单级蒸气压缩式制冷循环理论分析和计算.docVIP

单级蒸气压缩式制冷循环理论分析和计算 ????　　在进行制冷循环的热力计算之前,首先需要了解系统中各设备内功和热量的变化情况,然后再对循环的性能指标进行分析和计算。 　　根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的能量方程可表示为 　　　　(1) 　　式中 Q 和 P 是单位时间内加给系统的热量和功;qm是流进或流出该系统的稳定质量流量；h是比焓;下标1和2分别表示流体流进系统和离开系统的状态点.当热量和功朝向系统时,Q 和 P 取正值. 　　(1) 节流阀 　　制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功, P=0,故方程式(1)变为 　　　　　　　　　　　　　　　(2) 因此，可认为节流前后其值不变.节流阀出口处（点4）为两相混合物，它的焓值也可由下式表示： 　　式中 hf0 和hg0 分别为蒸发压力p0 下饱和液体和饱和蒸汽的焓值；x4 为制冷剂出节流阀时的干度。将上式移项并整理得 　　　　　　　　　　　? （3） 　　点4比容为 　　　　　　　　　　? （4） 式中 Vf0 和Vg0 分别为蒸发温度t0 下饱和液体和饱和蒸汽的比容。 　　（2）压缩机 　　如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量，则由式（1）得 　　　　　　　　　　　　 （5） 式中 （h2-h1)表示压缩机每压缩并输送1kg的制冷剂所消耗的功，称为理论比功。 　　（3）蒸发器 　　被冷却物质通过蒸发器向制冷剂传送Q0 ,因为蒸发器不作功，故方程式（1）变为 　　　 （6） 　　由上式可以看出制冷量与两个因数有关：制冷剂的质量流量qm和制冷剂进出口蒸发器的焓差(h1-h4)。(h1-h4)称为单位质量制冷量，它表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物质中吸取的热量，用q0表示。 　　质量流量与容积qv有如下关系： 　　　　　　　　　　　　　　　　（7） 　　用压缩机进口出V1代入上式得： 　　　　　　　　　　　　　　　　（8） 　　将方程（8）代入（6）得: 　　　　　　　　　　　　　　（9） 　　（4）冷凝器 　　假设制冷剂在冷凝器中向外界放出热量为Qk ,那么 　　　　　　　　　　　?? （10） 式中 (h2-h3)称为冷凝器单位热负荷，用qv表示。它表示1kg制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量。 　　(5)制冷系数 　　按定义，在理论循环中，制冷系数可用下式表示 　　　　　　　　　　　　 （11） 　　在下一页我们通过一个例题来讲解热力计算过程 ? 例题：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度t0=－10℃,冷凝温度为35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kw,试对该循环进行热力计算。　　解：该循环的压焓图如下所示： 根据R22的热力性质表，查出处于饱和线上的有关状态参数值： h1=401.555 kJ/kg v1=0.0653 m3/kgh3=h4=243.114 kJ/kg p0=0.3543 MPapk=1.3548 MPa 由图可知：h2=435.2 kJ/kg t2=57℃ 　 图4 压焓图 　 ??? 1 单位质量制冷量　　　　　　q0=h1－h4=158.441 kJ/kg 　　2 单位容积制冷量　　　　　　　　3 制冷剂质量流量　　　　　　　　4 理论比功 ????　　　　　　　 w0=h2－h1=33.645 kJ/kg 　　5 压缩机消耗的理论功率　　　P0=qmw0=11.68 kw　　6 压缩机吸入的容积　　　　　V=qmv1=0.0227 m3/s 　　7 制冷系数 　　　　　　　　　　　8 冷凝器单位热负荷　　　　　qk=h2－h3=192.086 kJ/kg 　　9 冷凝器热负荷????　　　　　　Qk=qmqk=66.67 kw