第2章 制冷方法精要.ppt

1快速进气 推移活塞开始时在气缸底端。进气阀开启，高压气体通过进气阀、管路、回热器、换热器5进入推移活塞底部。推移活塞在上下压力差的作用下迅速上移，冷腔体积增大，高压气体进入冷腔。热腔气体同时很快被压缩。 2 匀速进气 当热腔气体压力升到几乎等于进气压力时，热腔气体通过小孔等速地流入气室，推移活塞等速上移，高压气体继续进入冷腔，直至推移活塞运动至顶端位置，进气阀关闭，冷腔才停止进气。 工作过程： 3 快速放气 此后，排气阀开启，冷腔的气体经换热器5、回热器4向低压储气罐放气，产生冷效应。当冷腔压力降到后，推移活塞在热腔残余高压气体的作用下，迅速下降。与此同时，热腔压力也迅速降低。 4 匀速放气 气室中的气体通过小孔流入热腔，迫使推移活塞等速向下移动，冷腔容积逐渐缩小。冷气体经换热器5、回热器4排到低压储气罐，由压缩机吸入，压缩后进入高压储气罐。冷气体流经换热器5时，向外输出冷量；流经回热器时，冷却回热器填料，自身温度升高。 当推移活塞到达气缸的最下端位置时，排气阀关闭，推移活塞不动，而气室中的气体却继续通过小孔流入热腔，直至热腔中的压力逐渐回升为止。 脉管制冷是通过周期性地对一端封闭的管子充气压缩－放气膨胀而获得低温的一种方法。 　　制冷机由压缩机、回热器和脉管单元组成，它们之间用金属软管连接。压缩机作为压力波发生器。脉管单元是一根两端装有热交换器（图中的HC和HH）的管子，管内有层流化元件防止气体紊流混合。 2.5.4 脉管制冷机 工作过程： 1 加压进气过程 旋转阀处于进气位置，高压气体经回热器冷却到制冷温度Tc，再进入热交换器HC，经过层流化元件使气体以层流态进入脉管。气流无紊流运动，好似一片一片地由管子左端向右端推进。同时，由于受后续气体的压缩，一边推进，一边升温。待气体达到热交换器HH时，温度升到Tm。 2 静止过程 当脉管中压力提高Ph时，紧接着静止一段时间。这时旋转阀关闭，进入HH的气体被水冷却温度降到Ta。　 　　 3 减压放气过程 旋转阀再转到与排气接通的位置。于是管内高压气体又一边向左流出，一边因降压膨胀而降温。当右侧气体返回到HC时，其温度降到Ti，TiTc 。冷气体进入HC后可以从温度为Tc的外界吸热，产生制冷作用。在减压过程中由脉管流出的气体经过回热器被加热后又重新返回压缩机吸入侧。 4 静止过程 当脉管中压力降低到Pd时，紧接着静止一段时间。这时旋转阀关闭。 脉管制冷经历加压进气、静止、减压放气、静止这样四个阶段。为了防止脉管内气体发生紊流混合，要求进气和放气时间相当短；为了保证HC和HH有充分的时间传热，则需要静止期比较长。 　　对脉管制冷机理方面的经典分析是吉福特1967年提出的表面泵热原理。认为脉管制冷是由于管内气体微团在压缩－膨胀行程内从一端向另一端附于管壁表面泵热的结果。并且定性地解释脉管几何尺寸、工作压力、脉冲频率等因素对其制冷性能的影响。 制冷机 低温热源 （被冷却对象） 高温热源 （环境） 制冷系数：针对机械或 电驱动方式 性能系数COP： 补偿能量形式： 收获/付出 机械能、电、热能 2.6 制冷的基本热力学原理 图2.19 制冷机 低温热源 （被冷却对象） 高温热源 （环境） 驱动热源 热力系数：针对热能驱动方式 图2.20 1 对于电能或机械能驱动的制冷机 热力学第一定律： 热力学第二定律：假设为可逆机，熵增为0 则有 则 表明： 仅与 有关 则 若 2 对于热能驱动的制冷机 热力学第一定律： 热力学第二定律：假设为可逆机，熵增为0 则有 则 表明： 仅与 有关 则 若 则 若 或 则 表明： 越大，不可逆损失越小。 制冷循环效率(热力学完善度）：实际制冷循环中性能系数与相同热源条件下可逆机的性能系数之比。 热泵的性能系数(供热系数或泵热系数）: 对于机械能： 恒大于1。 2.7 热泵 热泵系统 风阀向上，夏季（冷却室内空气） 风阀向下，冬季（加热室内空气） 空调热泵系统（1） 室外空气 来自室内 来自室内 到室内 到室内 到室外 夏天制冷 冬天制热 空调热泵系统（2） 室外热交换器 室内热交换器 * 图2.9 无回热空气制冷机系统图 Ⅰ-压缩机 Ⅱ-冷却器 Ⅲ-膨胀机 Ⅳ-冷箱 图2.10 无回热空气制冷机理论循环的p-V图与T-s图 图2.9示出无回热空气制冷机系统图 图2.10所示是冷箱中制冷温度是环境介质的温度 1-2是等熵压缩过程 2-3是等压冷却过程 3-4是等熵膨胀过程 4-1是在冷箱中的等压吸热过程 单位制冷量及单