带喷射器和经济器的常规工质制冷循环性能分析建筑环境与设备工程专业论文.doc

带喷射器和经济器的常规工质制冷循环性能分析第一章 绪论 1.1研究背景1.2国外研究现状1.3课题研究意义1.4研究容及创新点第二章 常规工质制冷循环及各种改进措施对比2.1常规工质的理论循环2.2各种改进循环热力计算与分析2.3本章小结第三章 喷射器循环热力计算3.1喷射器循环T-S图 P-h图3.2热力计算与分析3.3本章小结第四章 回热器对喷射器循环的影响 4.1回热器喷射器循环图4.2循环热力计算4.3本章小结第一章 绪论1.1研究背景 近几十年来,由于能源危机和矿物能燃烧过程对生态环境的污染,使得人们对生产生活中节能和环保问题十分关注当前,人类面临着严峻的能源形势随着我国经济的迅猛发展,建筑能耗占全国总能耗的比例高达25%,并且仍在持续增长在我国的能源消耗结构中,制冷空调的能源消耗占到了总能耗的20%左右,其制冷剂泄漏也导致了温室效应及臭氧空洞等环境问题系统耗能和传统制冷剂对环境的影响,使系统的节能和制冷剂的替代成为了前沿问题在系统节能方面,研究人员不断改进各种设备,改善循环方式,力求最大限度地提高能效比20XX6月30日国务院总理温家宝在召开的"全国做好建设节约型社会近期重点工作电视会议"上指出,加快建设节约型社会,事关现代化建设进程和国家安全,事关人民群众福祉和根本利益,事关中华民族生存和长远发展。

要从全局和战略的高度,充分认识加快建设节约型社会的极端重要性和紧迫性,迅速行动起来,深入持久地开展资源节约活动,加快推进节约型社会建设,促进我国经济社会全面协调可持续发展有关部门出台相关规定,在建筑空调使用上,要执行公共建筑空调室温度最低标准19世纪中叶开始开创了人工环境时代1834年第一台乙醚活塞制冷剂问世,1844年出现空气制冷机,1859年出现吸收式制冷剂,1890年制冰工业开始,从而开创了制冷空调工业例如：1911年Carrier的湿空气图标,1918年自动冰箱问世,1923年发明视频快速冻结,1927年生产出空调器,空气源热泵,1930年汽车空调逐渐发展,1935年出现卡车自动冷藏装置,飞机发动机低温试验装置等此外,由于1928年制造出氟利昂R12,人类则从采用天然制冷剂迈向采用合成制冷剂的时代,解决了人类对制冷剂的各种要求,这样,人类从采用天然冰到采用人造冰,从采用天然冰迈向采用人造冷源的时代,才造出了各种人工环境,人类生活发生了重大变化但是,此时用于创造人类生活与生产环境,人类生活发生了重大变化但是,此时用于创造人类生活与生产环境所需求的制冷量只接近总人工制冷产量的10%,直至20世界70年代以后,随着科学技术发展,特别是信息技术的迅猛发展,以及人们对健康舒适环境要求的不断提高。

在能源制冷方面国外都有迅猛发展,美芝自主研发的R290压缩机生产线全面通过联合国代表与国家环保部验收,正式成为联合国蒙特利尔议定书示生产项目,该压缩机的面世冲破了一直以来发达国家对新一代制冷技术的垄断  随着现代化工业的发展和技术的进步,离心式制冷机以其单机制冷能力大,结构紧凑,重量轻,没有磨损部件等优势在制冷空调行业得到广泛的应用,从二十年代初期美国开利公司生产了 世界上第一台离心式制冷机到现在,世界上已有近十个国家生产离心式制冷机,其中美国的生产量最大,占世界总产量的50％以上,其次是日本美国的离心式制冷机生产厂家主要有开利、约克和特灵日本有日立、荏原及三菱重工等除日立外,其余均为引进美国的技术或与其合作生产的1.3课题研究意义本文主要将基本热力循环改进后的性能进行分析,详述出各种改进措施的优缺点并进行热力计算,得出各项参数并进行综合对比1.4研究容及创新点第二章 常规工质制冷循环及各种改进措施对比2.1蒸汽压缩式理论制冷循环 2.11 蒸汽压缩式制冷的工作原理在日常生活中,我们都有这样的常识,炎热的天气,室温度很高,把水洒在地上,能使室温略微降低,因为会有凉爽的感觉这是因为洒在地上的水蒸发时吸取室热量的缘故。

