单级蒸汽压缩式制冷循环实际循环.pptx

单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算 实际的实际的单级蒸汽压缩式制冷循环单级蒸汽压缩式制冷循环单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单级实际循环与理论循环的单级实际循环与理论循环的区别区别压缩机存在摩擦损失和内泄漏等不压缩机存在摩擦损失和内泄漏等不可逆损失，实际压缩过程非等熵。可逆损失，实际压缩过程非等熵。与高温、低温热源换热时存在有传与高温、低温热源换热时存在有传热温差的外部不可逆因素热温差的外部不可逆因素.制冷剂与热源间有传热温差制冷剂与热源间有传热温差 T0 TH吸气过热，节流前液态制冷剂过冷。吸气过热，节流前液态制冷剂过冷。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算实际节流过程焓增。实际节流过程焓增。制冷剂在换热器和管道中存在流阻压降，管道制冷剂在换热器和管道中存在流阻压降，管道与外界存在换热。与外界存在换热。制冷系统中存在不凝性气体。制冷系统中存在不凝性气体。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算 一、压缩机的实际压缩过程一、压缩机的实际压缩过程（p69）吸气：吸气：p1 pK机械摩擦、高压向低压的泄漏、余隙容积的机械摩擦、高压向低压的泄漏、余隙容积的存在，都使压缩机的存在，都使压缩机的Vs下降，下降，w 增大增大单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算输气量，输气系数，实际输气量输气量，输气系数，实际输气量输气系数（容积效率）：实际输气输气系数（容积效率）：实际输气量与理论输气量之比。确定方法：量与理论输气量之比。确定方法：经验公式法，查图法经验公式法，查图法实际输气量小于理论输气量的原因实际输气量小于理论输气量的原因单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算实际输气量小于理论输气量的原因实际输气量小于理论输气量的原因损失因素:泄漏余隙容积摩擦压力损失热交换单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算输气量与质量流量的关系输气量与质量流量的关系思考思考:已知已知 ，如何确定，如何确定qm？注意：一定要保持单位一致注意：一定要保持单位一致单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算压缩机的制冷量压缩机的制冷量即制冷循环的制冷量，制冷循环单即制冷循环的制冷量，制冷循环单位时间内制冷剂从低温热源中吸收位时间内制冷剂从低温热源中吸收的热量。（公式的热量。（公式3-16）单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算压缩机的指示比功、指示效率、指示压缩机的指示比功、指示效率、指示功率功率指示比功指示比功 ：1kg制冷剂由于偏离定熵制冷剂由于偏离定熵过程而实际消耗的功。过程而实际消耗的功。指示效率指示效率 ：偏离定熵过程的程度。：偏离定熵过程的程度。指示功率指示功率 ：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算压缩机的实际比功、机械效率、实际功率压缩机的实际比功、机械效率、实际功率实际比功实际比功 ：1kg制冷剂实际消耗的功。制冷剂实际消耗的功。机械效率机械效率 ：摩擦等对过程的影响程度。：摩擦等对过程的影响程度。0.80.9实际功率实际功率 ：单位时间内实耗功率：单位时间内实耗功率单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算压缩机的轴效率和实际制冷系数压缩机的轴效率和实际制冷系数轴效率轴效率 ：电动机通过轴用于压缩：电动机通过轴用于压缩蒸气做功的效率。蒸气做功的效率。实际制冷系数实际制冷系数 ：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算性能系数性能系数COP能效比能效比EER：实际制冷量与电动机的输入功之比。（P71）EER制冷系数（制冷系数（Ke）供热系数供热系数单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算一房间空调器，总制热量为一房间空调器，总制热量为XW；压缩；压缩机输入功率为机输入功率为YW，控制器的输入功率，控制器的输入功率为为ZW，室内、外风扇电机的总输入功，室内、外风扇电机的总输入功率率MW，辅助电加热装置功率为，辅助电加热装置功率为NW。试问该空调器额定制热工况的性能系数试问该空调器额定制热工况的性能系数（COP）如何计算？）如何计算？单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算某制冷机组，已知压缩机的制冷量某制冷机组，已知压缩机的制冷量Q(kw)，冷凝器的传热系数，冷凝器的传热系数K(kw/(m2k)，冷凝温度，冷凝温度t()，冷凝器，冷凝器的传热温差的传热温差 t()，冷凝器的传热面，冷凝器的传热面积积A(m2)。试问压缩机组与冷凝器运。试问压缩机组与冷凝器运行平衡时压缩机的指示功率如何计算？