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工程热力学2 第6章 热泵-制冷装置循环 Refrigeration affects many areas of your life The obvious: Refrigerator/Freezers allow food preservation Air conditioning makes Wuhan inhabitable between July and mid-September Refrigerated fishing boats allow preservation of catch Refrigerated trucks are used to ship fruits/meats Refrigeration makes possible medical procedures that call for lowering body temperatures Heat Pumps and Refrigerators 热泵-制冷机循环 * 第6章 热泵-制冷装置循环 ? 制冷（热泵)循环 输入功量（或其他代价），从低温热源取热 ? 动力循环 输入热通过循环输出功 ? 热泵循环 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 以消耗机械能为代价，从低温热源取热 ——逆循环 制冷系数 供暖系数 热泵的工作目的是供暖 §6-1 绪言 逆卡诺循环是最理想的热泵-制冷机循环 逆卡诺循环 s T b T1 T2 d a c 卡诺制冷机 卡诺热泵 制冷系数 T1——环境温度 T2——冷库温度 T1——室内温度 T2——环境温度 T2↓ T1↑ ?↓、 ? ? ↓ 制冷能力——制冷装置单位时间从冷库中吸取的热量 —— kJ/h，或W、kW 商业上常用“冷吨” 来表达制冷装置的制冷能力 冷吨——能在24小时内将1吨0℃的水 冻结成0℃的冰的制冷能力 1冷吨=3860W 常用制冷能力来衡量设备制冷量大小 水的凝结（冰熔化）热 r =334 kJ/kg 美制1冷吨规定为3516.85 W 制冷循环种类 压缩制冷 吸收式制冷 吸附式制冷 半导体制冷 喷射制冷 空气压缩制冷 蒸汽压缩制冷 …… 当前世界上绝大多数制冷装置属采用低沸点物质作制冷剂的压缩蒸汽制冷 低沸点物质汽化潜热较大，制冷能力强 §6-2 空气压缩制冷循环 ⑴ 空气压缩制冷装置 1 压缩机 冷库 冷却水 冷却器 膨胀机 2 3 4 压缩机 冷却器 膨胀机 冷库 连接起来构成整个制冷装置 各设备进、出口处的状态标为 压缩机进口 1； 压缩机出口 2 冷却器进口 2 膨胀机进口 3 冷却器出口 3 膨胀机出口 4 冷库进口 4 冷库出口 1 装置中的基本设备有： ⑵ 空气压缩制冷理论循环 空气压缩制冷装置以空气为制冷剂，定温吸、放热过程都难于实现，代之以定压过程 1-2——压缩机中绝热（定熵）压缩； P v 4 2 1 3 s T 1 2 3 4 2-3——冷却器中定压冷却（至环境温度T0）； 3-4——膨胀机中绝热（定熵）膨胀（回收功）； 4-1——冷库中定压吸热（升温至冷库额定温度Tc） 制冷循环为逆向、耗功循环 T0 Tc 空气压缩制冷循环 ——循环过程理想化为 ⑶ 空气压缩制冷循环的制冷系数 循环的放热量（排向环境大气） 循环的吸热量（制冷量，取自冷库） s T 1 2 3 4 循环的净功 压缩机耗功 膨胀机回收功 循环的制冷系数 q1=q23 q2=q41 视空气为定比热容理想气体，有 由绝热过程12、34 或 1 2 3 4 s T T0 Tc T1、T2 ——压缩过程始、末态温度 不要与逆卡诺循环中的高、低温热源温度相混淆 ！ 在环境温度及额定冷库温度下，即制冷装置的有效工作温度范围为(Tc,T0)时，相应的逆卡诺循环12c34c 由于T2 T3 s T 1 2 3 4 Tc T0 ?c ? 对比空气压缩制冷循环 有效工作温度范围(Tc,T0)内逆卡诺循环的制冷系数大于空气压缩制冷循环 2c 4c 制冷系数为 ⑷ 压缩空气制冷循环与卡诺循环的比较 ⑸ 增压比? 对空气压缩制冷循环的影响 空气压缩制冷循环的制冷系数仅取决于增压比? 增压比? 愈大，循环的制冷系数? 愈小 ①与制冷系数的关系 1 2 3 4 s T T0 Tc 当制冷对象要求温度较低（深度冷冻）时，T0与Tc之差较大 增压比将