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,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,PPT课件,*,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,PPT课件,*,单级蒸汽压缩式制冷循环,-,理论循环,1,PPT课件,单级蒸汽压缩式制冷循环1PPT课件,一:单级蒸气压缩式制冷循环的方法、原理与循环,日常生活中我们都有这样的疑问,:,怎样才能制冷制热呢,?,2,PPT课件,一:单级蒸气压缩式制冷循环的方法、原理与循环日常生活中我们都,相变制冷方法、原理,a.,密闭容器试验,饱和状态,(饱和蒸汽、饱和液体),3,PPT课件,相变制冷方法、原理a.密闭容器试验3PPT课件,饱和压力,饱和温度,密闭容器中的液体,在一定的温度下,蒸气压力会自动保持在一定数值上,这时液气两相转变就达到了动平衡,此时空间气态分子的浓度不变。这个状态称之为这个液体的,饱和状态,。,饱和状态的蒸气和液体分别称为,饱和蒸气,和,饱和液体,。饱和状态时蒸气压力称为,饱和压力,。饱和液体的温度称为,饱和温度,。,4,PPT课件,饱和压力,饱和温度4PPT课件,饱和压力与饱和温度是一一对应关系。,水:,饱和压力,p=1at=101325Pa,时,,饱和温度,t=100,饱和压力,p=0.31at=31160Pa,时,,饱和温度,t=70,饱和压力,p=0.0092at=934.55Pa,时,饱和温度,t=6,5,PPT课件,饱和压力与饱和温度是一一对应关系。5PPT课件,猜想一下:,蒸汽被抽走将会发生什么结果?,6,PPT课件,6PPT课件,平衡遭到破坏(抽走蒸气),液体蒸发气化,降温,吸收外界热量,新的平衡(同时产生低温环境),7,PPT课件,7PPT课件,实际应用,蒸发器:,不断抽走蒸气,使液体不断气化,降温吸热,压缩机:,不断抽取蒸气,维持,低温状态,8,PPT课件,实际应用8PPT课件,q,0,w,0,5,4,2,1,9,PPT课件,q 0w054219PPT课件,利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量,被冷却介质因失去热量而降低温度,达到制冷的目的。,制冷剂循环利用,制冷循环,10,PPT课件,利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量,被冷,制冷原理,q,0,w,0,5,4,q,K,2,1,单级蒸汽压缩制冷循环,11,PPT课件,制冷原理q 0w054q K21单级蒸汽压缩制冷循环11PP,制冷剂在变为蒸气之后,需要对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽化吸热。,冷凝器:,散热,使气体不断液化,12,PPT课件,制冷剂在变为蒸气之后,需要对它进行压缩、冷凝、继而进行再次汽,制冷原理,q,0,w,0,5,4,q,K,2,1,单级蒸汽压缩制冷循环,13,PPT课件,制冷原理q 0w054q K21单级蒸汽压缩制冷循环13PP,节流阀:,降低压力,节流降压的工作原理是制冷工质流过阀门时流动截面突然收缩,流体流速加快,压力下降,压力下降的大小取决于流动截面收缩的比例。,14,PPT课件,节流阀:降低压力14PPT课件,对制冷剂蒸气只进行一次压缩,称为,单级蒸气压缩制冷循环,。,15,PPT课件,对制冷剂蒸气只进行一次压缩,称为单级蒸气压缩制冷循,示意图:,q,0,w,0,5,4,q,K,2,1,单级蒸汽压缩制冷循环,蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀,16,PPT课件,示意图:q 0w054q K21单级蒸汽压缩制冷循环蒸发器、,基本设备组成,蒸发器:,热交换设备,将被冷却对象的热量传给制冷剂,液相转化为气相,吸收待冷却物体的热量。,压缩机,:,抽出蒸气,维持低温低压;压缩制冷剂,提高其压力和温度,以便能用常温的水或空气来冷却制冷剂。,冷凝器:,热交换设备,利用冷却介质带走热量,蒸气变为液体,压力不变。,节流机构:,降低压力和温度,17,PPT课件,基本设备组成蒸发器:热交换设备,将被冷却对象的热量传给制冷剂,制冷循环过程,制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体,放出热量,18,PPT课件,制冷循环过程制冷剂蒸气压缩、冷凝成液体,放出热量18PPT课,制冷循环过程,冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的高压,p,k,降低到,低压,p,0,,从高温,t,k,降低到,t,0,,并出现少量液体汽化变为蒸气。,19,PPT课件,制冷循环过程冷凝后的制冷剂流经节流元件进入蒸发器。