《制冷原理与技术》教程.ppt

第一节 蒸气压缩式制冷利用制冷剂液体在气化 时（蒸发时）产生的吸热效 应，达到制冷目的 液体蒸发制冷的特征液体蒸发制冷构成循 环的四个基本过程是：①制冷剂液体在低压（低温 ）下蒸发，成为低压蒸气②将该低压蒸气提高压在普 通高压蒸气③将高压蒸气冷凝，使之成 为高压液体④高压液体降低压力重新变 为低压液体，返回到①从而完成 循环制 冷 原 理 与 技 术2.1.1 蒸气压缩式制冷循环(一) 单级蒸气压缩式制冷循环1．朗肯循环 2．劳伦茨循环 3．跨临界循环双筒型煤油燃烧器 釜式燃烧器 蒸发燃烧器 燃油喷雾燃烧器 （二）多级蒸气 压缩式制冷循环制 冷 原 理 与 技 术2.1.1 蒸气压缩式制冷循环制冷循环就是通过一定 的能量补偿，从低温热源吸 热，向高温热源排热热源 的温度决定制冷剂吸热与排 热的温度与压力，相应地决 定了制冷循环中的高低压侧 的压力比制 冷 原 理 与 技 术(一) 单级蒸气压缩式制冷循环容积式压缩机的单级压比受压缩 机容积效率和压缩终了温度的制约通常被限制在8～10离心式压缩机的单级压缩比受工质 分子量大小与叶轮的周边速度制约通常被限制在 2～4制 冷 原 理 与 技 术1．朗肯循环单级蒸气压缩制冷的典型循环空调、制冷、食品冷藏温度范围 大量使用的循环基本朗肯循环有回热的朗肯循环制 冷 原 理 与 技 术图2-1 基本朗肯循环循环T—S图：1—2 压缩过程 2—3 冷却冷凝过程3—4 节流过程 4—1 蒸发吸热过程 朗肯循环图例TS1243制 冷 原 理 与 技 术图2-2 有回热的朗肯循环 T—S图： 1‘—2 压缩过程 2—3 冷凝过程 3—3’ 液体过冷过程 3＇—4 节流过程 4 —1 蒸发过程 1—1＇ 吸气过热过程TS1’243’31制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术2．劳伦茨循环朗肯循环的主要特 征循环中的两个相变过程变成伴 随有降温的定压凝结和伴随有升温 的定压蒸发。

有两个定压定温的相变过程与纯 质制冷剂及共沸混合制冷剂的压力特 性相适应劳伦茨循环制 冷 原 理 与 技 术劳伦茨循环图例图2-3 劳伦茨循环 TS1243制 冷 原 理 与 技 术3．跨临界循环将CO2作为制冷剂用于空调制冷 的温度范围时，由于CO2的临界温度 低（仅30℃），排热将在超临界区进 行而吸热则在临界点以下进行，整 个循环跨越临界点定义制 冷 原 理 与 技 术图2-4 CO2跨临界循环 1—2压缩过程；2—3气体冷却过程； 3—4气体冷却过程；4—5节流过程； 5—6蒸发过程；0—1气体过热过程 TS1265304制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术（二）多级蒸气压缩式制冷循环单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的 冷凝压力是由环境介质（如空气或水）温 度所决定在一定的冷凝温度下蒸发温度的降低冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大压缩比pk / po变大制 冷 原 理 与 技 术单级压缩循环所能达到的最低制冷温度 是有限的通常，最低只能达到-40℃左右原因:受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制我国活塞式制冷压缩机标准 GB10875--89中规定了不同制冷机 使用温度在高温、中温和低温的 不同温度范围。

制 冷 原 理 与 技 术单级蒸气压缩活塞式制冷机，压 缩比一般不超过10当蒸发温度过低 ，超出极限使用条件时会带来如下问 题： (1)压缩比增大时压缩机的输气系数λ大为 降低，压缩机的输气量及效率显著下降2)压缩机排气温度过高，使润滑油的粘 度急剧下降，影响压缩机的润滑当排 气温度与润滑油的闪点接近时，会使润 滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象 制 冷 原 理 与 技 术所以，为了获得比较低的温度（ －40～－70℃），同时又能使压缩机的 工作压力控制在一个合适的范围内，就 要采用多级压缩循环3)制冷剂节流损失增加，单位质量 制冷量及单位容积制冷量下降过大， 经济性下降制 冷 原 理 与 技 术采用哪一种型式有利则与制冷剂种类、制 冷剂容量及其它条件有关常用的组成型式有 ：1.一级节流、中间完全冷却的两 级压缩制冷循环 （如图2-5 所示） 2.一级节流、中间不完全冷却的 两级压缩制冷循环（如图2-6所示） 3.两级节流、中间完全冷却的两 级压缩制冷循环 （如图2-7 所示） 4.两级节流、中间不完全冷却的 两级压缩制冷循环（如图2-8 所示） 5.两级节流、具有中温蒸发器的 中间完全冷却两级压缩制冷循环（如图2-9 所示）制 冷 原 理 与 技 术图2-5 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环( a ) 流程图 b ) lgp-h图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术图2-6 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术图2-7 两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术图2-8 两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术图2-9 两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术（四）复叠式蒸气压缩式制冷循环由两个（或数个）不同制冷剂工 作的单级（也可以是多级）制冷系统 组合而成。

