单级蒸气压缩式制冷机的热力计算.ppt

制冷与低温技术原理(三) 多媒体教学课件 李文科 制作 第三章 蒸气压缩式制冷 第一节 可逆制冷循环 第二节 单级蒸气压缩式制冷的 理论循环 第三节 单级蒸气压缩式制冷的 实际循环 第四节 蒸气压缩式制冷中的制冷剂 第三章 蒸气压缩式制冷 第五节 采用混合制冷剂的单级 蒸气压缩式制冷循环 第六节 多级蒸气压缩制冷循环 第七节 复叠式制冷 第八节 CO2制冷 第一节 可逆制冷循环 内 容 提 要 一、压缩式制冷的热力学原理概述 二、逆向卡诺制冷循环 三、劳伦茨循环 第一节 可逆制冷循环 一、压缩式制冷的热力学原理概述 制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统，通过能量补偿，使制冷剂在循环中不断地从温度较低的被冷却对象中吸取热量，并向温度较高的冷却介质排放热量。 一般将流出热量的对象(制冷剂从中吸收热量)称为热源；将流入热量的对象(制冷剂向其排放热量)称为热汇。 制冷循环的热力学本质是：用能量补偿的方式把热量从低温热源排到高温热汇。从这一本质出发，制冷循环不但可以实现使物体降到环境温度以下的制冷目的，而且可以用于使物体升到环境温度以上的加热目的。 第一节 可逆制冷循环 1.制冷机与热泵 在制冷机中人们以环境(环境温度的水或空气)为高温热汇，利用逆向循环在低温下从低温热源吸热，收益是制冷量。如果以环境为低温热源，利用循环在高温下向高温热汇排热，收益是供热量，便可用此热量将某空间或物体加热到环境温度以上。具有这种用途的机器叫做“热泵”。可见，热泵与制冷机循环的热力学本质完全相同。这就是将热泵纳入制冷技术范畴的理由。它们的区别仅在于使用目的。单一用于制冷的机器叫制冷机；单一用于供热的机器叫热泵。制冷机可以做成在一些时候用来制冷，在另一些时候用来供热，这样的制冷机叫做热泵型制冷机。 第一节 可逆制冷循环 制冷机和热泵的能量转换关系如图3－1所示。图中，制冷剂从低温热源吸收的热量用QL(或Q0)表示，向高温热汇排放的热量用QH表示，补偿能用E表示。 ? 图3－1 制冷机和热泵的能量转换关系图 第一节 可逆制冷循环 2．制冷循环的性能系数COP和循环效率η 性能系数用来反映消耗一定的补偿能可以获得多少收益能。性能系数的定义为：循环中收益能数值与补偿能数值之比，即 COP=收益能量/补偿能量 循环用于制冷时，制冷机的性能系数为 COPR=Q0/E (3－1) 循环用于供热时，热泵的性能系数为 COPH=QH/E (3－2) 按热力学第一定律，有 QH=Q0+E (3－3) 所以 COPH=COPR+1 (3－4) 第一节 可逆制冷循环 由式(3－4)可知，热泵的性能系数恒大于1。这说明，用热泵供暖，可以获得比所消耗补偿能量更多的供热量。 因为在蒸气压缩制冷机或热泵中，补偿能是向压缩机输入的电能或机械能，记作W。同时，制冷行业中习惯上将压缩式制冷机的性能系数又叫做制冷系数，将热泵的性能系数又叫做供热系数。所以，压缩式制冷机和热泵中 COPR=Q0/W (3－5) COPH=QH/W (3－6) 以后的论述主要针对制冷机，其性能系数简单记作COP，不再出现下标“R”。 第一节 可逆制冷循环 循环效率(也称为热力完善度)用来说明制冷循环与可逆制冷循环的接近程度。热力学上最为完善的循环是可逆循环。制冷循环的循环效率定义为：一个制冷循环的性能系数COP与相同低温热源、高温热汇温度下可逆制冷循环的性能系数COPc之比，即 η=COP/COPc (3－7) 实际制冷循环中总会存在各种不可逆因素，其循环效率的值介于0－1之间。η越接近1，说明越接近可逆循环，循环的热力学完善程度越高。 第一节 可逆制冷循环 二、卡诺制冷循环 设有恒温热源和恒温热汇，其温度分别为TL和TH。在这两个温度之间工作的可逆制冷循环是卡诺制冷循环。 逆向卡诺循