从入口端的,制冷循环过程,制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩,20,PPT课件,制冷循环过程制冷剂蒸汽回到压缩机中压缩20PPT课件,制冷系统各部件的主要用途,压缩制冷剂蒸气,提高压力和温度,放热,使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体,得到低温低压制冷剂,制冷剂液体吸热、蒸发、制冷,21,PPT课件,制冷系统各部件的主要用途压缩制冷剂蒸气,提高压力和温度放热,,1.1,单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理,制冷剂的变化过程,(flash),22,PPT课件,1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的基本工作原理制冷剂的变化过,制冷剂在制冷压缩机中的变化,制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时,压力越高温度越高,压力越低温度越低。,制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气,压力由蒸发压力,p,0,升高到冷凝压力,p,k,。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功,使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高,压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。,制冷剂的变化过程,23,PPT课件,制冷剂的变化过程23PPT课件,制冷剂的变化过程,制冷剂在冷凝器中的变化,过热蒸气进入冷凝器后,在压力不变的条件下,先是散发出一部分热量,使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。,饱和蒸气在等温条件下,继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。,制冷剂在节流元件中的变化,饱和液体制冷剂经过节流元件,由冷凝压力,p,k,降至蒸发压力,p,0,,温度由,t,k,降至,t,0,。为绝热膨胀过程,部分液体变成气体。,24,PPT课件,制冷剂的变化过程24PPT课件,制冷剂的变化过程,制冷剂在蒸发器中的变化,以液体为主的的制冷剂,流入蒸发器不断汽化,全部汽化变时,又重新流回到压缩机的吸气口,再次被压缩机吸入、压缩、排出,进入下一次循环。,25,PPT课件,制冷剂的变化过程25PPT课件,小结,单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成:,制冷压缩机,冷凝器,节流阀,蒸发器,压缩过程(压缩机中进行),通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体。,冷却冷凝过程(冷凝器中进行),在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体。,节流过程(节流阀中进行),压力、温度降低,焓值不变,蒸发过程(蒸发器中进行),吸热蒸发,变成低温低压制冷剂气,26,PPT课件,小结26PPT课件,简单描述单级蒸汽压缩式制冷循环。,蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成,各有何作用?,作业:,27,PPT课件,简单描述单级蒸汽压缩式制冷循环。作业:27PPT课件,二、,理论的,单级蒸气压缩式制冷循环及热力计算,28,PPT课件,二、理论的单级蒸气压缩式制冷循环及热力计算28PPT课件,单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成:,制冷压缩机,冷凝器,节流器,蒸发器,单级蒸气压缩式制冷循环,是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩,最低蒸发温度可达,-40,-30,。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却,以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。,29,PPT课件,单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成:29PPT课件,1,、热力状态图、表,p-h,图(,lgp-h,图),饱和液体及蒸气的热力性质表,30,PPT课件,1、热力状态图、表30PPT课件,H,定义,:,热力学中表示物质系统能量的一个状态函数。数值上等于系统的内能,U,加上压强,p,和体积,V,的乘积,即,H=U+pV,。焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。,热力学:,定压过程(如换热器)换热量等于焓差,即,Q=,h,31,PPT课件,H定义:热力学中表示物质系统能量的一个状态函数。