定义制 冷 原 理 与 技 术最低蒸 发发温度制冷剂剂制冷循环环型式-80℃R22-R23R22单级单级 或两级压缩级压缩 —R23单级压缩组单级压缩组 合的复叠 式循环环R507-R23R507单级单级 或两级压缩级压缩 —R23单级压缩组单级压缩组 合的复叠 式循环环R290-R23R290两级压缩级压缩 —R23单级压缩组单级压缩组 合的复叠式循环环-100℃R22-R23R22两级压缩级压缩 —R23单级单级 或两级压缩组级压缩组 合的复叠 式循环环R507-R23R507两级压缩级压缩 —R23单级单级 或两级压缩组级压缩组 合的复叠 式循环环R22-R1150R22两级压缩级压缩 —R1150单级压缩组单级压缩组 合的复叠式循 环环 R507-R1150R507两级压缩级压缩 —R1150单级压缩组单级压缩组 合的复叠式循 环环 -120℃R22-R1150R22两级压缩级压缩 —R1150两级压缩组级压缩组 合的复叠式循 环环 R507-R1150R507两级压缩级压缩 —R1150两级压缩组级压缩组 合的复叠式循 环环 R22-R23-R50R22单级压缩单级压缩 —R23单级压缩单级压缩 —R50单级压缩组单级压缩组 合的复叠式循环环R507-R23-R50R507单级压缩单级压缩 —R23单级压缩单级压缩 —R50单级压缩组单级压缩组 合的复叠式循环环制 冷 原 理 与 技 术1.两个单级压缩循环组成的复 叠式制冷机 高温压缩机冷凝器节流阀冷凝蒸发器高温系统制冷剂R23制 冷 原 理 与 技 术压缩机冷凝蒸发器回热器节流阀蒸发器膨胀容器组成低温系统制冷剂R22制 冷 原 理 与 技 术图2-10 由两个单级系统组成的复叠式制冷机a) 制冷循环系统 b) T-s图制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术2.一个两级压缩循环和一个单 级压缩循环组成的复叠式制冷机 高温部分一级节流中间不完全冷却节流前液体过冷带回热的两级压缩循环制 冷 原 理 与 技 术R22或R507低温部分带回热的单级压缩循环制冷剂低温高温最低蒸发温度可达-110℃R23或R1150制 冷 原 理 与 技 术图2-11 高温部分为两级压缩循环、低温部分为单级压缩 循环组成的复叠式制冷循环系统原理图a1—低温部分压缩 机 a2—高温部分低压级压缩机 a3—高温部分高压级压缩 机b—冷凝器 c1、c2、c3—节流阀 d—蒸发器 d12冷凝- 蒸发器e1—低温部分气-液热交换器 e2—高温部分气-液热 交换器 f—高温部分中间冷却器制 冷 原 理 与 技 术图2-12 高温部分为两级压缩循环、低温部分为 单级压缩循环组成的复叠式制冷循环lgp-h图 (a) 高温部分 (b) 低温部分制 冷 原 理 与 技 术3.三个单级压缩循环组成的复叠 式制冷机循环中温高温低温中温 R23高温 R22或R507低温 R50、R1150或R170制冷剂最低蒸发温度可达－120℃～－140℃制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术制 冷 原 理 与 技 术开式 半开式4.用CO2作为第二制冷剂的复叠式制冷机二氧化碳液体干冰冷凝节流降压制冷机制 冷 原 理 与 技 术图2-14 CO2的压力—焓示意图 制 冷 原 理 与 技 术图2-15 生产干冰的复叠式循环原理图及温熵图 (a) 系统原理图 (b) T-S 图制 冷 原 理 与 技 术。