制冷原理与技术(第一讲).ppt

制冷原理与技术 韩宗伟 hanzw@smm.neu.edu.cn为何要学习制冷技术？ 应用领域广泛 上天入地的所有人工环境领域的冷热源设备 行业特点要求 发展最快的行业 消耗能源最多的行业之一 节能技术应用最好的行业 倍受关注的行业 竞争惨烈、利润变薄的行业 发展制冷、服务经济、促进生产、造福人类 课程的基本要求 教学目的 掌握常规制冷系统及其部件的基本原理 明确制冷系统的调控特性及其特性分析方法 达到制冷系统设计的基本要求 了解制冷行业发展动态 内容简介 学习单级蒸气压缩式制冷装置，包括工作原理、构造、系统设计、工作特性、运行调节问题 学校热能驱动的吸收式制冷（热泵）技术 介绍国内外各种空调用制冷机组、发展方向及其所涉及的主要技术内容 参考文献 陈汝东. 《制冷技术与应用》（第二版）.同济大学出版社. 彦启森，申江，石文星. 《制冷技术及其应用》 .中国建筑工业出版社. 彦启森，石文星，田长青.《空气调节用制冷技术》（第四版）.中国建筑工业出版社. 前 言 何谓制冷技术？ 一、制冷的含义 制冷 使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度 冷源 天然冷源：深井水、天然冰 人工冷源：利用物理、化学、生物等方法，制造的冷源 制冷技术：研究人工冷源产生的原理、设备、装置的科学 制冷原理 制冷设备 一、人工制冷发展历史 1834 年动第一台乙醚活塞制冷机问世 1844年出现空气制冷机 1859 年出现吸收式制冷机 1918 年自动冰箱问世 1923 年发明食品快速冻结 1927 年生产出空调器、空气源热泵1930 年汽车空调出现 1935 年出现卡车自动冷藏装置、飞机发动机低温试验装置等。 1928 年制造出氟利昂R12，人类从采用天然制冷剂迈向采用合成制冷剂时代 二、制冷技术的分类 1．普通制冷 –120℃以上 应用领域 空气调节 食品贮藏 工艺冷却 二、制冷技术的分类 2．深度制冷： 20K~-120℃ 工业过程，化工过程 3．低温和超低温： 20K以下 低温超导，宇宙空间模拟，半导体激光等 “冷” 是怎样制出来的? 三、普通制冷方法 1. 蒸气压缩式（本课程的重点） 2. 吸收式（本课程的重点） 3. 蒸气喷射式 4. 气体膨胀法 4. 吸附式 5. 热电式 6. 固体绝热去磁 第1讲 蒸气压缩式制冷循环 蒸气压缩式制冷循环是目前制冷设备最主要的制冷方式 学习思路 一、理想制冷循环 1. 气体的逆卡诺循环 理想过程的极限 1.逆卡诺循环 1.气体的逆卡诺循环：理想过程的极限 1.气体的逆卡诺循环：理想过程的极限 1.气体的逆卡诺循环： 气体的逆卡诺循环：理想过程的极限 COP (Coefficient of Performance) = 制冷系数 = ec qk = q0 + Sw 1.气体的逆卡诺循环： 影响逆卡诺循环制冷系数的因素 与工质无关 仅取决于工质的工作温度(无温差传热) To Tk 2.劳仑兹循环 (Lorenz Cycle) 特点： 由两个等熵绝热过程和两个可逆多变过程组成 为可逆过程 2.劳仑兹循环 (Lorenz Cycle) 从冷源（被冷却物）吸收的热量 向热源（冷却剂）放出的热量 2.劳伦斯循环 (Lorenz Cycle) 制冷系数 劳仑兹循环的制冷系数等于一个以放热平均温度和吸热平均温度为高、低温热源温度的等效逆卡诺循环的制冷系数 取决于被冷却物和冷却剂的温度状况，而与制冷剂性质无关 一、理想制冷循环 问题：蒸发温度与冷凝温度哪个因素对制冷系数影响更大？ 怎样才能实现逆卡诺循环？ 循环过程 两个定温过程 液体的定压蒸发吸热?等温过程 气体的定压冷凝放热?等温过程 两个绝热过程 绝热压缩?蒸气绝热压缩?压缩机 绝热膨胀?蒸气绝热膨胀?膨胀机 无温差传热 换热面积无穷大 循环周期无限长 一、理想制冷循环 2. 可能的实现方式 一、理想制冷循环 为什么膨胀功相当 于D3453的面积? h3-h4=(h3-h5)-(h4-h5) 根据能量方程，有 由于液体 v 小，vdp 可以忽略，有 h3-h5 ＝ 面积35673 且 h4-h5＝面积45674 所以 h3-h4 ＝D3453 二、蒸气压缩式制冷的理论循环 实际采用的蒸气压缩式制冷的理论循环是由两个等压过程、一个绝热压缩过程和一个绝热节流过程组成 理论循环与理想循环（逆卡诺循环）相比，有以下3个特点 两个传热过程均为等压过程，并且具有传热温差 用膨胀阀代替膨胀机 蒸气的压缩在过热区进行，而不是在湿蒸气区内进行 二、蒸气压缩式制冷的理论循环 二、蒸气压缩式制冷的理论循环 二、蒸气压缩式制冷的理论循环