1、第十一章 制冷（致冷）循环,Refrigeration Cycles,动力循环与制冷（热泵)循环, 制冷Refrigeration循环 输入功量（或其他代价），从低温热源取热, 动力Power循环 输入热,通过循环输出功, 热泵Heat Pump循环 输入功量（或其他代价），向高温热用户供热,正循环,逆循环,逆循环,制冷循环和制冷系数,Coefficient of Performance,T0环境,T2冷库,卡诺逆循环,q1,q2,w,Reversed Carnot cycle,热泵循环和供热系数,Coefficient of Performance,卡诺逆循环,w,制冷能力和冷吨,生产中常用
2、制冷能力来衡量设备产冷量大小,制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。,1冷吨：1吨0C饱和水在24小时内被冷冻 到0C的冰所需冷量。,水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg,1冷吨=3.86 kJ/s,1美国冷吨=3.517 kJ/s,Cooling Capacity and Ton of Refrigeration,制冷循环种类,Vapor-compression,Gas compression,Absorption,Refrigeration Cycle,Adsorption,121 空气压缩制冷循环,冷却水,膨胀机,压缩机,冷藏室,冷却器,3,2,1,4,空气
3、压缩制冷循环过程,四个主要部件；工质：空气,理想化处理：理气； 定化热; 可逆；,pv图和Ts图,1 2 绝热压缩,2 3 等压冷却,3 4 绝热膨胀,4 1 等压吸热,p,v,3,2,1,4,T,s,T2,T0,1,2,3,4,逆勃雷登循环,s,s,p,p,Reversed Brayton Cycle,制冷系数,T,s,1,2,3,4,空气压缩制冷循环特点, 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。,2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不能太大， q2 很小。,3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小，, 使用叶轮式，再回热则可用。,pv图和Ts图,p,v,3,2,1,
4、4,T,s,T2,T0,1,2,3,4,同温限卡诺制冷循环？,空气回热制冷循环,回热式空气压缩制冷装置,T2,T0,1R,2R,5,3R,4,1R,2R,5,3R,1,空气回热制冷与非回热的比较,T2,T0,1R,2R,5,3R,吸热量（收益）：,q2=cp(T1-T4),放热量：,q1=cp(T2-T3) =cp(T2R-T5),非回热,回热,不变,相同,回热 非回热,适用于小压比大流量的叶轮式压气机空气制冷系统,空气压缩制冷的根本缺陷,2. q2=cp(T1-T4)小， 制冷能力q2 很小。, 汽化潜热大，制冷能力可能大, 12-2 蒸气压缩制冷循环,水能用否？ 0C以下凝固不能流动。一般
5、用低沸点工质，如氟利昂、氨,沸点：,水,100C,R22,- 40.8C,R134a,THR01,- 26.1C,- 30.18C,Vapor-compression refrigeration cycle,空气压缩制冷循环装置,冷却水,膨胀机,压缩机,冷藏室,冷却器,3,2,1,4,蒸气压缩制冷空调装置,1-2：绝热压缩过程,2-4：定压放热过程,4-5：绝热节流过程,5-1：定压吸热过程,4,5,蒸气压缩制冷循环,T,s,1,2,3,4,5,6,7,比较逆卡诺循环3467,73 湿蒸气压缩 “液击”现象,12 既安全，又增加了单位质量工质的制冷量71,逆卡诺,实际,节流阀代替了膨胀机,节流
6、阀代替膨胀机分析,T,s,1,2,3,4,5,6,8,2. 少从冷库取走热量,1. 损失功量,a,b,面积a84ba,面积a86ba,面积8468,缺点：,1. 省掉膨胀机，设备简化；,2. 膨胀阀开度，易调节蒸发温度；,利弊,作 业,8-88-11,蒸气压缩制冷循环的计算,T,s,1,2,3,4,5,蒸发器中吸热量,冷凝器中放热量,制冷系数,两个等压，热与功均与焓有关,lnp-h图及计算,T,s,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,压焓图 P-h diagram,过冷措施,T,s,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5,4,不变,4,5,工程上常用, 12-3 热泵Heat pump
7、,q2,q2,q1,q1,w,w,T2,T0,T0,T1,制冷系数,制热系数,制冷,热泵,蒸气压缩式热泵装置,供暖,化工,温度提升,节能,热泵lnp-h图及计算,T,s,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,主要供暖方式,热用户,能量利用系数,直接电,100%,电厂,发电33%,损失67%,房间33%,锅炉,100%,锅炉,效率70%,房间70%,损失30%,热泵,热泵,100%,电厂,发电33%,损失67%,66%,房间99%,COP=3, 12-4 吸收式制冷循环,利用溶液性质,压缩制冷循环以消耗机械功为代价,吸收式制冷以消耗热量为代价,溶液 = 溶剂 + 溶质,氨（溶质） + 水（溶剂
8、）溶液,溴化锂（溶剂） + 水（溶质）溶液,absorption refrigeration,absorbent,Ammonia（NH3）,Refrigerant,吸收式制冷循环示意图,吸收式制冷循环特点,优点：,直接利用热能,可用低品质热,缺点：,设备体积大，启动时间长,环境性能好, 12-5 制冷剂refrigerant,蒸气压缩制冷，要尽可能利用工质两相区，因此与工质性质密切相关。,对热物性要求：,1. 沸点低，tb10C,2. 压力适中，蒸发器中稍大于大气压，冷凝器中不太高；,3. 汽化潜热大，大冷冻能力；,4. T-S图上下界线陡峭：上界陡峭，冷冻更接近定温，下界线陡，节流损失小；,
9、5. 凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。,boiling point,制冷剂的命名,Cm Hx Fy Clz,R(m-1)(x+1)y,例：R12CF2Cl2,氯氟烃,C,F,F,Cl,Cl,R22CHF2Cl,H,90+n,R12= 1 0 2,C,H,F,制冷剂的命名,R134a C2H2F4,R134,R134a,同素异构体,混合物制冷剂的命名,R400,R600,R500,非共沸混合物,共沸混合物,HC,R700,其它,甲烷,丁烷,ASHRAE,American Society of Heating, Refrigerating Air-Conditioning Engineers,第12章 小结 Summary,1. 空气压缩制冷，分析、计算、回热；,2. 蒸汽压缩制冷，分析、计算；,3. 压缩式热泵循环，与制冷原理相同，会计算,4. 吸收式制冷,，制冷剂，一般了解,