行平衡时压缩机的指示功率如何计算？单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算一台理论排气量为一台理论排气量为0.1m3/s的半封闭式双螺的半封闭式双螺杆压缩机，其压缩过程的指示效率为杆压缩机，其压缩过程的指示效率为0.9，摩，摩擦效率为擦效率为0.95，容积效率为，容积效率为0.8，电机效率，电机效率为为0.85。当吸气比容为。当吸气比容为0.1m3/kg，单位质，单位质量制冷量为量制冷量为150kJ/kg，理论耗功率为，理论耗功率为20kJ/kg时，该工况下压缩机的制冷性能系时，该工况下压缩机的制冷性能系数为下列何值？数为下列何值？不算容积效率不算容积效率单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算二、过冷、过热及回热对实际循环过程的影响二、过冷、过热及回热对实际循环过程的影响1.液体过冷的影响液体过冷的影响。将节流前的制冷剂液体冷却到将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，即液体的温低于冷凝温度的状态，即液体的温度低于同一压力下饱和液体的温度，度低于同一压力下饱和液体的温度，称为过冷。称为过冷。“过冷度过冷度”tgl单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算产生液体过冷的原因：产生液体过冷的原因：实际冷凝面积大于所需冷凝面积；实际冷凝面积大于所需冷凝面积；设计条件是最不利条件；设计条件是最不利条件；人为设计过冷度；人为设计过冷度；设置了过冷器或回热器。设置了过冷器或回热器。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算过冷循环在过冷循环在p-h图上的表示。图上的表示。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算 下图为具有液体过冷的循环和理论循环的对比图，1-2-3-4-1为理论循环，1-2-3-4-1表示过冷循环。两个循环的比功相同，过冷循环中单位制冷量过冷循环中单位制冷量增加增加，从而导致过冷循环的制冷系数增加。液体过冷液体过冷单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算理论循环1-2-3-4-1过冷循环1-2-3-4-1q0=h1-h4q0=h1-h4=（h1-h4）+（h4-h4）=q0+q0w0=h2-h1w0=h2-h1 从制冷系数变化的角度对比如下：从制冷系数变化的角度对比如下：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算另外：过冷导致节流后制冷剂的干度减小，闪发性气体减少。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算实现过冷的方法实现过冷的方法设计、选型时，适当增大冷凝面积；系统中设置过冷器；过冷器：深井水或冷却水先流经此设备，可获得较大的过冷度。制冷系统中设置回热器。实际过程中，采用第一种方法多，加装过实际过程中，采用第一种方法多，加装过冷器、回热器会增加投入和运行费用，因此要冷器、回热器会增加投入和运行费用，因此要综合考虑。综合考虑。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算通常情况下，氟里昂制冷循环非常需要过冷。双级压缩利用中间冷却器进行过冷。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算 制冷压缩机吸入前的制冷剂蒸气温度高于蒸发压力下的饱和温度时，称为吸气过热，两者温度之差称为过热度。具有吸气过热的循环，称为过热循环。2.吸气过热对循环的影响。吸气过热对循环的影响。lgph123p0pk241单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算1.过热度：tgr 过热温度：t 1 2.有效过热：过热吸收的热量来自于被冷却对象，产生了有用的制冷效果。如：制冷剂在蒸发器中过热。如：制冷剂在蒸发器中过热。3.有害过热：过热吸收的热量来自于被冷却对象之外，没有产生有用的制冷效果。如：制冷剂在管道中吸收外界热量过热如：制冷剂在管道中吸收外界热量过热。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算产生吸气过热的原因：1.1.实际蒸发面积大于设计所需蒸发面积实际蒸发面积大于设计所需蒸发面积（有效（有效）；2.2.防止湿压缩，设计时人为的加了过热过程。防止湿压缩，设计时人为的加了过热过程。3.3.连接管道吸取热量而产生过热连接管道吸取热量而产生过热（有效、有害（有效、有害）。4.4.系统中设置了回热器系统中设置了回热器（有害）（有害）。5.5.半、全封闭式压缩机中，制冷剂蒸气冷却电动半、全封闭式压缩机中，制冷剂蒸气冷却电动机而产生过热（机而产生过热（有害）有害）。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算过热循环在过热循环在p-h图上的表示。图上的表示。