工程热力学制冷循环课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,制冷循环,Refrigeration Cycles,11-1,空气压缩制冷循环,本章主要内容,11-2,蒸气压缩制冷循环,11-3,制冷剂,本章基本知识点,1.,熟悉空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。,2.,了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵原理。,制冷循环与热泵循环,制冷,Refrigeration,循环,输入功量（或其他代价），从低温,热源取热,热泵,Heat Pump,循环,输入功量（或其他代价），向高温热用户供热,低温冷冻室,（,a,）冰箱,高温环境,低温环境,高温房间,（,b,）热泵,Q,L,W,N,Q,H,Q,L,Q,H,W,N,制冷循环和制冷,系数,Coefficient of Performance,T,0,环境,T,2,冷库,卡诺逆循环,q,1,q,2,w,T,s,T,2,T,0,T,0,不变,T,2,C,T,2,不变,T,0,C,Reversed Carnot cycle,热泵循环和供热,系数,Coefficient of Performance,卡诺逆循环,w,T,s,T,2,T,0,T,1,不变,T,0,C,T,0,不变,T,1,C,T,1,制冷能力和冷吨,生产中常用,制冷能力,来衡量设备产冷量大小,制冷能力：,制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量,(kJ/s),。,1,冷吨：,1,吨,0,C,饱和,水,在,24,小时内被冷冻,到,0,C,的,冰,所需冷量。,水的凝结（熔化）热,r,=334 kJ/kg,1,冷吨,=,3.86,kJ/s,Cooling Capacity and Ton of Refrigeration,制冷循环种类,空气压缩制冷,压缩制冷,蒸气压缩制冷,吸收式制冷,制冷循环,吸附式制冷,蒸汽喷射制冷,示例,半导体制冷,热声制冷,磁制冷,Vapor,-compression,Gas compression,Refrigeration Cycle,11,1,空气压缩制冷循环,冷却水,膨胀机,压缩机,冷藏室,冷却器,3,2,1,4,空气压缩制冷循环过程,四个,主要部件；工质：,空气,1,2,绝热压缩,p,T,2,3,等压冷却 向环境放热，,T,3,4,绝热膨胀,T,T,1,（,冷库）,4,1,等压吸热,T,T,1,理想化处理：,理气；,定化热,;,可逆；,pv,图和,Ts,图,1,2,绝热压缩,2,3,等压冷却,3,4,绝热膨胀,4,1,等压吸热,p,v,3,2,1,4,T,s,T,2,T,0,1,2,3,4,逆勃雷登循环,s,s,p,p,Reversed,Brayton,Cycle,制冷系数,T,s,1,2,3,4,pv,图和,Ts,图,p,v,3,2,1,4,T,s,T,2,T,0,1,2,3,4,同温限卡诺,制冷循环？,空气压缩制冷循环特点,优点：,工质无毒，无味，不怕泄漏。,缺点：,1.,无法实现,T,，,弊,蒸气压缩制冷循环的计算,T,s,1,2,3,4,5,蒸发器中吸热量,冷凝器中放热量,制冷系数,两个等压，热与功均与焓有关,ln,p,-,h,图,ln,p,-,h,图及计算,T,s,1,2,3,4,5,ln,p,h,1,2,3,4,5,压焓图,P,-,h,diagram,过冷措施,T,s,1,2,3,4,5,ln,p,h,1,2,3,4,5,5,4,不变,4,5,工程上常用,11-3,制冷剂,refrigerant,蒸气压缩制冷，要尽可能利用工质两相区，因此与工质性质密切相关。,对热物性要求：,1.,沸点低，,t,b,10,C,2.,压力适中，蒸发器中稍大于大气压，冷凝器中不太高；,3.,汽化潜热大，大冷冻能力；,4.,T-S,图上下界线陡峭：上界陡峭，冷冻更接近定温，下界线陡，节流损失小；,5.,凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。,boiling point,例,1,一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为,10,，冷凝器中冷却水温度为,20,，试求单位质量工质的制冷量、装置消耗的功、冷却水带走的热量以及制冷系数。,T,s,1,2,3,4,5,解,:,按题意,T,1,=,T,5,=263 K,T,3,=T,4,=293 K,由氨的,压焓图,（热力性质表,),查得,T,s,1,2,3,4,5,故单位质量工质的致冷量,q,2,=,h,1,-,h,4,=1430.8-274.3=1156.5 kJ/kg,h,1,=1430.8kJ/kg(263K,的饱和蒸气）,h,4,=274.3 kJ/kg,（,293K,的饱和液）压力,857.5KPa,h,2,=1587.6kJ/kg (1,2,定熵过程）,s1=5.4673,装置消耗的功,|,w,0,|=,h,2,-,h,1,=1587.6,1430.8=156.8 kJ/kg,致冷系数,冷却水带走的热量,|q,2,|=,h,2,-,h,4,=1587.6,274.3=1313.3 kJ/kg,例,2,假定空气进入压气机时的状态为,p,1,=0.1MPa,，,t,1,=-20,，在压气机内定熵压缩到,p,2,=0.5MPa,，然后进入冷却器。离开冷却器时空气的温度为,t,3,=20,。若,t,c,=-20,，,t,0,=20,，空气视为定比热容的理想气体，,=1.4,。试求：,(1),无回热时的制冷系数,及每,kg,空气的制冷量,(2),保持制冷系数不变而采用回热，理想情况下压缩比,(1),求无回热时的,和,空气在冷却器中放热量为,每,kg,空气在冷库中的吸热量即为每,kg,空气,的制冷量：,循环的净热量为,故循环的制冷系数为,(2),求有回热时的压力比,思考题,1.,压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？,2.,压缩空气制冷系数采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？为什么？,3.,作制冷剂的工质应具备哪些性质？,4.,本章提到的各种制冷循环有否共同点？若有是什么？,思考题答案,1.,压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，及增加了系统的投资，有降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。,2.,采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其世纪制冷系数。因为采用回热后工质的压缩比变小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。,3.,制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下汽化潜热要大；临界温度应高于环境温度，制冷剂在,T-S,图的上下界限要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。,4,各种制冷循环都有共同点。从热力学第二定律的角度来看，无论是消耗机械能还是热能都是使熵增大，以弥补热量从低温物体传到高温物体造成的熵的减小，从而使孤立系统保持熵增大。,1,2,3,4,