大学物理化学授课课件制冷循环(本科专业)摘要.pptVIP

第十二章 制冷循环 * 第十二章 制冷循环 * 第十二章 制冷循环 12-1 逆向卡诺循环 12-2 空气压缩制冷循环 12-3 蒸气压缩制冷循环 12-4 蒸汽喷射制冷循环及吸收式制冷装置 12-5 热泵循环 ※12-6 制冷剂及其热力学性质 * 第十二章 制冷循环 * 12-1 逆向卡诺循环 逆向卡诺循环—理想的最简单的制冷循环。由四个过程组成： 1-2为绝热膨胀； 2-3为定温吸热； 3-4为绝热压缩； 4-1为定温放热。 循环中系统消耗净功 ，从冷库中的低温物体吸热q2，向温度较高的环境放热 。 过程2-3，工质从冷库中吸取热量： 过程4-1，工质向环境放出热量： 循环中消耗的净功： * 第十二章 制冷循环 * 制冷系数(制冷性能系数) 可见，当T1＝const，↓T2→ε↓， ↑。反之，↑T2→ε↑， ↓。 上述结论对制冷循环具有重要指导意义。在保证必需的冷冻条件的情况下，为避免无谓地消耗过多的机械功，冷库温度应尽量接近环境温度。 —制冷循环中从低温物体吸收的热量与所消耗的净功之比。即 逆向卡诺循环制冷系数： 逆向卡诺循环净功： 为制冷循环的工作有效程度的评价指标。 * 第十二章 制冷循环 * 12-2 空气压缩制冷循环 实际制冷装置根据所用工质的性质，按不同的制冷循环工作。 空气可用作为制冷装置的工质。 主要设备：压气机、冷却器、膨胀机和冷库换热器。 空气压缩制冷理想循环由四个可逆过程组成：绝热压缩过程1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。 * 第十二章 制冷循环 * 循环制冷量为4-1中工质吸取的热量： 循环消耗的净功： 因此，可得空气压缩制冷循环制冷系数的表达式为 如取空气的比热容为定值，则有 * 第十二章 制冷循环 * 由绝热过程1-2及3-4，可得各状态参数间的关系： 代入上式，可得空气压缩制冷循环的制冷系数的计算式为 即 可见，压气机增压比p2/p1↑→ε↓。 * 第十二章 制冷循环 * 制冷温度↓→空气压缩制冷循环增压比↑(循环1-3-5-6-1)。 采用回热器，空气在回热器中的预热过程部分替代绝热压缩过程，降低增压比。 1-2—回热器中空气定压预热；2-3—压气机中空气绝热压缩；3-4—冷却器中空气定压放热；4-5—回热器中空气定压回热；5-6—膨胀机中空气的绝热膨胀；6-1—冷库换热器中空气定压吸热。 回热循环1-2-3-4-5-6-1与高增压比无回热循环1-3-5-6-1的对比：循环吸热过程6-1相同，即制冷量相同；冷却器定压放热过程3- 4和3-5的温度变化范围相同，故放热量相同。 带有回热器的空气压缩制冷循环 因此两者制冷系数相同。但是，采用回热器的空气压缩制冷装置中，压气机增压比小，压气机负荷减小。因此，带回热器的空气压缩制冷装置在深度冷冻及气体液化中得到应用。 * 第十二章 制冷循环 * 12-3 蒸气压缩制冷循环 优点：①可用湿饱和蒸气作为工质，实现定温吸热(放热)，即按逆向卡诺循环工作，在一定冷库温度及环境温度下获得最高的制冷系数。 ②用湿饱和蒸气作为制冷工质可得到大的单位质量工质的制冷量（靠汽化潜热吸热）。 以湿饱和蒸气为工质的逆向卡诺循环的不足： ①压缩工质为湿饱和蒸气，当其被吸入压气机时，其中饱和液体会立刻从压气机缸壁吸热汽化，使气缸内压力突然增加，减少压气机的吸气量，造成制冷量降低。 ②压缩过程中未汽化的液体可能引起液击，损坏压气机。 ③绝热膨胀过程中，因工质中液体含量很大，膨胀机工作条件很差。 * 第十二章 制冷循环 * 实用的蒸气压缩制冷循环—以逆向卡诺循环为基础，对其压缩过程及膨胀过程进行适当改进而成。 蒸气压缩制冷装置的主要组成：压气机、冷凝器、节流阀和蒸发器。 气液分离器的作用：将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器，保证只有干饱和蒸气进入压气机 。 蒸气压缩制冷装置理想循环由四个可逆过程组成：绝热压缩过程1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。 压缩→工质为过热蒸气； 膨胀→节流阀代替膨胀机。 气 * 第十二章 制冷循环 * 蒸气压缩循环的制冷系数 蒸气压缩制冷循环的制冷量为 循环净功即压气机消耗的轴功为 于是，蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算： 式中，各状态点的焓值可用相关的线图确定。 * 第十二章 制冷循环 * lnp-h线图 制冷循环计