冰机制冷原理.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,冰机制冷原理,制 冷 原 理,2,基本热力学术语,压焓图,利用压焓图分析制冷循环,影响制冷效果的因素,了解制冷系统常见组件及其工作原理,培训目标：,3,温度,压力,热量,饱和温度,饱和压力,一,.,基本热力学术语,4,华氏温度和摄氏温度的转换,:,F,转化为,:,转化为,F,5,华氏温度和摄氏温度的转换,=1.8+32,=(-32)/1.8,/1.8,6,绝对压力,海平面上1大气压：,101325 Pa,14.7 psia,1 Bar,760 mm Hg,压 力,7,表压=绝对压力 大气压力,真空度=大气压力 绝对压力,表压（相对压力）和真空度,8,热量：物质含有热能的量度。,单位：焦耳。,热量传递的两种形式：,显然传热,潜热传热,热 量,9,显 热,加热,水,显热：物质不发生相变，仅由于温度改变而吸收,/,放出的热量。,比热：单位质量物质升高单位温度所需的热量（,kj/kg,）。,水的比热：,1卡,/,克,4.2 kj/kg,1,Btu/lb.,F,10,潜热,潜热：由于物质发生相变，而传递的热量。,气化潜热量：单位质量液体蒸发成气体时所吸收的热量。,冷凝潜热量：单位质量气体冷凝成液体时所 释放的热量。,举例：,在24小时内，将,1,吨(2000磅),0,的冰融化成,0,的水，所吸收的热量为1冷吨（,3.516 kw,）。,11,液态气态相变过程中，物质的三种状态：,过冷态（纯液态）,显热传热,饱和态（气液混合态）,潜热传热,过热态（纯气态）,显热传热,12,加热,水,大气,过冷,液体,过冷态（纯液态）,13,饱和态（气液混合态）：某种物质当其处于气液状态共存时，称这种物质处于饱和态。,当物质处于饱和态时，若压力维持不变，则温度也恒定不变，温度和压力之间存在一一对应的关系，我们称该温度（压力）为该压力（温度）对应的饱和温度（压力）。,100,标准大气压,14,标准大气压,饱和态（气液混合态）,举例,:,在一个标准大气压下，水的饱和温度（沸点）为,100,。,100,15,升高饱和温度的方法,升高系统压力,水沸腾,举例：高压锅通过加热密封锅体使锅内压力升高。此时与该压力对应的饱和温度也升高。,水的饱和温度（沸点）升高意味着水在,100,仍为过冷液体态。,3,psig,230 F,16,水沸腾,举例：真空泵将空气抽出容器。使容器内压力下降。此时与该压力对应的饱和温度低于,100,，这意味水不到,100,就能烧开。,真空度 29.67”,40,F,真空泵,降低饱和温度的方法,降低系统压力,17,不同制冷剂饱和温度,-,饱和压力对应表,18,饱和温度、饱和压力,试查表得出,R22,在,4,和,40,时的饱和压力（,pa,）,饱和温度/压力表的使用,红色：真空度（,in.Hg,）,黑色：表压力（,psig,）,19,二,.,压,-,焓图,20,压 力,焓,单位质量制冷剂,所具有的能量,(,kJ/kg),此图针对单位质量制冷剂,二,.,压,-,焓图,21,压 力,焓,气液混合,饱和液体线,饱和气体线,临界点:,无气液共存现象,二,.,压,-,焓图,22,压 力,焓,100%液体,二,.,压,-,焓图,23,压 力,焓,100%气体,二,.,压,-,焓图,24,压-焓图等温线,压 力,焓,等温线：过冷液体区为垂直线，两相区为水平线，过热区几乎为垂线。,思考：,A,B,C,D,四点温度谁高，谁低？,A,B,C,D,40,60,90,25,压-焓图等熵线,压 力,焓,等熵线,等熵线：向右上方倾斜的曲线,0.28,0.29,26,压-焓图等容线,压 力,焓,等容线,等容线：向右上方倾斜的曲线，斜率比等熵线平坦。,2.0,3.0,27,压-焓图（,R22）,28,蒸发器,冷凝器,截流元件,压缩机,冷却塔,制冷剂的制冷循环,末端设备,冷却水,冷冻（盐）水或工艺介质,三,.,利用压焓图分析制冷循环,29,制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的蒸发过程,压 力,焓,蒸发器中的蒸发过程,等压蒸发,制冷剂进入蒸发器：,A,点,A,30,压 力,焓,制冷剂从工艺介质吸收热量,制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程,蒸发器中的蒸发过程,等压蒸发,A,31,压 力,焓,制冷效果,制冷循环分析1.制冷剂在蒸发器中的等压蒸发过程,制冷量?,蒸发器中的蒸发过程,等压蒸发,A,B,制冷剂离开蒸发器：,B,点,32,制冷循环分析2.制冷剂在压缩机内的等熵压缩过程,制冷剂在压缩机内沿等熵线压缩,焓,压 力,A,B,C,等熵压缩：,理想的可逆压缩过程，没有能量损失，压缩机的压缩功完全转换为制冷剂的能量（体现为制冷剂的焓值从,hB,增加到,hC）。,hB,hC,33,压 力,焓,制冷剂进入冷凝器的状态点为,C,点，离开冷凝器的状态点为,D,点。