同样,把酒精滴在皮肤上,由于酒精蒸发吸热,也会有凉爽的感觉实际上不仅是水喝酒精,任何一种物质,在由液态到气态的转化过程中,都要吸取周围的热量 水在常压下的蒸发温度为100℃;氨在常压下的蒸发温度却为-33.4℃这说明不同的物质,由液态转变成气态是的温度是不一样的同样一种物质,当压力变化时,由液态转化为气态时的蒸发温度也是不同的例如：水在0.00087MPa〔绝对压力〕时,它的蒸发温度就可降低为5℃这就告诉我们,只要创造一个低压环境,就可以利用液体的气化获取所要求的低温冷却剂油分离器压缩机膨胀阀图2-1热热蒸发器图2-2液体气化制冷的工艺流程,如图2-1所示图中点划线部分以外为制冷段,氨液〔制冷过程称为制冷剂〕从贮液器经膨胀阀,降低压力和温度；低温低压氨进入蒸发器,吸收周围空气或物体的热量而气化,从而降低室温或物体的温度,达到制冷的目的而图中点划线部分为液化段,它的作用是一方面是蒸发器保持一定的低压,利益方面是在真发起中气化了的制冷剂液化,重新回流贮液器再用于制冷液化的方法是抽取蒸发器的低压气态制冷剂并使之增压,以提高其饱和温度；然后在利用自然界大量存在的常温空气或睡〔统称冷却剂〕,使之在冷凝器液化。

图2-1所示的制冷系统采用压缩机是气态制冷剂增压,故称为蒸汽压缩式制冷、整齐压缩式制冷是利用液态工质〔如氨、氟利昂〕在汽化时从被冷却的物体中吸收热量来实现制冷的从19实际70年代开始,到如今已有100多年的历史,是目前发展比较完善、应用最为广泛的制冷方法之一这不仅因为蒸汽压缩制冷所需的及其设备紧凑,操作管理方便,制冷温度围广,从稍低于环境温度值-150℃左右的温度均可实现,而且还因为在普冷温度围〔-120℃以上〕具有较高的循环管效率目前,我们所使用的制冷设备采用蒸汽压缩式制冷循环居多蒸汽压缩式制冷循环是有压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器<俗称制冷四大件>等四个主要不封组成,工质循环于其中用管道依次将其连接,形成一个完全封闭的系统,如图2-2所示制冷剂在这个封闭的制冷系统中以流体状态循环,通过相变,连续不断地从蒸发器中吸热量,并在冷凝器重放出热量,从而实现制冷的目的蒸汽压缩式制冷循环的工作过程如下:蒸发器,制冷剂在一定的蒸发温度下气化,从被冷却对象中吸取热量q0,实现制冷气化后的低温低压的制冷剂整齐被压缩机及时抽出,并压缩至冷凝压力,送入冷凝器,压缩过程中压缩机消耗功率P0 高温高压制冷剂整齐在冷凝器把热量qk传递给环境冷却介质,首先被冷却然后被冷你为高压常温的制冷剂液体。

该液体通过节流降压装置,大部分成为低压液体,小部分变成了低压整齐,两者一并进入蒸发器,准备再次吸热气化,为压缩机所吸入,从而完成一个蒸汽压缩式制冷循环整个循环过程主要由压缩、冷凝、节流以及蒸发四个过程组成,每个过程在不同的部件中完成,制冷剂在每个过程中的状态又各不相同,具体情况如下①压缩过程 整个循环过程中,压缩机骑着压缩和运输制冷剂蒸汽并造成蒸发器中低压和冷凝器中高压的作用,是整个系统的心脏,制冷循环的压缩过程是在压缩机中完成的；压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的压力为p0,温度为t0的制冷剂蒸汽,将它压缩成为pk的过热蒸汽,并输送到冷凝器中在这个过程中,压缩机需要做功②冷凝过程 冷凝器是制冷系统中输出热量的设备,冷凝过程是在冷凝器中完成的,在压力pk下,来自于压缩机的制冷剂过热蒸汽在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸汽,然后再逐渐被冷却成液体,来自于压缩机的制冷剂过热蒸汽在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸汽,然后再逐渐被冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝是放出的热量床给冷却介质〔通常是水或空气〕在冷凝过程中,与冷凝压力pk相对应的冷凝温度tk一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过节流装置进入蒸发器。

