单级蒸汽压缩机的理论制冷原理.docVIP

单级蒸汽压缩制冷的理论循环 工作过程： 单级蒸汽压缩式制冷系统如下图1所示。它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在蒸发压力下沸腾， 蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽，并将它压缩到冷凝压力， 然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气） 与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。 当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。 混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸汽通常称为闪发蒸汽，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用 。 在整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏； 节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的； 冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。根据热力学第二定律， 压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完整个制冷循环。 各部件的作用 　　压缩机: 压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压，是整个系统的心脏。　　冷凝器: 是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。　　　　节流阀: 对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。　　蒸发器: 是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，从而达到制冷的目的。 压焓图： 压焓图的结构如下图2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度， 通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。 　　图中临界点K左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点代表一个饱和液体状态，干度 x=0。 右边的粗实线为饱和蒸汽线，线上任何一点代表一个饱和蒸汽状态，干度 x=1。这两条粗实线将图分为三个区域：饱和液体线的左边为过冷液体，过冷液体的温度低于相同压力下饱和液体的温度；饱和蒸汽线的 右边是过热蒸汽区，该区域内的蒸汽称为过热蒸汽，它的温度高于同一压力下饱和蒸汽的温度； 两条线之间的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于气、液混合状态（湿蒸汽状态）。图中共有 六种等参数线簇：　　等压线----水平线；　　等焓线----垂直线；　　等温线----液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。过热蒸汽区为向右下方弯曲的倾斜线；　　等熵线----向右上方倾斜的实线；　　等容线----向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦；　　等于度线----只存在于湿蒸汽区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸汽线相近，视干度大小而定。 各部件的作用 　　现将图3中各状态点及各个过程叙述如下：　　点1表示制冷剂进入压缩机的状态。它是对应于蒸发温度T0的饱和蒸汽。根据压力与饱和温度的对应关系， 该点位于 的等压线与饱和蒸汽线（x=1）的交点上。 　　点2表示制冷剂出压缩机时的状态，也就是进冷凝器时的状态。过程线1-2表示制冷剂蒸汽在压缩机中的等熵压缩过程 ，压力由蒸发压力 升高到冷凝压力 。因此该点可通过1点的等熵线和压力为冷凝压力的等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点2表示过热蒸汽状态。 　　点3表示制冷剂出冷凝器时的状态。它是与冷凝温度所对应的饱和液体。过程线2-2-3表示制冷剂在冷凝器内的冷却（2-2）和冷凝（2-3）的过程。由于这个过程是在冷凝压力 不变的情况下进行的，进入冷凝器的过热蒸汽首先 将部分热量放给外界冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸汽（点2），然后再在等压、等温下继续放出热量， 直至最后冷凝成饱和液体（点3）。因此，冷凝压力的等压线和x＝0的饱和液体线的交点即为点3的状态。 　　点4表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。 过程线3-4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压力由冷凝压力降到 蒸发压力 ，温度由冷凝温度降到蒸发温度，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点3作等焓线与蒸发压力的等压线的交点即为点4的状态。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示3-4过程。 　　过程线4-1表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。由于这一过程是在等温、等