,制冷剂把热量传给冷却水，自身能量降低，体现为焓值由,hC,降到,Hd.,制冷循环分析3.制冷剂在冷凝器中的等压冷凝过程,A,D,C,B,hD,hC,34,压 力,焓,节流装置,热力膨胀阀,固定孔板,可变孔板,制冷循环分析4.制冷剂在节流装置中的等焓过程,压 力,A,D,B,C,节流过程等焓过程：,液态制冷剂经过节流设备时压力降低，压力降低会导致很小一部分液态制冷剂蒸发，蒸发的制冷剂吸收气化潜热由液态变为气态，焓值增加，未蒸发的制冷剂为蒸发部分的制冷剂提供了能量，温度降低，焓值降低。,就整个制冷剂而言，在节流过程中蒸发的能量来自制冷剂本身，制冷剂焓值（单位质量制冷剂所具有的能量）不变。,经过节流，制冷剂压力降低，含气量增加，温度降低,35,压 力,焓,冷凝器,压缩机,节流装置,蒸发器,制冷剂从工艺介质吸收热量,制冷剂向冷却水释放热量,制冷循环,36,压 力,焓(,h),节流装置,制冷循环分析能量分析,冷凝器,压缩机,蒸发器,A,B,C,D,单位制冷剂从工艺介质吸收的热量,单位制冷剂吸收的压缩功,单位制冷剂向冷却水释放的热量,目的,h1 h2 h3,h2h1,制冷系数（,COP）,代价,制冷能力,单位制冷剂压缩功,h3h2,37,四.影响制冷效果的因素,供液过冷（过冷度）,吸气过热（过热度）,蒸发压力及冷凝压力对制冷效果的影响,38,1.,供液过冷对制冷效果的影响,压力,焓,蒸发,冷凝,压缩,节流装置,没有过冷,过冷度对应的饱和温度离开冷凝器的制冷剂温度,39,压力,焓,过冷度,冷凝,过冷对制冷效果的影响：,1.提高制冷量：,BA BA,2.减少制冷剂在节流元件处产生的闪发气体（由于压力降低而导致的小部分制冷剂蒸发），避免“气蚀”对节流装置的影响。,A,B,A,1,2,过冷度（,）：T1T2,1.,供液过冷对制冷效果的影响,40,压力,焓,过热,在蒸发器中发生（干式蒸发器），称为有效过热。,在吸气管道中产生，称为无效过热。,无效过热时：,单位质量功耗增大,单位制冷量(制冷效果)不变,冷凝器单位热负荷增大,吸气比容增大，制冷剂质量流量下降,制冷效果下降,2.,吸气过热对制冷效果的影响,41,压 力,焓,吸气比容不变(2点,)，,制冷剂质量流量不变。,单位质量制冷剂制冷效果减小（由2-1减小到2-1）。,消耗的压缩功率增大（由3-2增加到3-2,）,COP,值降低,3.,冷凝温度升高对制冷效果的影响：,2,1,1,4,4,3,3,制冷循环由原来的1-2-3-4,变为1-2-3-4,42,压 力,焓,吸气比容增大，制冷剂 质量流量减小。,单位质量制冷剂制冷效果降低（由原来的2-1降为2-1,）。,压缩功增大（由原来的3-2，增大到3-2）。,COP,值降低。,4.,蒸发温度降低对制冷效果的影响：,2,1,3,4,1,2,3,制冷循环由原来的1-2-3-4,变为1-2-3-4,43,制冷系统常见组件,压缩机,冷凝器,节流装置,蒸发器,44,制冷压缩机的主要类型,滚动转子式,压缩机,容积型,速度型,往复式,（活塞式）,回转式,涡旋式,螺杆式,离心式,轴流式,45,两种类型压缩机的工作方式：,容积型压缩机：通过缩小置于密闭空间中蒸气的体积，提高蒸气压力的压缩机。也称为正压置换式压缩机。,速度型压缩机：首先通过离心等方式提高制冷蒸气的运动速度（提高动能,/,动压），其次再将速度（动能,/,动压）转化为蒸气压力（势能,/,静压），最终实现提高蒸气压力的功能。,制冷压缩机的工作方式,46,根据冷却介质的不同，冷凝器可以分为以下几类：,风冷冷凝器,水冷冷凝器,蒸发式冷凝器,管壳式冷凝器,套管式冷凝器,冷凝器的分类,47,水冷-冷凝器,壳管式,冷却水,85,冷却塔,过冷器,中间支撑板,管内走水,空气湿球温度,28,冷却水进水温度,32,水冷冷凝器,管壳式,48,蒸发冷却式冷凝器,风机,挡液板,冷凝盘管,喷水管,49,通过节流，使液态制冷剂由高压变为低压。,常见的节流设备包括：,热力膨胀阀,浮球阀,孔板,电子膨胀阀,节流设备,50,满液式蒸发器,直膨式蒸发器,热虹吸式蒸发器,蒸发器的分类,配独立气液分离器,的双壳式蒸发器,气液分离器内置式,Kettle,蒸发器,半管束式蒸发器,51,满液式蒸发器,配独立气液分类器的双桶式蒸发器,液态制冷剂入口,气态制冷剂出口,冷冻水入口,冷冻水出口,独立的气液分离器,52,满液式蒸发器,冷冻水入口,冷冻水出口,液态制冷剂入口,气态制冷剂出口,内置的气液分离空间,配有内置式气液分离空间的,Kettle,蒸发器,53,满液式蒸发器,满液式半管束蒸发器,制冷剂在管外侧,冷冻水在管内侧,冷冻水,挡液板,挡液板,54,直接膨胀式（,DX,式）蒸发器,可过热的直接膨胀式（,DX,式）蒸发器,55,冷剂分隔板,低压低温制冷剂液体,端盖,管板,铜管和镀锌钢板折流板,壳体,冷剂分隔板,端盖,冷冻水进口(12,C),冷冻水出口(7,C),低压过热蒸汽冷剂,强化传热铜管,直接膨胀式（,DX,式）蒸发器,56,热虹吸式蒸发器,57,58,