数值上等于系,名词:,饱和状态:,气夜两种集态达到动平衡。,过热蒸气:,蒸气在某压力下的温度高于此压力下的饱和温度。,过冷液体:,32,PPT课件,名词:32PPT课件,湿蒸气:,饱和蒸气与饱和液体的混合物。,干度:,湿蒸气中饱和蒸气的含量。,临界温度:,每种物质都有一个特定的温度,在这个温度以上,无论怎样增大压强,气态物质不会液化,这个温度就是临界温度。因此要使物质液化必须先达到它的临界温度,临界压力:,与临界温度对应的工质饱和压力。,33,PPT课件,湿蒸气:饱和蒸气与饱和液体的混合物。33PPT课件,p-h,图,(,lgp-h,图),等参数线:,等压线,:水平线,等焓线,:垂直线,等温线,:液体区乎为,垂直线;两相区与等,压线重合是水平线,过热气体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,等干度线,:只存在于湿蒸气区,方向大体与饱和线近似。,(,一点、三区、五态、八线,),34,PPT课件,p-h 图(lgp-h 图)34PPT课件,一点:,临界点,C,三区:,液相区、,两相区、,气相区。,五态:,过冷液状态、,饱和液状态、,湿蒸气状态、,饱和蒸气状态、,过热蒸气状态。,八线:,等压线,p,(水平线),等焓线,h,(垂直线),饱和液线,x,=0,,,饱和蒸气线,x,=1,,,无数条等干度线,x,等熵线,s,等比体积线,v,等温线,t,液相区,两相区,气相区,35,PPT课件,一点:液相区两相区气相区35PPT课件,36,PPT课件,36PPT课件,查图练习题,利用,R717,的压,-,焓图,确定,t=-5,的饱和蒸汽所对应的饱和压力及焓。,P=0.354MP,;,H=1450kj/kg,和,t=5,,,P=0.354MP,的蒸汽状态,及所对应的焓。,H=1490kj/kg,37,PPT课件,查图练习题利用R717的压-焓图,确定t=-5的饱和蒸汽所,38,PPT课件,38PPT课件,饱和液体及蒸气的热力性质表,给定饱和温度,可查饱和压力,汽化潜热,饱和液体的比容(,v,)、焓(,h,)、熵(,s,)和饱和蒸气的比容(,v,)、焓(,h,)、熵(,s,),39,PPT课件,饱和液体及蒸气的热力性质表给定饱和温度,可查饱和压力,汽化潜,查表练习题,利用,R22,的饱和蒸汽表,确定,t=6,和,t=40,所对应的饱和压力。,40,PPT课件,查表练习题利用R22的饱和蒸汽表,确定t=6和 t=40,2,、假设条件,1,),制冷压缩机进行干压行程,吸汽为制冷剂干饱和状态,压缩机,进行等熵压缩,(不存在过热耗热和压缩过程的不可逆损失);,2,),蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;制冷循环中制冷剂与热源进行无温差热交换:,换热温差为无限小,即蒸发器,T,0,=T,L,;冷凝器中只有过热蒸汽被定压冷凝为饱和蒸汽时存在传热温差。即,T,K,=T,H,,且换热设备中无流动阻力损失,41,PPT课件,2、假设条件41PPT课件,可逆过程,是指热力学系统在状态变化时经历的一种理想过程。热力学系统由某一状态出发,经过某一过程到达另一状态后,如果存在另一过程,它能使系统和外界完全复原,即使系统回到原来状态,同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响,则原来的过程称为可逆过程。,反之,如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原,则原来的过程称为,不可逆过程。,42,PPT课件,可逆过程是指热力学系统在状态变化时经历的一种理想过程。热力学,熵,:,表示物质系统状态的一个物理量,(,记为,S),,工质的热力状态参数之一。,在热力学中,是用以说明热学过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。,可逆过程就是等熵过程,,不可逆过程是熵增过程,43,PPT课件,熵:表示物质系统状态的一个物理量(记为S),工质的热力状态参,T,L,w,0,5,4,T,H,2,1,T,0,T,K,44,PPT课件,T Lw054T H21T 0T K44PPT课件,3,),制冷剂液体在节流前无过冷,,为饱和液体,。,4,),制冷剂在管路中流动时无任何状态变化,即无流阻压降,无传热。,5,),节流为绝热过程,节流前后焓值相等。,45,PPT课件,3)制冷剂液体在节流前无过冷,为饱和液体。