一、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本工作原理
引課
1 制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成
2 制冷循環(huán)過(guò)程
3 制冷系統(tǒng)各部件的主要用途
1.1.4 制冷劑的變化過(guò)程
小結(jié)

日常生活中我們都有這樣的疑問(wèn):怎樣才能制冷制熱呢?
1. 制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成
利用制冷劑由液體狀態(tài)汽化為蒸氣狀態(tài)過(guò)程中吸收熱量，被冷卻介質(zhì)因失去熱量而降低溫度，達(dá)到制冷的目的。

制冷劑
　　制冷劑在變?yōu)檎魵庵?，需要?duì)它進(jìn)行壓縮、冷凝、繼而進(jìn)行再次汽化吸熱。對(duì)制冷劑蒸氣只進(jìn)行一次壓縮，稱為蒸氣單級(jí)壓縮。
單級(jí)蒸氣壓縮式制冷
　　單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成。

1.1.1 制冷循環(huán)系統(tǒng)的基本組成
制冷循環(huán)系統(tǒng) :
根據(jù)蒸氣壓縮式制冷原理構(gòu)成的單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，是由不同直徑的管道和在其中制冷劑會(huì)發(fā)生不同狀態(tài)變化的部件組成，串接成一個(gè)封閉的循環(huán)回路，在系統(tǒng)回路中裝入制冷劑，制冷劑在這個(gè)循環(huán)回路中能夠不停地循環(huán)流動(dòng)
蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)圖

1.1.2 制冷循環(huán)過(guò)程
制冷劑蒸氣壓縮、冷凝成液體，放出熱量

1.1.2 制冷循環(huán)過(guò)程
冷凝后的制冷劑流經(jīng)節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器。從入口端的高壓pk降低到
低壓p0，從高溫tk降低到t0，并出現(xiàn)少量液體汽化變?yōu)檎魵狻?BR>
制冷劑蒸汽回到壓縮機(jī)中壓縮

1.1.3 制冷系統(tǒng)各部件的主要用途

1.1.4 制冷劑的變化過(guò)程
制冷劑在制冷壓縮機(jī)中的變化
制冷劑蒸氣由蒸發(fā)器的末端進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口時(shí)，壓力越高溫度越高，壓力越低溫度越低。
制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中被壓縮成過(guò)熱蒸氣，壓力由蒸發(fā)壓力p0升高到冷凝壓力pk。為絕熱壓縮過(guò)程。外界的能量對(duì)制冷劑做功，使得制冷劑蒸氣的溫度再進(jìn)一步升高，壓縮機(jī)排出的蒸氣溫度高于冷凝溫度。



1.1.4 制冷劑的變化過(guò)程
制冷劑在冷凝器中的變化
過(guò)熱蒸氣進(jìn)入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先是散發(fā)出一部分熱量，使制冷劑過(guò)熱蒸氣冷卻成飽和蒸氣。
飽和蒸氣在等溫條件下，繼續(xù)放出熱量而冷凝產(chǎn)生了飽和液體。
制冷劑在節(jié)流元件中的變化
飽和液體制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流元件，由冷凝壓力pk降至蒸發(fā)壓力p0，溫度由tk降至t0。為絕熱膨脹過(guò)程。

1.1.4 制冷劑的變化過(guò)程
制冷劑在蒸發(fā)器中的變化
以液體為主的的制冷劑，流入蒸發(fā)器不斷汽化，全部汽化變時(shí)，又重新流回到壓縮機(jī)的吸氣口，再次被壓縮機(jī)吸入、壓縮、排出，進(jìn)入下一次循環(huán)。
小結(jié)


