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蒸汽压缩式制冷循环原理及计算


1、单级蒸汽压缩式制冷系统的组成



压缩机: 制冷系统的“心脏”,压缩和输送制冷剂蒸气。

冷凝器: 输出热量,冷却制冷剂。

节流阀: 节流降压,并调节进入蒸发器的制冷剂流量。

蒸发器: 吸收热量(输出冷量)从而制冷。




2、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算


图上各线段代表循环的不同过程


1-2:压缩机中的等熵(绝热)压缩过程。

2-3:冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程。

3-4:节流阀内的等焓节流过程。

4-1:蒸发器内的吸热等压气化过程。



1.制冷压缩机


2.冷凝器


3.蒸发器


4.节流阀


状态点的确定


1点:Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点

2点Pk等压线与s1等熵线交点

3点Pk等压线与x=0液态饱和线交点

4点:Po等压线与h3等焓线交点


3、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算



(1)单位质量制冷量q0    kJ/kg   q0=h1- h4


(2)单位容积制冷量qv    kJ/m3  qv= q0/v1=(h1-h4)/v1


(3)单位质量耗功率w     kJ/kg    w=h2-h1


(4)单位冷器热负荷qk    kJ/kg    qk= h2-h3


(5)理论制冷系数ε   ε=q0/w=(h1-h4)/ (h2-h1)


(6)制冷剂质量流量qm  kg/s    qm =Q0/q0


(7)压缩机的理论耗功率N= qm w= qm(h2-h1)    kW


(8)冷凝器总负荷Qk   kW  Qk = qm qk= qm(h2-h3)


例题:

某单级蒸汽压缩式制冷循环系统,设定总制冷量Q0=100Kw,在空调工况下工作。采用R22作制冷剂时,试做理论循环的热力计算。


解:

在空调工况下工作,蒸发温度t0=5℃,冷凝温度tk=40 ℃R22的压焓图得:



计算结果

4、工况变化对运行特性的影响

压缩机的工况:决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等。

工况参数对制冷工作的影响:制冷压缩机的制冷量,制冷压缩机的轴功率。








其他条件不变,供液过冷度、吸气过热度的影响







有害过热:

发生在蒸发器后的吸气管中的过热过程,装置的q0未增加,Q0和下降。


回热循环:

利用气液换热器(回热器)使膨胀阀节流[Throttle]前的冷剂液体与压缩机吸入前的冷剂蒸气进行热量交换,使液体过冷、气体过热的工作循环。




4、实际制冷循环的特点

1、压缩过程非等熵,并伴有吸热和放热。

2、系统存在节流损失 :吸、排气阀、节流阀等。

3、存在传热温差,过程不可逆。

4、改善循环:吸气过热和过冷节流、回热循环。

5、系统存在流动损失。

6、系统存在不凝性气体。 


实际制冷过程描述



1’-1”吸气管过热,流动损失。

1”-10吸气阀节流。

10-2’先吸热压缩,后放热压缩。

2’-2”排气阀节流。

2”-20排气管放热冷却。

20-3冷凝放热。

3-3’供液管液体过冷,流动损失。

3’-4’节流过程中,制冷剂降温降压对外吸热增焓。

4’-1’蒸发制冷。


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