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算理论循环1-2-3-4-1 过热循环 1-2-3-4-1 有效过热 有害过热 q0=h1-h4 q0=h1-h4=（h1-h4）+（h1-h1）=q0+q0 q0=h1-h4=q0 w0=h2-h1 w0=h2-h1=w0+w0 w0=h2-h1=w0+w0 从制冷量和制冷系数变化角度对比来说明 单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算由制冷剂的由制冷剂的p-hp-h图我们可以得到图我们可以得到单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算结论：结论：有害过热使制冷系数减小；有效过热对循环是否有利与制冷剂有关。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算有害过热使循环单位质量制冷量没有变化，比功增加，制冷系数减小，冷凝器的单位热负荷增加，压缩机吸气比容增大（意味着每（意味着每公斤制冷剂需要更大的压缩机容积，对给定公斤制冷剂需要更大的压缩机容积，对给定的压缩机则制冷量下降）的压缩机则制冷量下降），循环的单位容积制冷量减小。有效过热对循环是否有利与制冷剂有关。R134a,R290,R600a,R502：过热有利于循环，使：过热有利于循环，使制冷系数增加；制冷系数增加；R22,R717：过热不利于循环，使制冷系数降低。：过热不利于循环，使制冷系数降低。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算图图1-191-19有效过热的过热度对制冷系数的影响有效过热的过热度对制冷系数的影响对于对于R134a,R290,R600a,R502R134a,R290,R600a,R502，过热有利于循环，过热有利于循环，使制冷系数增加；使制冷系数增加；对于对于R22,R717R22,R717，过热不利于循环，使制冷系数降，过热不利于循环，使制冷系数降低。低。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算例题1-3及结论单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算实现过热的方法实现过热的方法设计、选型时，适当增大蒸发面积；制冷系统中设置回热器，可获得较大的过热度，同时也可获得过冷度。（只在氟里昂系统中采用）吸气管道通过环境状态。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算3.3.回热循环及其影响回热循环及其影响 利用回热器使节流前的制冷剂液体与压利用回热器使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使液体过冷、蒸气过热，称之为回热。使液体过冷、蒸气过热，称之为回热。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平衡关系为衡关系为lgph1233p0pk2414c c：制冷剂液体的比：制冷剂液体的比热容热容c cP P：制冷剂过热蒸气：制冷剂过热蒸气的比定压热容的比定压热容单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算因因c c c cP P由式由式 可以得出：可以得出：即：经过回热热交换，蒸汽的过热度即：经过回热热交换，蒸汽的过热度大于液体的过冷度大于液体的过冷度 。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算蒸气温度的升高大于液体温度的降低，且为有蒸气温度的升高大于液体温度的降低，且为有害过热，故对过热度敏感的制冷剂不适用回热害过热，故对过热度敏感的制冷剂不适用回热循环，如氨制冷剂。循环，如氨制冷剂。氟里昂制冷系统适用回热器。氟里昂制冷系统适用回热器。低温制冷装置中也使用回热器低温制冷装置中也使用回热器热力性质图特殊的制冷剂要使用回热循环。热力性质图特殊的制冷剂要使用回热循环。（象（象 R113、R114 等制冷剂，其饱和蒸汽线向左下等制冷剂，其饱和蒸汽线向左下方倾斜，为防止压缩机液击事故，应采用回热循环提高方倾斜，为防止压缩机液击事故，应采用回热循环提高吸汽温度。吸汽温度。）压缩机吸气管与节流阀供液管捆绑进行回热。压缩机吸气管与节流阀供液管捆绑进行回热。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算回热器回热器回热器回热器是氟里昂系统中的汽液热交换设备是氟里昂系统中的汽液热交换设备作用：作用：n蒸发器出口的制冷剂和节流前的液体发生热交换蒸发器出口的制冷剂和节流前的液体发生热交换n蒸汽过热防压缩机湿冲程（液击）蒸汽过热防压缩机湿冲程（液击）n液体过冷使液体过冷使 q0 增大增大单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算回热器的种类：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算盘管式回热器 并联管式回热器 穿管式回热器 套管式回热器 单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算种类、结构特点和工作原理种类、结构特点和工作原理n盘管式盘管式 