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第一章 蒸汽压缩式制冷的热力学原理 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 §1-2 蒸汽压缩式制冷的理论循环 §1-3 蒸汽压缩式制冷循环的改善 §1-4 跨临界制冷循环（自学） §1-5 蒸汽压缩式制冷的实际循环 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 一、热力学基本定律 热力学第一定律：能量守恒和转换定律 热力学第二定律：能量贬值原理 不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。 二、完成制冷循环的设备组成及其工作 蒸发器：介质气化，吸收外界热量，实现对外制冷 的换热设备。 冷凝器: 介质由气态冷凝为液态，使介质可以再次 气化制冷的换热设备。 压缩机: 为使介质在自然环境下冷凝，而改变介质 状态的动力设备。（实现了热量从低温物 体向高温环境转移） 节流机构: 维持系统高低压共存的设备。 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 压缩机：从蒸发器中抽吸制冷剂蒸气并进行压缩的设备。 其功能为： 从蒸发器中抽取气化的蒸气，从而维持蒸发器内一定的蒸发温度和压力； 对吸入的蒸气进行压缩，以维持冷凝器内的高压； 输送制冷剂，是系统中的循环动力。 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 冷凝器： 制冷剂与冷却介质进行热交换的设备，对外输出热量。制冷剂蒸气在其中冷却、冷凝，释放的热量由空气或水等介质带走。 冷却介质：用于冷却制冷剂蒸气的介质称为冷却介质（冷却剂）； 冷凝压力：冷凝器中制冷剂蒸气的压力称为冷凝压力； 冷凝温度：冷凝压力对应的蒸气饱和温度称为冷凝温度。 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 膨胀阀：一种节流机构。其功能为： 经冷凝器冷凝后的高压液态制冷剂转变为低压的液体，为制冷剂在低温低压下气化创造条件； 调节蒸发器的供液量（用于控制压缩机入口处制冷剂蒸气的过热度）。 §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 蒸发器：制冷剂与冷冻水进行热交换的设备，对外输出 冷量。制冷剂从冷冻水中吸热，在蒸发器中产生气化，从而实现蒸发制冷。 蒸发压力：蒸发器内的制冷剂蒸气压力称为蒸发压力。 蒸发温度：蒸发压力对应的制冷剂饱和温度为蒸发温度。 三、理想制冷循环 2. 循环结果 每一制冷循环，1kg制冷剂： 从被冷却介质吸收的热量为：q0 =T0(sa-sb)； 向冷却介质放出的热量为：qk＝ Tk(sa-sb) ； 循环净耗功量为：?w＝wc－we＝qk－q0 =Tk(sa-sb)－T0(sa-sb) =(Tk-T0 )(sa-sb) 3. 制冷系数(制冷循环的性能指标) 消耗单位功量所能获得的制冷量。 大小只取决于两个热源的温度； T0↗或Tk↘ ε↗，循环经济性越好； §1-1 蒸汽压缩式制冷的基本原理 4. 如何实现逆卡诺循环 （1） 湿蒸汽区域内进行 （2） 设备：蒸发器（4-1） 冷凝器（2-3） 压缩机（1-2） 膨胀机（3-4） （3）可逆循环 → 传热无温差， 运动无摩擦 四、逆卡诺循环难以实现： 湿蒸气区域内进行 湿压缩，减少制冷量、 “液击” 设备：蒸发器 无温差传热难以实现 冷凝器 无温差传热难以实现 压缩机 无摩擦运动 膨胀机 不经济，且难以加工 五、有传热温差的制冷循环 六、有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数 §1-2 蒸汽压缩式制冷的理论循环 假设： 1.压缩过程为等熵压缩过程 2.换热器中不存在传热温差 3.进入压缩机为饱和蒸气，进膨胀阀为饱和液体 4.忽略流动阻力损失 5.节流过程为等焓节流（绝热） 一、蒸汽压缩制冷理论循环 蒸发器： 吸收热量（输出冷量）从而制 冷；等压吸热。 2.热力状态 1-2（压缩机）：等熵压缩 2-3-4（冷凝器）：等压放热； 4-5（节流阀）：绝热节流，等焓； 5-1（蒸发器）：等压吸热而制冷。 3. 特点（对比逆卡诺循环） （1）干压缩代替了湿压缩：1