③节流过程 冷凝器冷凝得到的高压制冷剂液体不能直接进入低温低压的蒸发器利用饱和压力与饱和温度一一对应的原理,降低制冷剂液体压力可以降低制冷剂液体的温度当制冷剂液体经过节流装置〔膨胀阀、毛细管等〕时,制冷剂压力由pk降到p0,温度有tk降至t0,部分液体气化所以离开膨胀阀的制冷剂为温度为t0的两相混合物进入蒸发器④蒸发过程蒸发器是制冷系统中冷量输出设备,蒸发过程是在蒸发器中完成的,在蒸发器中,来自膨胀阀的两相混合物在压力p0和温度t0下蒸发,从被冷却介质中吸取它所需要的汽化热,从而达到制取冷量的目的在蒸发过程中,与蒸发压力p0相对应的蒸发温度t0一定要低于被冷却介质的温度2.12蒸汽压缩式理论制冷循环在压焓图上的表示用热力状态图来研究整个循环,不仅可以直观的看到循环中各过程的状态变化及其特点,而且还能使问题得到简化如图2-3所示利用压焓图不仅可以研究制冷循环的每个过程,而且可以了解各过程之间的关系,同时还可以利用㏒p-h图进行制冷循环的热力计算因为循环的各过程与热量的变化均可用焓值得变化来加以计算㏒p-h图以压力的对数值㏒p为纵坐标,焓值h为横坐标图中包含如下容一点:临界点C三区：液相区、两相区、气相区五态：过冷液体状态、饱和液体状态、过热蒸汽状态、湿蒸气状态。

八线：等压线p、等焓线h,饱和液体线x=0,饱和蒸气线x=1,无数条等干度线x,等熵先s,等比体积先v,等温线t如图2-3所示,临界点C的左包络线为饱和液体线,线上任意一点代表一个饱和液体状态,对应的干度x=0；临界点C的右包络线为饱和蒸汽线,线上任意一点代表一个饱和蒸汽状态,对应的干度x=1饱和液体线和饱和蒸汽线将整个区域划分称为三个区：饱和液体线左边的是液相区,饱和蒸汽线右边的是气相区,该区处于湿蒸气状态等压线为水平线,等焓线为垂直线,等温线在液体去机会为垂直线；两相区是水平线,在气相区为右下方弯曲的倾斜线；等熵先为向右上方弯曲的倾斜线等比体积线为向右上方弯曲的倾斜线,较等熵线平坦；等干度线只存在于两相区,其方向大致与饱和也体现或饱和蒸汽线相近,视干度大小而定 为缩小图面尺寸,纵坐标是压力的对数值㏒p来绘制的,有时还将湿蒸气区中间的,在实际计算中用不到的部分去掉,使图形更为紧凑在温度t、压力p、比体积v、比焓h、比熵s、干度x等参数中,只要知道其中任何两个状态参数,就可以再㏒p-h涂上确定过热蒸汽或过冷液体的状态点,从而在图中读出该状态下的其他参数对于饱和状态的蒸汽和液体,则只需知道一个状态参数,就可根据其干度x=1或x=0的特点,在图中确定其状态点。

现将图1-2所示的蒸汽压缩式制冷循环的各工作过程,表示在压焓图上,如图2-4所示制冷理论循环管中的各状态点及各个过程如下图2-4a． 过程线2-2表示等熵压缩过程,压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk点1表示制冷剂进入压缩机的状态,它对应于蒸发温度的饱和蒸气,根据压力与饱和温度的对应关系,该带你位于蒸发压力p0的等压线与饱和蒸气线的交点上；点2表示制冷剂出压缩机是的状态,也是进制冷器时的状态,该点可通过1点的等熵线和冷凝压力1点的等熵线和冷凝压力pk的等压线的交点来确定由于压缩机过程中外界对制冷剂做功,制冷剂温度升高,因此点2表示过热蒸汽状态b． 过程线2-3表示制冷剂在冷凝器中的冷却〔2-2ˊ〕过程和冷凝〔2ˊ-3〕过程点3表示制冷剂出冷凝器是的状态,它是与冷凝器温度tk所对应的饱和液体整个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的,进入冷凝器的过热蒸汽首先将部分热量放给冷却介质,在等压下冷却成饱和蒸气〔点2ˊ〕然后再在等压、等温条件下继续放出热量,直至最后冷凝成饱和液体〔点3〕因此,压力为。