1-12 1-12 节流现象节流现象第34页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室设流动绝热，前后两截面间的动能差和位能差忽设流动绝热，前后两截面间的动能差和位能差忽略，因过程无对外做功，故节流前后的焓相等略，因过程无对外做功，故节流前后的焓相等 该式只对节流前后稳定段成立，而不适合该式只对节流前后稳定段成立，而不适合节流过程段。节流过程段。第35页，本讲稿共56页制冷原

26、理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室二二.热力学第二定律热力学第二定律热不能自发地、不付代价地从低温物体传到热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。高温物体。是研究与热现象相关的各种过程进行的方是研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条件及限度的定律。向、条件及限度的定律。第36页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室1.1.制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析逆向循环逆向循环 消耗功消耗功 正向循环

27、正向循环 热能转化为机械功热能转化为机械功 热力学循环热力学循环制冷循环是靠消耗功来实现热过程的，因此是制冷循环是靠消耗功来实现热过程的，因此是逆向循逆向循环环。第37页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室熵熵是热力学状态参数，是判别实际过程的方向，是热力学状态参数，是判别实际过程的方向，提供过程能否实现、是否可逆的判据。提供过程能否实现、是否可逆的判据。定义定义:qrev是可逆过程的换热量，是可逆过程的换热量，T为热源温度。可为热源温度。可逆过程逆过程1-2的熵增：的熵增：第38页，本讲稿

28、共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室克劳修斯积分克劳修斯积分 =0 =0 可逆循环可逆循环 0 0 不可逆循环不可逆循环 0 0 不可能实行的循环不可能实行的循环 p、T状态下的比熵定义为：状态下的比熵定义为：第39页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室2.2.逆卡诺循环逆卡诺循环 (热源温度不变时的逆向可逆循环热源温度不变时的逆向可逆循环)当高温热源和低温热源随着过程的进行温当高温热源和低温热源

29、随着过程的进行温度不变时，具有度不变时，具有两个可逆的等温过程和两两个可逆的等温过程和两个等熵过程个等熵过程组成的逆向循环。组成的逆向循环。在相同温度范围内，它是消耗功最小的循在相同温度范围内，它是消耗功最小的循环，即热力学效率最高的制冷循环，因为环，即热力学效率最高的制冷循环，因为它没有任何不可逆损失。它没有任何不可逆损失。第40页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室过程过程1 12 2 压缩工质，同时放热至热压缩工质，同时放热至热源，维持制冷剂温度恒定源，维持制冷剂温度恒定 过程过程2

30、23 3 工质从热源温度工质从热源温度T Th h可逆绝热可逆绝热膨胀到冷源温度膨胀到冷源温度T Tc c 过程过程3 34 4 热量从冷源转移到工质中热量从冷源转移到工质中同时工质做功以使制冷剂同时工质做功以使制冷剂维持一定的温度维持一定的温度 过程过程4 41 1 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温度可逆绝热压缩到热源温度图图1-13 1-13 逆卡诺循环逆卡诺循环第41页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室制冷工质向高温热源放热量制冷工质向高温热源放热量制冷工质从低温

31、热源吸热量制冷工质从低温热源吸热量 系统所消耗的功系统所消耗的功 卡诺制冷系数卡诺制冷系数 卡诺热泵循环效率卡诺热泵循环效率 热力完善度：热力完善度：FlashFlash动画演示：动画演示：1-141-14逆卡诺循环分析逆卡诺循环分析第42页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室3.洛伦兹循环洛伦兹循环(热源温度可变时的逆向可逆循环热源温度可变时的逆向可逆循环)温温 度度 T图图1-15 洛伦兹循环的洛伦兹循环的T-s图图 洛伦兹循环洛伦兹循环工作在二个变工作在二个变温热源间。温热源间。与卡诺

32、循环不同之处主要与卡诺循环不同之处主要是是蒸发吸热和冷却放热蒸发吸热和冷却放热均为变温过程均为变温过程变温热源的采用有变温热源的采用有什么意义？什么意义？第43页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室(假设制冷过程和冷却过程传热温差均为假设制冷过程和冷却过程传热温差均为T)制冷量制冷量 排热量排热量 耗功耗功 洛伦兹循环制冷系数洛伦兹循环制冷系数 第44页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室

33、应该指出：应该指出：任何单一物质在等压下冷凝或蒸发时均任何单一物质在等压下冷凝或蒸发时均为等温过程为等温过程,要实现变温冷凝和蒸发要实现变温冷凝和蒸发,必须使用必须使用非共沸非共沸混合制冷剂混合制冷剂,因为非共沸制冷剂不存在共沸点因为非共沸制冷剂不存在共沸点,在等在等压冷凝或蒸发时压冷凝或蒸发时,气液两相组分随温度而变化。气液两相组分随温度而变化。第45页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室4.三热源循环三热源循环(热源驱动的逆向可逆循环热源驱动的逆向可逆循环)图图1-16 两类制冷循环能量

