1、 制冷原理与技术（一）简单单级蒸气压缩式制冷的理论循环计算单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：（ 1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失（ 2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值制冷原理与技术（ 4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交换（ 5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交换（ 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，离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为
2、冷凝压力下的饱和液体制冷原理与技术图 2-16理论循环在 T-s图（ a） 和 lnp-h图（ b） 上的表示 按照热力学第一定律，对于在控制容积中进行的状态变化存在如下关系：（ 2-1） 制冷原理与技术这里，把自外界传入的功作为负值。对上式积分可以得到整个过程的表达式 ：（ 2-2） 按照式（ 2-1）和式（ 2-2），单级压缩蒸气制冷机循环的各个过程有如下关系：q0称为单位制冷量，习惯上取为正值，在 T-s图上用面积 1-5-b-a-1代表，而在lg p-h图上则用线段 5-1表示。制冷原理与技术(2)冷凝过程： dw=0dq=dhqk=h2-h4 （ 2-4） (3) 节流过程：w=0
3、q=0h=0h4=h5 （ 2-5） （ 1）压缩过程 : dq=0,因而 dw=dhw=h2-h1 （ 2-3） （ 4）蒸发过程： dw=0因而 dq=dhq0=h1-h5=h1-h4 （ 2-6） 制冷原理与技术(1)单位制冷量 q0压缩蒸气制冷循环单位制冷量可按式（ 2-6）计算。单位制冷量也可以表示成汽化潜热 r0和节流后的干度 x5的关系：为了说明单级压缩蒸气制冷机理论循环的性能， 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。 (2-7) 由式（ 3-7）可知，制冷剂的汽化潜热越大，或节流所形成的蒸气越少（ x5越小）则循环的单位制冷量就越大。制冷原理与技
4、术(2)单位容积制冷量 qv(2-8)(3)理论比功 w0对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来说，理论比功可表示为(2-9) 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工作温度而变的。制冷原理与技术(4)单位冷凝热 qk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。单位冷凝热包括显热和潜热两部分(2-10) 比较式（ 2-6）、（ 2-9）和（ 2-10）可以看出，对于单级压缩式蒸气制冷机理论循环，存在着下列关系(2-11)制冷原理与技术(5)制冷系数对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，制冷系数为(2-12) 制冷系数愈大 经济性愈好冷凝温度越高制冷系数越小蒸发
5、温度越低制冷原理与技术(6)热力完善度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(2-13) 这里 c为在蒸发温度（ T0） 和压缩机排气温度（ T2） 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。 制冷原理与技术（二）液体过冷、气体过热及回热对理想循环性能的影响上面所述的循环，是单级压缩蒸气制冷机的基本循环，也是最简单的循环。在实用上，根据实际条件对循环往往要作一些改进，以便提高循环的热力完善度。在单级制冷机循环中，这一改进主要有液体过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。制冷原理与技术将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，称为过冷。1.
6、 液体过冷带有过冷的循环，叫做过冷循环。采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都是有利的制冷原理与技术图 2-17 过冷循环在 T-s图（ a） 和 lgp-h图（ b） 上的表示(2-14)与无过冷的循环 1-2-3-4-5-1相比，过冷循环的单位制冷量的增加量为制冷原理与技术在图 2-17（ a） 中， q0以面积 5-5-b-c表示，在图 2-17（ b） 中， q0以线段 5-5表示。因两个循环的理论比功 w 0相同，过冷循环的制冷系数比无过冷循环的制冷系数 要大。(2-15)制冷原理与技术2.吸入蒸气的过热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。具有吸气
7、过热的循环，称为过热循环。图 2-18示出了过热循环 1-1-2-3-4-5-1的 T-s图和 lg p-h图。图中 1-1是吸气的过热过程，其余与基本循环相同。 制冷原理与技术图 2-18过热循环在 T-s图（ a） 和 lgp-h图（ b） 上的表示(2-16)制冷原理与技术(2-17)有效过热循环的制冷系数可表示为(2-18)由制冷剂的 T-s图我们可以得到，在过热区，过热度越大，其等熵线的斜率越大，根据式（ 2-17），得 （ 2-19）制冷原理与技术图 2-19有效过热的过热度对制冷系数的影响过热度 R502 R600a R290 R134a R22 NH30 45.3 37.4 4
8、4.4 44.1 55.9 93.030 73.9 65.7 72.1 72.9 86.3 131.5表 2-2过热度对排气温度的影响制冷原理与技术(2-20) 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使蒸气过热的热量，其热平衡关系为 3.回热循环利用回把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，称之为回热。制冷原理与技术制冷原理与技术 图 2-21 回热循环在 T-s图（ a） 和 lgp-h图（ b） 上的表示（ 2-21） 制冷原理与技术由式（ 2-21）可以求出 （ 2-22）回热循环的性能指标如下：单位制冷量（ 2-23）单位容
9、积制冷量（ 2-24）制冷原理与技术单位功 制冷系数（ 2-26）由图（ 2-21）可知，与无回热循环 1-2-3-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷量增大了（ 2-27）（ 2-25）制冷原理与技术循环的单位功可近似地表示成（ 2-29）但单位功也增大了（ 2-28） 制冷原理与技术单位容积制冷量和制冷系数可表示成（ 2-30）(2-31)制冷原理与技术即（ 2-32）如果要使回热循环的单位容积制冷量及制冷系数比无回热循环高，其条件应是制冷原理与技术（三）单级蒸气压缩式制冷实际循环计算实际循环和理论循环有许多不同之处，除了压缩机中的工作过程以外，主要还有下列一些差别：1流动过程有压力损失。 2制冷剂流经管道及阀门时同环境介质间有热交换。3热交换器中存在温差。制冷原理与技术图 2-22 实际循环在 T-s图（ a） 和 lg p-h图（ b） 上的表示制冷原理与技术图 2-23 简化后的实际循环在 lg p-h图上的表示制冷原理与技术下面是按照这样简化后的循环的性能指标的表达式，各下标对应于图 2-23所示的状态点。（ 2-33） 这些同理论循环的计算完全一致。1单位制冷量、单位容积制冷量及单位理论功