大、中型系统，一般液体走管程大、中型系统，一般液体走管程n并联管式并联管式 小型系统小型系统n穿管式穿管式 电冰箱等小型装置及制冷系统供液、电冰箱等小型装置及制冷系统供液、回汽管路较长处回汽管路较长处n套管式套管式 少用少用单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算回热循环的性能指标如下：回热循环的性能指标如下：单位制冷量单位制冷量 单位容积制冷量单位容积制冷量lgph1233p0pk2414单位功单位功 制冷系数制冷系数单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算理论循环1-2-3-4-1 回热循环1-2-3-4-1 q0=h1-h4 q0=h1-h4=q0+q0 w0=h2-h1 w0=h2-h1=w0+w0 回热循环与理论循环回热循环与理论循环相比较如下相比较如下 回热循环对制冷循环是否有益，取决于过热和过冷回热循环对制冷循环是否有益，取决于过热和过冷过程对制冷循环影响的程度。过程对制冷循环影响的程度。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算三、传热有温差对循环的影响 先来分析TK、T0的变化对理论制冷循环的影响，再来分析蒸发、冷凝时有传热温差的影响。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算n1.TK 升高对循环的影响升高对循环的影响lgph1234p0pk432pkq0w0w0q0单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算n2.T0 降低对循环的影响降低对循环的影响lgph1234p0pk42p0q0w0w0q01单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算结论：蒸发温度降低，会使单位制冷量减小，理论比功增加，制冷系数下降。冷凝温度升高，会使单位制冷量减小，理论比功增加，制冷系数下降。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算n3.蒸发、冷凝时有传热温差对循环的影蒸发、冷凝时有传热温差对循环的影响响单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算结论：结论：传热温差增大，传热温差增大，q0减小，减小，w0增加，增加，qv减小，制冷系数下降；减小，制冷系数下降；传热温差应取一个适当的值。（温差太传热温差应取一个适当的值。（温差太大，效率会降低；温差太小，传热面积大，效率会降低；温差太小，传热面积会增加。）会增加。）单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算（二）理想的制冷循环制冷系数：只适用于工作在相同热源温度TC、TH，且制冷压缩设备是同一类型的制冷循环之间的经济性的比较。热力完善度：制冷系数与理想制冷系数的比值。对制冷循环的经济性的比较没有上述限制。理想制冷循环即逆卡诺循环。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算理想制冷循环的制冷系数高温热源高温热源TH低温热源低温热源TC制冷机P（Q）QHQC热力学第一定律：热力学第一定律：QH=QC+P热力学第二定律：热力学第二定律：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算结论：1、理想制冷循环的制冷系数只与高、低温热源的温度有关；2、理想制冷系数与两热源温度的接近程度有关；3、低温热源温度升高与高温热源温度降低均能制冷系数增大；所以在实际循环中，在满足生产条件和工艺要求的前提下，没有必要使低温热源温度过低，即尽可能提高 T0。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算4.4.热力完善度热力完善度定义：制冷循环接近它理想情况的程度。(2-13)热力完善度愈大，说明该循环接近可逆热力完善度愈大，说明该循环接近可逆循环的程度愈大（不可逆损失越小），循环的程度愈大（不可逆损失越小），经济性就越好。经济性就越好。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算练习1：一循环的1=2.4，工作温度条件 tH1=25oC，tC1=-18oC；另一循环2 =3.1，tH2=38oC，tC2=5oC。比较两个循环的经济性。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算某制冷机的实际工作循环如下图，某制冷机的实际工作循环如下图，点点1 为压为压缩机的吸气状态点，缩机的吸气状态点，01为蒸发器内的过热为蒸发器内的过热过程，过程，11 为制冷剂从蒸发器出来后通过为制冷剂从蒸发器出来后通过管道的过热过程，试问该制冷机的单位制冷管道的过热过程，试问该制冷机的单位制冷量量,单位容积制冷量为下列何值？单位容积制冷量为下列何值？注：h1=408kJ/kg,h1=418kJ/kg,h2=460kJ/kg,h3=250kJ/kg，比容v1=0.055 m3/kg,v1=0.06 m3/kg。