空气调节用制冷技术第一章 |
第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理
第三节 蒸气压缩式制冷循环的改善
一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却
再冷却器(recooler)
回热循环(regenerative cycle)
再冷器与蒸气回热循环的不同之处
冷却高压液体所用介质不同
压缩机进口的制冷剂状态不同
二、回收膨胀功
三、多级压缩制冷循环
多级压缩制冷循环需要利用制冷剂冷却低压级压缩机的排气,一般采用中间冷却器和闪发蒸气分离器两种形式来实现
双级压缩制冷循环
采用中间冷却器的双级压缩制冷循环
采用闪发蒸气分离器的双级压缩制冷循环
双级压缩制冷循环的热力计算
双级蒸气压缩制冷循环的中间压力
关于制冷剂的质量流量
四、复叠式制冷循环:为了降低冷凝压力,就必须附设人造冷源,使R23等低温制冷剂冷凝。
复叠式制冷循环
内复叠式制冷循环
图中点划线以外部分为制冷段,制冷剂从贮液器经膨胀阀节流,降低压力和温度;低温低压的液态制冷剂在蒸发器中吸收周围被冷却介质或物体的热量而汽化,从而降低被冷却介质或物体的温度,达到制冷的目的。而图中点划线以内部分为液化段,它的作用是一方面使蒸发器内保持一定的低压,另一方面使在蒸发器中汽化了的制冷剂液化,重新流回贮液器,再用于制冷。液化的方法是抽取蒸发器的低压气态制冷剂并使之增压,以提高其饱和温度;然后再利用自然界大量存在的常温空气和水,使之在冷凝器内液化。
第一节 理想制冷循环
一、逆卡诺循环
热量q0从低温物体转移至高温物体(制冷量-q0) 高温物体接受的热量是qk(放热量-qk) 整个过程消耗总功(total work consumption)是 ∑w=Wc-We qk=q0+ ∑w>q0 热力学第一定律
逆卡诺循环的制冷系数与制冷剂 (refrigerant)的性质无关,仅取决于被冷缺物和冷却剂的温度T0’和Tk’。 T0’和Tk’的单位为K,而不是℃! T0’升高,Tk’降低, 增大
二、劳仑兹循环
劳仑兹循环是在两个变温热源之间进行的理想制冷循环,如图1-3所示。在劳仑兹循环中,制冷剂沿等熵线c
第四节 跨临界制冷循环
对于高温与中温制冷剂,在普通制冷范围内,由于制冷循环的冷凝压力远离制冷剂的临界压力(critical pressure ),故称之为亚临界循环;亚临界循环是目前制冷、空调领域广泛应用的循环形式。一些低温制冷剂在普通制冷范围内,利用冷却水或者室外空气作为冷却介质时,压缩机的排气压力位于制冷剂临界压力之上,而蒸气压力位于临界压力之下,故将此类循环称为跨临界循环(transcritical cycle)或超临界循环(supercritical cycle),CO2(R744)就是这种制冷剂之一。
一、CO2跨临界制冷循环
优势
避免亚临界循环条件下热源温度过高导致的系统性能下降
流体在超临界条件下的特殊物理性质,CO2在流动和传热方面都具有无以伦比的优势
气体冷却器中冷却介质与制冷剂逆流换热
减少高压侧不可逆传热损失
可以获得较高的排气温度和较大的温度变化
用于较大温差变温热源时具有独特的优势
热力计算:与亚临界制冷循环完全相同
二、CO2跨临界循环的改善
蒸气回热循环
单位质量制冷剂的回热量
制冷循环的理论性能系数
双级压缩回热循环
用膨胀机回收膨胀功
膨胀机的效率为0.65,压缩机的指示效率为0.9,其他参数完全相同的条件下,采用单级压缩循环、单级压缩回热循环、双级压缩回热循环、采用膨胀机的单级压缩循环时
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
一、蒸气压缩式制冷的理论循环
逆卡诺循环的关键是两个可逆等温过程,而纯工质或共沸混合工质的定压蒸发和冷凝是等温过程,因此利用此类工质在其湿蒸气区内进行的制冷循环有可能实现逆卡诺循环
实际采用的理论循环过程
①两个等压过程(Two isobaric processes) ②一个绝热压缩过程(An adiabatic compression process) ③一个绝热节流过程(An adiabatic throttling process)
膨胀阀代替膨胀机
液态膨胀功不大
机件小
摩擦损失大
干压缩过程
热交换过程的传热温差
二、蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
压焓图的应用
单位制冷剂的性能
蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
循环的热力计算公式
制冷效率
定义:理论循环制冷系数
作用
评价制冷循环与工作温度完全相同的理想制冷循环的接近程度
评价制冷剂热力性能对制冷系数的影响程度
热泵的性能系数
第五节 蒸气压缩式制冷的实际循环