工程热力学WORD版第12章致冷循环.docVIP

长 沙 理 工 大 学 备 课 纸 PAGE  PAGE 93 第12章 制冷循环 一、教案设计 教学目标: 使学生熟练空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵的原理。结合实际空调制冷工程，学会进行制冷循环的热力计算。 知 识 点：空气压缩制冷循环；蒸气压缩制冷循环；蒸气喷射制冷循环；吸收式制冷循环；热泵。 重 点：空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。 难 点：结合工程实际对空气和蒸汽压缩制冷循环的描述，建立热力计算模型。 教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论 师生互动设计：提问+启发+讨论 问：谁能说出夏天开的空调和冬天开的空调有什么不同？ 问：谁能举出几个制冷的实际例子？ 问：夏天打开冰箱门对房间制冷，可以吗？为什么？ 问：在制冷循环中，如何理解热力学第一、二定律的指导作用？ 问：热泵和制冷两种工作方式哪个更经济？ 学时分配：2学时 二、基本知识 第一节 制冷循环概况 一、制冷的概念 1．致冷 对物体进行冷却，使其温度低于周围环境的温度，并维持这个低温称致冷。为了保持或获得低温，必须从冷物体或致冷空间把热量带走，致冷装置便是以消耗能量(功量或热量)为代价来实现这一目标的设备。 2．制冷循环的分类 二、逆向卡诺循环 正循环：动力循环 逆向循环： 制冷与热泵 第二节 空气压缩致冷循环 空气压缩式致冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，会获得低温低压的空气。 原则：实现逆卡诺循环 工作原理如图： 注意：空气的热物性决定了空气压缩致冷循环的致冷系数低和单位工质的致冷能力小。 或： 第三节 蒸汽压缩致冷循环 一、实际压缩式致冷循环 蒸气压缩致冷装置：压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。 原理：由蒸发器出来的致冷剂的干饱和蒸气被吸入压缩机，绝热压缩后成为过热蒸气(过程1-2)，蒸气进入冷凝器，在定压下冷却(过程2-3)，进一步在定压定温下凝结成饱和液体(过程3-4)。饱和液体继而通过一个膨胀阀(又称节流阀或减压阀)经绝热节流降压降温而变成低干度的湿蒸气。 注意：工业上，用节流阀取代膨胀机。 二、致冷剂的压焓图(lgp-h图) 原理：以致冷剂焓作为横坐标，以压力对数为纵坐标，共绘出致冷剂的六种状态参数线簇： 定焓(h)、定压力(p)、定温度(T)、定比容(v)、定熵(s)及定干度(x)线. 蒸气压缩式致冷循环各热力过程在lgp-h图上的表示： 1-2表示压缩机中的绝热压缩过程。2-3-4是冷凝器中的定压冷却过程 4-5为膨胀阀中的绝热节流过程。5-1表示蒸发器内的定压蒸发过程。 三、致冷循环能量分析及致冷系擞 实际蒸气压缩致冷循环整个装置的能量分析。其致冷系数为 =收获/消耗 制冷剂质量流量： 压缩机所需功率： 冷凝器热负荷： 四、影响制冷系数的主要因素 降低制冷剂的冷凝温度 提高蒸发温度 第四节 其他制冷循环 蒸汽喷射制冷循环 吸收式制冷循环 磁制冷、半导体致冷 例题精解 例1 一理想蒸汽压缩制冷系统，制冷量为20冷吨，以氟利昂22为制冷剂，冷凝温度为30℃，蒸发温度为-30℃。求：（1）1公斤工质的制冷量q0;(2)循环制冷量；（3）消耗的功率；（4）循环制冷系数；（5）冷凝器的热负荷。 解 （1）1公斤工质的制冷量q0 从1gp-h图查得：h1=147kcal/kg,h5=109kcal/kg, q0=h1-h5=147-109=38 kcal/kg 该装置产生的制冷量为20冷吨（我国1冷吨等于3300kcal/h） (2)循环制冷的剂量 ∴kg/h (3)压缩机所消耗的功及功率 kcal/kg kcal/h kW (4)循环制冷系数 （5）冷凝器热负荷Qk =m(h2-h4)=1736.8×(158.5-109)=85971.6 kcal/h 三、本章总结 本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环的特点，各参数的变化关系及计算热量、功量和效率。 1、逆向卡诺循环的制冷系数只与热源和冷源的温度有关，而与工质的性质无关。 2、当环境温度一定，制冷系数只与被冷却物体的温度有关。 3、制冷系数可以大于1,也可以小于1。热泵供暖系数必定大于1。 四、作业与讨论 作业：思考题5、6；习题12-1、12-6 讨论： 由于冷凝器作用，蒸汽排汽温度已接近自然环境温度，即已充分利用了可能达到的冷源温度，为什么说大量热量损失到外界去了？ 能量利用系数说明了全部能量利用的程度，为什么又说不能完善地说明循环的经济性呢？ 空气压缩制冷循环中，循环增压比p2/p1越小，制冷系数是越大还是越小？增压比减小，循环的制冷量如何变化？（在T-S图上分析）。 设想蒸汽压缩制冷循环按