45PPT课件,q,0,w,0,5,4,q,K,2,1,单级蒸汽压缩制冷循环,46,PPT课件,q 0w054q K21单级蒸汽压缩制冷循环46PPT课件,3,、理论循环的热力状态图,p-h,图,蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;,47,PPT课件,3、理论循环的热力状态图 p-h 图蒸发器、冷凝器中的过程均,制冷压缩机吸汽为制冷剂干饱和状态,压缩机进行等熵压缩,48,PPT课件,制冷压缩机吸汽为制冷剂干饱和状态,压缩机进行等熵压缩48PP,制冷压缩机吸汽为制冷剂干饱和状态,压缩机进行等熵压缩,49,PPT课件,制冷压缩机吸汽为制冷剂干饱和状态,压缩机进行等熵压缩49PP,蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;,50,PPT课件,蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;50PPT课件,节流为绝热过程,节流前后焓值相等,51,PPT课件,节流为绝热过程,节流前后焓值相等51PPT课件,蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;,52,PPT课件,蒸发器、冷凝器中的过程均为定压过程;52PPT课件,1-2,等熵压缩,2-3,等压冷凝,3-4,等焓节流,4-1,等压蒸发,53,PPT课件,1-2等熵压缩 2-3 等压冷凝 53PPT课,1,),制冷压缩机压缩过程,2,),冷凝器冷凝过程,3,),膨胀阀膨胀过程,4,),蒸发器蒸发过程,理论循环过程在压焓图上的表示,54,PPT课件,1)制冷压缩机压缩过程2)冷凝器冷凝过程 3)膨胀阀膨胀过程,4,、各设备中的热功变化及制冷剂状态变化,稳定流动过程的能量守恒:,Q+P=q,m,(h,out,-h,in,),压缩机:,制冷剂压力升高;温度升高;由干饱和状态变为过热蒸气状态,定熵过程,Q=0,则,P,0,=q,m,(h,2,-h,1,)=q,m,w,0,冷凝器:,制冷剂压力不变;温度由高温降为冷凝温度;由过热蒸气状态经饱和蒸汽状态冷凝为饱和液体状态。,定压过程,P=0,则,Q,k,=q,m,(h,3,-h,2,)=-q,m,(h,2,-h,3,)=q,m,q,k,55,PPT课件,4、各设备中的热功变化及制冷剂状态变化稳定流动过程的能量守恒,膨胀阀:,制冷剂压力降低;温度由冷凝温度降为蒸发温度;由饱和液体状态变为湿蒸气状态。,绝热过程且不做功,焓值不变,h,4,=h,3,闪发气体对制冷循环的影响,蒸发器:,制冷剂压力不变;温度不变;由湿蒸气状态变为饱和蒸汽状态。,定压过程,P=0,则,Q,0,=q,m,(h,1,-h,4,)=q,m,q,0,56,PPT课件,膨胀阀:制冷剂压力降低;温度由冷凝温度降为蒸发温度;由饱和液,57,PPT课件,57PPT课件,其中:,单位制冷量,q,0,:,制冷机每输送,1 kg,制冷剂从低温热源吸取的热量。,q,0,=h,1,h,4,kJ/kg,单位理论功,w,0,:,压缩机每输送,1 kg,制冷剂所消耗的机械功。,w,0,=h,2,h,1,kJ/kg,58,PPT课件,其中:58PPT课件,单位冷凝器热负荷,q,k,:,每,1 kg,制冷剂在冷凝器内定压冷却冷凝时向高温热源的放热量。,q,k,=h,2,h,3,kJ/kg,q,k,=q,0,+w,0,另外:,单位容积制冷量,q,v,:,制冷机每吸入,1 m,3,制冷剂经循环吸取的热量。,v,1,随,T,0,下降而增大,故,q,v,也随,T,0,而变化,59,PPT课件,单位冷凝器热负荷 qk:每 1 kg 制冷剂在冷凝器内定压,能量转换:,Q,0,+P,0,=Q,k,经济性:,所得冷量:消耗的功率(收益:代价),60,PPT课件,能量转换:Q0+P0=Qk60PPT课件,6.,练习,有一单级压缩蒸气制冷的理论循环,蒸发温度,t,0,=-10,冷凝温度,t,k,=35,工质为,R22,,循环的制冷量,Q,0,=55kw,,试对该循环进行热力计算。,61,PPT课件,6.练习有一单级压缩蒸气制冷的理论循环,蒸发温度t0=-1,解,点,1,:,t,1,=,t,0,=,10,,,p,1,=,p,0,=0.3543MPa,,,h,1,=401.555kJ/kg,,,v,1,=0.0653m3/kg,点,3,:,t,3,=,t,k,=35,,,p,3,=,p,k,=1.3548MPa,,,h,3,=243.114 kJ/kg,,,由图可知,,h,2,=435.2 kJ/kg,,,t,2,=57,62,PPT课件,解由图可知,62PPT课件,1,)单位质量制冷量,q,0,=,h,1,-,h,4,=,h,1,-,h,3,=401.555-243.114=158.441kJ/kg,4,)理论比功,w,0,=,h,2,-,h,1,=435.2-401.555=33.645kJ/kg,5,)压缩机消耗的理论功率,P,0,=,Gw,0,=0.3471,33.645=11.68kW,63,PPT课件,1)单位质量制冷量4)理论比功5)压缩机消耗的理论功率63P,7,)冷凝器单位热负荷,q,k,=,h,2,-,h,3,=435.2-243.114=192.086kJ/kg,8,)冷凝器热负荷,Q,k,=,Gq,k,=0.3471,192.086=66.67kW,64,PPT课件,7)冷凝器单位热负荷8)冷凝器热负荷64PPT课件,
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