168 kJ/kg，2800 kJ/m3158 kJ/kg，2633 kJ/m3168 kJ/kg，3054 kJ/m3 158 kJ/kg，2873 kJ/m3单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算4-1表示制冷剂在蒸发器汽化和压降过程；1-1表示制冷剂蒸气的过热（有益或有害）和压降过程；1-2s表示制冷剂蒸气在制冷压缩机内实际的非等熵压缩过程；2s-2s表示制冷压缩机压缩后的制冷剂蒸气经过排气阀的压降过程；2s-3表示制冷剂蒸气经排气管进入冷凝器的冷却、冷凝和压降过程；3-3表示制冷剂液体的过冷和压降过程；3-4表示制冷剂液体的非绝热节流过程 实际循环过程在压焓图上的表示实际循环过程在压焓图上的表示单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单级蒸汽压缩式制冷循环，压缩机吸入单级蒸汽压缩式制冷循环，压缩机吸入管道存在的压力降，对制冷循环性能有管道存在的压力降，对制冷循环性能有下列哪几项影响？下列哪几项影响？答：致使吸气比容增加；压缩机的压缩比增加单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算在制冷原理范围内，往往采取简化办法来修正复杂的实际循环：n不考虑、管道和换热设备的压降及管道向外界的传热，在工艺设计中相应在液泵功率和制冷系统负荷计算时加上裕量。n节流等焓n有温差传热，但 TK、T0 为定值。n吸气过热，节流前液体过冷。n通过、i、m 将压缩过程中 Vs 的减少、非等熵变化及摩擦等简化成 p1=p0、p2=pK 的简单熵增过程。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算112(2)3456,ppk0Lg ph实际循环可表示为图中的1-1-2-3-4-5-6-1 1-1表示蒸气的过热过程 1-2表示实际增熵压缩过程 2-3-4表示制冷剂在冷凝压力pk下的等压冷却、冷凝过程 4-5表示制冷剂在冷凝压力下的过冷过程 5-6表示制冷剂在等焓下的节流过程 6-1表示制冷剂在蒸发压力p0下的等压汽化过程 单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算八八 热力计算热力计算设计计算：根据工艺要求选制冷压缩机、制冷设备。校核计算：校核已有设备的性能单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单级实际循环热力计算一般步骤确定制冷剂和制冷循环形式确定循环工作参数根据制冷剂、循环形式、工作参数，画出循环曲线，标定各点，再由热力图表查出各有关点热力参数热力性能计算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算确定制冷剂和制冷循环形式制冷剂的确定详见第二章循环形式：nNH3、R11 系统采用无回热循环形式nR12、R502、R22、R134a 等采用有回热的循环形式单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算确定循环工作参数蒸发温度 t0过热温度 tgr冷凝温度 tK过冷温度 tgl单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算蒸发温度 t0蒸发温度取决于被冷却系统的低温要求和制冷蒸发温度取决于被冷却系统的低温要求和制冷剂与被冷却系统的传热温差、冷却方式。剂与被冷却系统的传热温差、冷却方式。直接冷却：t0=tn-ttn：被冷却对象的温度 t：传热温差，一般取10 oC间接冷却：t0=t-tt：载冷剂进出口的平均温度 t：制冷剂与载冷剂之间的传热温差。一般取48 oC单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算过热温度 tgr取决于回热形式、蒸发温度 t0 和制冷剂种类nNH3，过热度见表1-1(P26)。n单级氟里昂循环tgr 15 oC，不能太低n采用回热器的氟里昂循环，tgr=3040 oC，即：tgr=t0+(3040)oC单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算冷凝温度 tK冷凝温度取决于冷却条件和冷凝器形式。冷凝温度取决于冷却条件和冷凝器形式。1.水冷式冷凝器水冷式冷凝器 tk=t+tt：载冷剂进出口的平均温度：载冷剂进出口的平均温度 t：冷凝温度与冷却水：冷凝温度与冷却水平均温度之差。一般取平均温度之差。一般取57 oC2.风冷式冷凝器风冷式冷凝器tk=ta+tta：进口空气的干球温度：进口空气的干球温度 t：冷凝温度与室外计算：冷凝温度与室外计算干球温度之差。一般取干球温度之差。一般取15 oC3.蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器tk=ts+tts：进口空气的湿球温度：进口空气的湿球温度 t：冷凝温度与室外计算：冷凝温度与室外计算湿球温度之差。一般取湿球温度之差。一般取815 oC单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算过冷温度 tgl一般取 tgl=35 oC 即tgl=tK (35)oC单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单级蒸汽压缩制冷实际循环计算实例例1、某单级蒸气压缩式制冷循环用于食品冷藏，制冷量Q0=116kW，环境介质温度tH=30oC，被冷却对象温度tC=-10oC。