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工程热力学(56学时) 第11章 热泵-制冷装置循环 热泵-制冷机循环——以消耗机械能为代价，从低温热源取热（制冷） 课程到此结束谢谢合作！ * 第11章 热泵-制冷装置循环 热泵-制冷机循环为逆向循环 制冷系数 供暖系数 热泵的工作目的是供暖 §11.1 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 供暖系数 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↑ ?↓ ? ? ↓ 卡诺热泵 制冷能力——制冷装置单位时间从冷库中吸取的热量 通常使用单位： kJ/h，kW ，或W 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 制冷能力是衡量制冷装置工作性能的重要指标 水的凝固（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 §11.2 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 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 理论循环中各过程理想化为： 定温吸、放热过程都难于实现——代之以定压过程 P 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 ? 对比压缩空气制冷循环12341的制冷系数 有效工作温度范围(Tc,T0)内,逆卡诺循环的制冷系数大于压缩空气制冷循环 2c 4c 其制冷系数为 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? 且：增压比? 愈大循环的制冷系数? 愈小 ①增压比? 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时，如深度冷冻，T0与Tc之差较大 增压比将会很大，循环的制冷系数会很小 ②增压比? 对循环制冷能力的影响 理论空气压缩制冷循环12341 其制冷能力q2如阴影面积所示 在环境温度T0、 冷库额定温度Tc下 当压气机出口压力由P2下降为P2?时, s T 1 2 3 4 Tc T0 2? 3? 4? 5? 5 6 q2 循环过程将变为12?3?4?1 循环制冷能力(q2)下降 制冷系数的大小与制冷能力的高低是一对矛盾体 若为了获得较大的制冷系数而降低增压比? ： §11.3 蒸汽压缩制冷循环 ⑴ 蒸汽压缩制冷装置及其工作过程 5 1 2 4 节流阀 冷库（蒸发器） 压缩机 冷却水 冷凝器 3 装置由以下列主要设备组成 压缩机 冷凝器 节流阀 蒸发器 装置的工作过程如下： ·工质在压缩机中从1压缩至2； ·处于过热蒸汽状态的工质进入冷凝器中冷却成饱和蒸汽3； ·进而冷凝成为饱和液体4； ·制