34、转换关系图两类制冷循环能量转换关系图第46页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室以卡诺循环作为比较依据，第一类循环就是卡诺循环制冷以卡诺循环作为比较依据，第一类循环就是卡诺循环制冷机，而第二类循环则是理想的热源驱动逆向可逆循环机，而第二类循环则是理想的热源驱动逆向可逆循环三热源循环三热源循环。对可逆制冷机热力系数：对可逆制冷机热力系数：第47页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室1-3 制

35、冷的传热学基础制冷的传热学基础一一.热量传递的基本方式热量传递的基本方式制冷过程实质是个热量传递过程。制冷过程实质是个热量传递过程。温差是产生热流的温差是产生热流的动力。动力。1.热传导热传导(导热导热)由于物体内部微观粒子的热运动而产生的热量传递。由于物体内部微观粒子的热运动而产生的热量传递。其特点是传热过程中物体各部分之间不发生宏观位移。其特点是传热过程中物体各部分之间不发生宏观位移。固体，液体和气体都会发生导热固体，液体和气体都会发生导热,但单纯的导热只有在固体但单纯的导热只有在固体中才能发生中才能发生。第48页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷

36、基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室平壁导热平壁导热:圆管壁导热圆管壁导热:多层管壁多层管壁:简化计算简化计算:第49页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室2.对流换热对流换热 由于流体不同部分之间的相对位移，而伴随的由于流体不同部分之间的相对位移，而伴随的热量传递为热对流。热量传递为热对流。只有液体或气体才能产只有液体或气体才能产生生热对流热对流。热对流的流体与固体壁面之间的热量交换为热对流的流体与固体壁面之间的热量交换为对对流换热流换热。根据流动的起因分为根据

37、流动的起因分为强制对流换热强制对流换热和和自然对流自然对流换热换热。牛顿冷却公式：牛顿冷却公式：第50页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室3.辐射换热辐射换热 由于物质分子热运动而发出的辐射能为由于物质分子热运动而发出的辐射能为热辐射热辐射 热辐射可以在真空中传播，热辐射可以在真空中传播，物体自身温度物体自身温度0K就就具有热辐射的能力，辐射过程中伴随有能量形式具有热辐射的能力，辐射过程中伴随有能量形式的转变。的转变。辐射换热是物体吸收和发射辐射能的综合效果辐射换热是物体吸收和发射辐射能的

38、综合效果黑体：黑体：实际物体：实际物体：第51页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室二二.传热过程传热过程冷热流体通过固体壁面进行热量传递的过程。冷热流体通过固体壁面进行热量传递的过程。传热方程式：传热方程式：通过平壁的传热：通过平壁的传热：通过圆管壁的传热：通过圆管壁的传热：第52页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室1-4 制冷的流体力学基础制冷的流体力学基础制冷是靠制冷剂在一个闭合系

39、统中循环流动，不断改变它的状态制冷是靠制冷剂在一个闭合系统中循环流动，不断改变它的状态从而获得低温。制冷剂在管内和换热器中的流速、流量、压力、从而获得低温。制冷剂在管内和换热器中的流速、流量、压力、阻力等对整个制冷系统的制冷效果影响很大。阻力等对整个制冷系统的制冷效果影响很大。流体流动过程中，任一截面上的流动参数流体流动过程中，任一截面上的流动参数(u、p)等不随时间变化，等不随时间变化，则流体作稳定流动。则流体作稳定流动。在连续操作的生产流程中，流体的流动可视为稳定流动。在连续操作的生产流程中，流体的流动可视为稳定流动。流体在制冷设备中的流动都属于稳定流动过程。流体在制冷设备中的流动都属于稳

40、定流动过程。第53页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室描写流动的伯努利方程：描写流动的伯努利方程：1.6m1122p0p0例：例：有一个重力供液系统如图所示，有一个重力供液系统如图所示，液分与蒸发器的液面差为液分与蒸发器的液面差为1.61.6m m，蒸发器蒸发器的管径的管径为为3838 2.52.5mmmm，管路的压力管路的压力损失为损失为1.51.5m m氨液柱。求蒸发氨液柱。求蒸发器盘管内氨液每分钟流量。器盘管内氨液每分钟流量。第54页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一

41、章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室本章主要内容：本章主要内容：1-1 常用术语常用术语 1-2 制冷的热力学基础制冷的热力学基础 一一.热力学第一定律热力学第一定律 二二.热力学第二定律热力学第二定律 1-3 制冷的传热学基础制冷的传热学基础 1-4 制冷的流体力学基础制冷的流体力学基础第55页，本讲稿共56页制冷原理与装置制冷原理与装置 第一章第一章 制冷基础知识制冷基础知识 武汉工程大学武汉工程大学 制冷空调教研室制冷空调教研室本章基本要求：本章基本要求：1.熟练应用制冷剂熟练应用制冷剂lgp-h和和T-s图确定热力状态参数。图确定热力状态参数。2.洛伦兹循环如何实现？洛伦兹循环如何实现？3.循环的热力学评价方法。循环的热力学评价方法。第56页，本讲稿共56页