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第二章 蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理 内容提要 2.1蒸气压缩式制冷与热泵的工作原理 2.2制冷剂及其热力性质图表 2.3蒸气压缩式制冷（热泵） 理想循环和饱和循环 2.4饱和循环和理想循环的比较 2.5饱和循环的改进措施 2.6双级压缩制冷（热泵）循环 如何改善大压力比对制冷（热泵）循环带来的不利影响呢？-------采用双级或者多级循环 2.7实际循环与理论循环的差异 压缩机吸入口容积流量 单位容积制冷量 注意：制冷机的容积流量各处不一定相等。如无特殊说明 、qv 均指压缩机吸汽口处的物理量。 Te和Tc对饱和循环的影响 蒸发温度变化的影响 当Te↑，则qe↑，qv↑，w↓， qc↓，COP↑，COPh↑ 冷凝温度变化的影响 当Tc↓，则qe↑，qv↑，w↓，COP↑，COPh↑，qc与制冷剂性质有关，一般是增加的。 饱和循环和逆卡诺循环在T-s上的比较 逆卡诺循环：1-5-2-3-6-1 饱和循环：1-2-2-3-4-1 逆卡诺循环与饱和循环的比较 A1+A2 面积1-2-2-3-a-b-4-1 面积1-5-3-6-1 单位压缩功w +A1 面积2-2-3-a-c-2 面积5-3-a-c-5 单位冷凝热量qc -A2 面积4-1-c-b-4 面积6-1-c-a-6 单位质量制冷量qe 差 值 （饱和-逆卡诺） 饱和循环 逆卡诺循环 COP变化? 蒸气压缩制冷（热泵）饱和循环与理想循环的3个不同点是： ①干压缩代替湿压缩； ②用节流阀代替膨胀机； ③吸热及放热过程为定压过程且存在传热温差。 1．蒸汽压缩式制冷理论循环中为什么用节流阀代替膨胀机，对制冷系数有何影响？ 2．蒸汽压缩式制冷理论循环中为什么用干压缩代替湿压缩？对制冷系数有何影响？ 思考题 1.（1）用节流阀代替膨胀机原因： ① 进入膨胀机的是液态制冷剂，体积变体很小，膨胀机体积也要很小，难于制造； ② 膨胀机作功能力不足以克服机器本身的摩擦阻力； ③ 节流阀便于调节进入蒸发器的制冷剂流量。  用节流阀取代膨胀机，损失了膨胀功A2和单位制冷量减少了A2（称节流损失），降低了制冷系数。 （2）对制冷系数的影响： 2.（1）干压缩代替湿压缩的原因： ① 湿压缩制冷能力降低：吸入湿蒸汽时，制冷剂与压缩机汽缸壁热交换强烈，因为压缩后温度很高，吸入时流体碰到热的汽缸壁，液珠变为气体，占据了汽缸的有效空间，使压缩机吸入制冷剂的质量减少；同时，汽缸壁受到强烈冷却，压缩时汽缸壁又从压缩蒸汽中吸收热量，这种强烈热交换不可逆程度增加，熵增大，耗功量增大。 ② 避免液击（敲缸）危险：当大量液体制冷剂进入汽缸时，因液体是不可压缩的，所以当压缩机活塞冲到尽头时，汽缸的压力大增，引起液压冲击，使压缩机和电机受到危害。这是不允许的。 （2）对制冷系数的影响： 采用干压缩后，压缩多耗了功A1（称过热损失）；且排汽温度升高了。降低了制冷系数。  由于有过热损失和节流损失，导致性能系数下降。用制冷循环效率来衡量饱和循环接近逆卡诺循环的程度。 4种制冷剂的节流损失、过热损失、排汽温度和循环效率（te/tc=0℃/40℃） 91.3 6.232 40 0 0 1.2 8.2 1.723 R123 84.2 5.745 95.7 8.57 13.58 1.28 8.72 13.803 R717 81.2 5.546 58.4 2.5 0.576 2.56 17.45 4.084 R22 80.4 5.487 44 0.55 0.116 2.95 20.16 4.292 R134a （%） A1 （kJ/kg） （%） （%） A2 （kJ/kg） ηR（%） COP t2（℃） 过热损失 节流损失 制冷剂 热泵循环效率分别为82.8%、83.7%、86.2%、92.4% 过热损失和节流损失是导致性能系数偏离逆卡诺循环的主要原因。 节流损失 节流前过冷 安装过冷器 增加传热面积 安装回热器 回收膨胀功 中间冷却或多级压缩 过冷度 Pk/P08 蒸气回热循环 过冷、过热度 过热损失 大容量制冷装置中采用膨胀机（少） 思考题 节流阀前液体过冷有何意义？ qe、qv、COP每过冷1℃的增加百分数（te/tc=0℃/40℃） 0.72 0.44 0.84 1.05 qe、qv、COP增加百分率（%） R123 R717 R22 R134a 制冷剂 1、节流前过冷 2、回热循环 4种制冷剂采用回热循环后COP、COPh、qv增减百分比及t2 59.8 120 77.9 62.8 排汽温度t2（℃） 1.5 -4.53 -1.03 2.49 qv增减百分比（％） -2.8 -3.6 -0.9