[物理]单级蒸气压缩制冷理论循环.ppt

2 单级蒸气压缩制冷理论循环 2.1 单级蒸气压缩制冷机的基本组成 2.2 理论循环及其工作过程 2.3 理论循环的热力计算 2.1单级蒸气压缩制冷机的基本组成 　　 单级蒸气压缩制冷机是指制冷剂蒸气由蒸发压力经过一次压缩，压力即升高到冷凝压力的制冷机。 　　 单级蒸气压缩制冷机由以下四个基本部件所组成，其系统流程见图2-3 所示。 1)压缩机　　其作用是压缩并输送制冷剂蒸气；将低压制冷剂蒸气从蒸发器中抽出，升压后送入冷凝器，使制冷剂能在常温下凝结成液体。 　　 2)冷凝器　　其作用是高压制冷剂蒸气与高温热源进行热交换，使制冷剂凝结成液体。冷凝器是放出热量的设备。 　　 3)节流机构　　其作用是将制冷剂降压并调节制冷剂的循环流量。由于节流机构的作用，制冷剂压力由冷凝压力下降到蒸发压力，维持冷凝和蒸发所需的压力条件；并使制冷剂流量受到限制，与压缩机输气量相平衡。 　　 4)蒸发器　　在其中制冷剂液体气化成为蒸气，其作用是将低压制冷剂液体与低温热源进行热交换。蒸发器是吸收热量，为被冷却对象提供冷量的设备。 　　 这四个部件是蒸气压缩制冷机的基本部件，缺其中任何一个制冷机都不能正常工作。 图2-3单级蒸气压缩制冷机基本组成 2.2 理论循环及其工作过程 1）理论条件 2）循环在lgp-h图及T-s图上的表示 3）理论循环的工作过程 4）理论循环的热力计算 理论条件 　　 理论循环是在理论条件下构造出的模型，这些理论条件是： 　　 1)制冷剂的冷凝温度等于高温热源的温度，蒸发温度等于低温热源的温度，且冷凝温度与蒸发温度恒定不变。 　　 2)在制冷系统中，除节流膨胀产生压力降外，无任何其他流动阻力损失。 　　 3)压缩过程为等熵过程。 　　 4)在节流过程中，流速变化可以忽略不计。 　　 5)除换热设备外，与外界无任何热交换。 　　 6)制冷剂是纯净的。 循环在lgp-h图及T-s图上的表示 单级蒸气压缩制冷理论循环在lgp-h图及T-s图上的表示见图2-4。其冷凝温度和蒸发温度分别为tk和t0 ，冷凝压力和蒸发压力分别为pk和p0 。 在压焓图上，0点是饱和蒸气，0－2是过0点的等熵线与等压线的交点，2－3是等压线，3－4节流过程，认为焓值不变，但该过程是一个不可逆过程，所以用虚线表示，沿等焓线画出。 在温熵图上，0点是饱和蒸气，0－2是等熵线；2点是过热蒸气（高压排气温度），3点冷凝温度，压力处在饱和液体线上；4点四处于平均状态，一部分四饱和液体，一部分是闪发蒸气，可用干度表示；3-4是非等熵过程，用虚线表示。 图2-4 　单级蒸气压缩制冷理论循环 理论循环的工作过程 　　 在分析制冷循环时，一定要符合热力学第一定律，对于在控制容积内工质的状态变化有： 　　　 式中：q-热量(kJ/kg)； h-比焓(kJ/kg)； c-流速(m/s)； w-比功(kJ/kg)。 　　 w前的负号表示外界向系统输入功。 压缩过程0-2 0-2表示制冷剂在压缩机中的压缩过程，对于理论循环为等熵过程，点 0为吸入的低压饱和蒸气状态点，点2为排出的过热蒸气状态点。 　　因： 、q=0、 　　故： ，w0=h2-h0 　　w0称为单位理论功，在T-s图上用面积0-2-3-c-b-4-0表示，在lgp-h图上为线段a-b的长度。　　 冷凝过程2-3 此过程由两段组成，压缩机排出的制冷剂过热蒸气进入冷凝器后，首先被冷却成饱和蒸气，即过程2-3 ，此时存在传热温差；然后饱和蒸气被冷凝成饱和液体，即过程3-3 ，此凝结过程无传热温差；制冷剂压力不变，始终是与Tk对应的饱和压力pk。 　　因： w=0、 　　故： ，qk=h2-h3 qk称为单位冷凝负荷，在T-s图上用面积a-2-3-c-a表示，在lgp-h图上以线段2-3的长度表示。 蒸发过程4-0 在此过程中，制冷剂在t0、p0保持不变的情况下气化，吸收气化潜热，而所吸收的热量来自被冷却对象。 　　因：w=0、 　　故： ，q0=h0-h4=h0-h3 　　q0称为单位制冷量，在T-s图上用面积0-4-b-a-0表示，在lgp-h图上以线段0-4的长度表示。 2.3 理论循环的热力计算 为了说明循环的性能，可通过对循环各点的状态参数进行计算来得出性能指标，这样的计算即为热计算。 1)单位制冷量q0　　又称单位质量制冷量，其定义为单位质