单元5工程热力学原理应用举例教程.pptVIP

* 蒸汽压缩式制冷基本理论循环 蒸气压缩式制冷基本理论循环装置如图5.7(a)所示，实际工程中进入膨胀机的是液态制冷剂，在pk→po的膨胀过程中体积变化很小，所产生的膨胀功甚至不足以克服膨胀机本身的摩擦阻力，因此，在蒸气压缩式制冷循环中，用膨胀阀来代替理想制冷循环中的膨胀机，既简化了制冷装置，又可通过膨胀阀调节进入蒸发器的流量（所以工程中常将膨胀阀称为调节阀）。而膨胀节流过程是不可逆的，过程很快，可认为是绝热节流，则节流前后的焓值不变，所以在温-熵（T-s）图或压-焓（p-h）图上此过程用沿等焓线变化的虚线表示，但绝不是等焓过程。 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 从图5.6还可看出，理想制冷循环的压缩过程是在湿蒸气区进行的，这在实际运行中是绝对禁止的（如用活塞式压缩机则会发生冲缸现象，即将气缸吸排气阀片击碎，甚至破坏气缸盖）。所以，进入制冷压缩机的制冷剂至少要求是干饱和蒸气。这就形成了图5.7所示的蒸气压缩制冷基本制冷循环。 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 图5.7蒸气压缩式基本理论制冷循环 （a）制冷装置；（b）制冷循环在T-s图上的表示； （c）制冷循环在lgp-h图上的表示 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 具有液体过冷和蒸气过热的理论制冷循环 （1）制冷剂液体过冷的目的及方法 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 图5.8具有液体过冷的制冷循环 (a) 过冷循环装置；(b) 过冷循环在lgp-h图上的表示 1—压缩机；2—冷凝器；3—贮液器；4—过冷器；5—节流阀；6—蒸发器 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * （2）制冷剂蒸气过热的原因及其影响 基本理论制冷循环中压缩机吸气状态为饱和蒸气（图5.7中1点），而实际制冷循环中却一般都要产生蒸气过热，即如图5.9中1—1′的定压升温过程。原因有二：首先，蒸发器至压缩机吸 气口的管段尽管要进行保 温，但仍然要发生制冷剂 蒸气升温过程；其次，许 多非满液式蒸发器（多用 于氟利昂系统）本身设计 的出口温度就处于过热状 态。所以，单级蒸汽压缩 制冷循环一般均具有液体 过冷和蒸气过热。 图5.9 吸气过热的循环在 lgp-h图上的表示 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 对于蒸气过热产生的影响，要注意以下几点： 第一，蒸气过热是有效过热还是无效过热（又称有害过热）。 第二，蒸气过热后的压缩功（h2′-h1′）大于吸入饱和蒸气时的压缩功（h2-h1），同时v1′v1。 第三，为了保证压缩机不吸入液态制冷剂，通常人为地控制产生一定的过热度（t1′-t1）。 （3）回热循环 工程上有时利用回热器（即气液热交换器）将液体过冷与蒸气过热统一考虑，使过热成为有效的冷量回收。如图5.10所示，从冷凝器中流出的饱和液体（状态点4）在回热器中放热给从蒸发器流出的饱和蒸气（状态点1），液体定压冷却至4′点，同时蒸气定压过热至1′点，二者换热量Δqo=h4-h4′=h1′-h1=h5-h5′。 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 采用回热循环可增大制冷量Δqo，但压缩机耗功量也增加。经实测及理论分析，氨制冷系统不应采用回热循环，氟利昂系统可考虑采用，但也应该进行设备投资、热力计算等分析比较后再确定。 图5.10 回热制冷循环 (a) 回热循环装置；（b）回热制冷循环在lgp-h图上的表示 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 一般情况下，制冷循环热力计算的目的有两个：①设计选型计算：主要是计算制冷循环的各项性能指标，如压缩机的输气量、功率、冷凝器负荷等，为制冷压缩机及换热器（冷凝器、蒸发器、冷却塔等）等设备选型提供依据。②校核计算：针对已有设备参数经热力计算校核其是否满足所需制冷量要求。 对于设计计算，制冷量（即空调冷负荷）是已知的，再按照具体客观条件和相关规范确定冷却方式、环境参数及制冷工况后，即可进行热力计算。所谓制冷工况系指蒸发温度to、冷凝温度tk、液体过冷度Δtg及蒸气过热度Δtr这样一组工作参数。 5.2.3 单级蒸气压缩式制冷理论循环热力计算 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 制冷剂的压焓图 在制冷循环的分析与计算中，犹如水蒸气计算要借助于焓熵图(h-s)一样，通常需要借助于制冷工质的压焓图(lgp-h图)来进行。在分析蒸气压缩式制冷循环和进行制冷循环的热力计算时，应用该图很直观，便于分析。压焓图结构见图5.11。书后附图2给出氟利昂22的压焓图。 图5.11 制冷剂的压焓图 5.2 蒸气压缩式制冷循环及热力计算 * 压焓图以绝对压力为纵坐标，为提高低压区域的精度而采用对数坐标，即lgp (MPa)，