T
2
4
2 3
1 5
q2 w
h
q2 h1 h5 h1 h4 q1 h2 h4
1 5
s
q2 h1 h4
w h2 h1
压焓图 P-h diagram
p(MPa)
10
1
0.1
0.01 50
100
0.7 0.8 0.9 1.0kJ/(kg·K) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0kJ/(kg·K) 2.1 2.2 2.3 2.4kJ/(kg·K)
• 制冷Refrigeration循环
输入功量（或其他代价），从低温 热源取热
• 热泵Heat Pump循环
输入功量（或其他代价），向高温 热用户供热
高温环境 QH WN
QL 低温冷冻室 （a）冰箱
高温房间 QL WN
QH 低温环境 （b）热泵
制冷循环和制冷系数
Coefficient of Performance
水能用否？ 0°C以下凝固不能流动。 一般用低沸点工质，如氟利昂、氨
沸点：Ts ( p 1atm)
水 100°C R22 - 40.8°C R134a - 26.1°C THR01 - 30.18°C
蒸气压缩制冷空调装置
放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、 冷凝成高压常温的制冷剂液体
压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度
2 3
1 7
s
节流阀代替膨胀机分析
缺点：
T
1. 损失功量 h4 h6 84越陡越好
2. 少从冷库取走热量
4
2 3
h5 h6 h4 h6 面积8468
8 65
1
h4 h8 (h6 h8 )
ab
s
优面点积：a8421b.. 节省a 流掉面阀膨积开胀a度机86，，b易a设调备节简蒸化发；温利度>；弊
蒸气压缩制冷循环的计算
x=0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x=1.0
5
1R
1
p2R p2 p1R p1
s 适用于小压比大流量的叶 轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1. 无法实现 T ， 低，经济性差
2. q2=cp(T1-T4)小， 制冷能力q2 很小。
• 蒸气在两相区易实现 T • 汽化潜热大，制冷能力可能大
§ 11-2 蒸气压缩制冷循环
Vapor-compression refrigeration cycle
蒸发器中吸热量
T
q2 h1 h5 h1 h4
4
冷凝器中放热量
2 3
q1 h2 h4
1
制冷系数
5
q2
h1 h4
h1 h4 q2 s
q1 q2 (h2 h4 ) (h1 h4 ) h2 h1 w
两个等压，热与功均与焓有关 lnp-h图
lnp-h图及计算
lnp
4
q1 3
制冷系数
COP q2 q2
w q1 q2
T
cp (T1 T4 )
3
cp (T2 T3 ) cp (T1 T4 )
T2
1 T3
1
4
T1 T4
1
1
1
T2 T1
1
p2 p1
k 1
k
1
k 1 k
1
2 1
s
空气压缩制冷循环特点
• 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。
• 缺点：
1. 无法实现 T ， < C
蒸汽喷射制冷 示例 半导体制冷 热声制冷,磁制冷
§11－1 空气压缩制冷循环
冷却水
3
2
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
p
3
4
pv图和Ts图
Reversed Brayton Cycle
T
逆勃雷登循环
2
2
3
T0
1
4
1 T2
v
s
1 2 绝热压缩 s 3 4 绝热膨胀 s 2 3 等压冷却 p 4 1 等压吸热 p
COP q2
w
T0环境
卡诺逆循环 Reversed CTarnot cycleq1 w
C
q2 w
q2 q1 q2
T2 T0 T2
T0不变, T2 T2不变, T0
εC εC
1 T0 1 T2
q2 T0 T2
热泵循环和供热系数
Coefficient of Performance
COP ' q1
空气回热制冷循环
5
3R 4
回热式空气压缩制冷装置
2R 1R 1
T
3
T0 T2 3R
4
2பைடு நூலகம்
2R
5
1R
1
s
空气回热制冷与非回热的比较
吸热量（收益）： T
q2=cp(T1-T4) 不变
放热量： 相同
3
q1=cp(T2-T3) 非回热 T0 =cp(T2R-T5) 回热 T2 3R
回热＝ 非回热
4
2
2R
制冷循环
Refrigeration Cycles
本章主要内容
§ 11-1 空气压缩制冷循环 § 11-2 蒸气压缩制冷循环 § 11-3 制冷剂
本章基本知识点
• 1.熟悉空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、 制冷系数的计算及提高制冷系数的方法 和途径。
• 2.了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵 原理。
制冷循环与热泵循环
得到低温低压制冷剂
制冷剂液体吸热、蒸发、制冷
蒸气压缩制冷空调装置
4
2
5
1
1-2：绝热压缩过程 2-4：定压放热过程 4-5：绝热节流过程 5-1：定压吸热过程
蒸气压缩制冷循环
比较逆卡诺循环3467 T
4
逆卡诺 73 湿蒸气压缩
“液击”现
实际 12 既安象全，又
65
增加了单位质量
工质的制冷量71
节流阀代替了膨胀机
1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷冻 到0°C的冰所需冷量。
水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨=3.86 kJ/s
制冷循环种类
Refrigeration Cycle
空气压缩制冷
压缩制冷 Gas compression
蒸气压缩制冷
Vapor-compression
吸收式制冷
制冷循环 吸附式制冷
2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不 能太大， q2 很小。
若(T1-T4)
3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小，
• 压缩空气制冷想提高制冷能力，空气的 流量就要很大，如应用活塞式压气机和 膨胀机，不经济。
• 那么怎么改善这点呢？
• 利用回热原理并采用叶轮式压气机和膨 胀机，去改善压缩空气制冷的主要缺点。
w
卡诺逆循环
T
' C
q1 w
q1 q1 q2
T1 T1 T0
T1不变, T0 T0不变, T1
εC εC
1 1 T0 T1
T1 w T0
T2
s
制冷能力和冷吨
Cooling Capacity and Ton of Refrigeration
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。