如果分别用R134a和R717做制冷剂，试进行制冷循环的热力计算。计算中可取tk=5oC，t0=10oC，tgl=5oC，tgr=10oC，属于有害过热。压缩机=0.6，i=0.86，m=0.90单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算解：1.1.据已知条件确定制冷循环的工作温度：据已知条件确定制冷循环的工作温度：t0=tc-t0=-20oC tgl=tk-tgl=30oC tk=tH+tk=35oC tgr=t0+tgr=-10oC2.2.根据工作温度在根据工作温度在P-hP-h图上画出制冷循环图。图上画出制冷循环图。lgph12p0pk3（2）14单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算3.3.由热力性质表或图分别查出由热力性质表或图分别查出R134aR134a和和R717R717各状态点的参数：各状态点的参数：h1kJ/kgh1 kJ/kgh2 kJ/kgh4 kJ/kgh4 kJ/kgv1 m3/kgt2oCR134aR717385.891435.103961465439.61772249.07366.691241.23430.1510.6756140单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算4.4.热力计算结果：热力计算结果：序号 项目公式单位R134aR7171q0h1-h4kJ/kg144.691092.12w0h2-h1kJ/kg43.63073qvq0/v1kJ/m3958.21216304qkh2-h4kW198.414295wskJ/kg56.333976qmQ0/q0kg/s0.800.1067Vsqmv1m3/s0.120.0718VhVs/m3/s0.20.118单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算序号项目公式单位R134aR71793.323.56102.572.7511Tc/(Th-Tc)6.5756.57512 /0.3910.4213 P0qmw0 kW34.8832.514 Pi kW40.5637.815 Ps kW45.064216Ke()Q0/Ps2.572.7617 QkQ0+P0 kW156.56153.8单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算5.5.分析：分析：1）q qm m影响制冷系统的规模影响制冷系统的规模(Q(Q0 0=q=qm mq q0 0)。q0(R717)8 q0(R134a)qm(R134a)8 qm(R717)故：R134a适用于小型系统，R717适用于大、中系统。2）q qv v影响制冷压缩机的尺寸影响制冷压缩机的尺寸(Q(Q0 0=V=Vs sq qv v)。qv(R717)2 qv(R134a)Vh(R134a)2 Vh(R717)故：若R717使用一台压缩机满足，则R134a需要同样压缩机两台。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算3 3）功率消耗情况。功率消耗情况。w0(R717)7 w0(R134a)P0(R134a)P0(R717)Ps(R134a)Ps(R717)故：理论比功大并不意味着消耗的轴功率就多，但是理论比功大会使排气温度升高。结论：在相同的工作条件下，不同的制冷结论：在相同的工作条件下，不同的制冷剂会使系统有很大差别。剂会使系统有很大差别。单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算例2、有 R22 单级循环采用回热循环，t0=-20oC，tK=40oC，h1=398 kJ/kg，h1=416 kJ/kg，v1=0.106 m3/kg，h2=475 kJ/kg，h4=250 kJ/kg，Q0=30kW，选配合适的压缩机，并校核所选压缩机的制冷量和轴功率。lgph12p0pk（2）1445单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算解：R22 采用回热循环，故有 h1 h1=h4 h4 h4=h4 -（h1 h1）=250-（416-398）=232 kJ/kg 单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算备选压缩机：n 2FZ10 Vh=63.3 m3/hn 4FV10 Vh=126.6 m3/hn 6FW10 Vh=190 m3/h选配 4FV10 压缩机一台或 2FV10 压缩机两台，所选压缩机的理论输汽量 Vh=126.6 m3/h；压缩机i=0.758，m=0.85校核：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算 作业：单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算单单级级蒸蒸汽汽压压缩缩实实际际循循环环热热力力计计算算