單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)組成：制冷壓縮機(jī) 冷凝器 節(jié)流器 蒸發(fā)器
壓縮過(guò)程（壓縮機(jī)中進(jìn)行）
通過(guò)壓縮使制冷劑由低溫低壓的蒸汽變?yōu)楦邷馗邏簹怏w。
冷卻冷凝過(guò)程（冷凝器中進(jìn)行）
在冷凝器中冷卻冷凝成制冷劑液體。
節(jié)流過(guò)程（節(jié)流閥中進(jìn)行）
壓力、溫度降低，焓值不變
蒸發(fā)過(guò)程（蒸發(fā)器中進(jìn)行）
吸熱蒸發(fā)，變成低溫低壓制冷劑氣
單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)組成：
制冷壓縮機(jī)
冷凝器
節(jié)流器
蒸發(fā)器
單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，是指制冷劑在一次循環(huán)中只經(jīng)過(guò)一次壓縮，最低蒸發(fā)溫度可達(dá)-40～-30℃。單級(jí)蒸氣壓縮式制冷廣泛用于制冷、冷藏、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的冷卻，以及空氣調(diào)節(jié)等各種低溫要求不太高的制冷工程。
1.2.1 理論循環(huán)的假設(shè)條件和壓焓圖
1.理論循環(huán)的假設(shè)條件
壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程；
冷凝和蒸發(fā)是與冷、熱源換熱；
出蒸發(fā)器的為飽和蒸氣，出冷凝器的為飽和液體；
制冷劑流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有流動(dòng)阻力損失；
節(jié)流過(guò)程中與外界沒(méi)有熱量交換。

3.理論循環(huán)過(guò)程在壓焓圖上的表示

1.2.2 理論循環(huán)的性能指標(biāo)及其計(jì)算
1.單位質(zhì)量制冷量
制冷壓縮機(jī)每輸送1kg制冷劑經(jīng)循環(huán)從被冷卻介質(zhì)中制取的冷量稱為單位質(zhì)量制冷量，用q0表示。

q0=h1-h4=r0（1-x4） （1-1）

式中 q0單位質(zhì)量制冷量（kJ/kg）；
h1與吸氣狀態(tài)對(duì)應(yīng)的比焓值（kJ/kg）；
h4節(jié)流后濕蒸氣的比焓值（kJ/kg）；
r0蒸發(fā)溫度下制冷劑的汽化潛熱（kJ/kg）；
x4節(jié)流后氣液兩相制冷劑的干度。

2.單位容積制冷量
制冷壓縮機(jī)每吸入1m3制冷劑蒸氣（按吸氣狀態(tài)計(jì)）經(jīng)循環(huán)從被冷卻介質(zhì)中制取的冷量，稱為單位容積制冷量，用qv表示。

式中　qv單位容積制冷量（kJ/m3）；
v1制冷劑在吸氣狀態(tài)時(shí)的比體積（m3/kg）
3.理論比功
制冷壓縮機(jī)按等熵壓縮時(shí)每壓縮輸送1kg制冷劑蒸氣所消耗的功，稱為理論比功，用w0表示。
式中 w0理論比功（kJ/kg）；
h2壓縮機(jī)排氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）；
h1壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）
4.單位冷凝熱負(fù)荷
制冷壓縮機(jī)每輸送1kg制冷劑在冷凝器中放出的熱量，稱為單位冷凝熱負(fù)荷，用qk表示。
qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3
式中 qk單位冷凝熱負(fù)荷（kJ/kg）；
h2與冷凝壓力對(duì)應(yīng)的干飽和蒸氣狀態(tài)所具有的比焓值（kJ/kg）；
h3與冷凝壓力對(duì)應(yīng)的飽和液狀態(tài)所具有的比焓值（kJ/kg）；
對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮式制冷理論循環(huán)，存在著下列關(guān)系
qk = q0 +w0
5.制冷系數(shù)
單位質(zhì)量制冷量與理論比功之比，即理論循環(huán)的收益和代價(jià)之比，稱為理論循環(huán)制冷系數(shù)，用0表示，

例1-1　假定循環(huán)為單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)，蒸發(fā)溫度t0=-10℃，冷凝溫度tk=35℃，工質(zhì)為R22，循環(huán)的制冷量Q0=55kW，試對(duì)該循環(huán)進(jìn)行熱力計(jì)算。
解　
點(diǎn)1：t1=t0= 10℃，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg，v1=0.0653m3/kg
點(diǎn)3：t3=tk=35℃，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114 kJ/kg，
由圖可知，h2=435.2 kJ/kg，
t2=57℃

1）單位質(zhì)量制冷量
q0=h1-h4= h1-h3=401.555-243.114=158.441kJ/kg4）理論比功
w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg

4）理論比功
w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg
5）壓縮機(jī)消耗的理論功率
P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW

7）冷凝器單位熱負(fù)荷
qk=h2-h3 =435.2-243.114=192.086kJ/kg
8）冷凝器熱負(fù)荷
Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW
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