气；离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体 • 除膨胀阀产生节流降压外，制冷剂在设备管道内的流动没有流动阻
力损失（即没有压力降），同时与外界环境没有热交换
• 节流过程为绝热的焓值不变过程（Isenthalpic process）
2、理论制冷循环在温-熵图和压-焓图上的表示
冷 凝 器
节 流 阀
3.1 单级蒸气压缩式制冷循环
3.1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环
• 分析单级蒸气压缩式制冷循环的理论循环（Ideal Single-Stage Cycle）的目的是 运用热力学原理对制冷循环内在联系和外部影响，进行的理论分析， 是制冷系统安装、调试、运行管理和维护的理论基础。它对制冷循 环的能量转换及转换后效率进行的理论分析，是制冷系统能否节能、 环保、可持续发展的理论根据
蒸发，从而完成了一个制冷循环。
Qk W
Qo
Qk
冷凝器
节流阀
压缩机
W
蒸发器
Qo
Qk
高压、饱和液体
高压、过热蒸气
Condenser
Expansion Valve
Compressor
W
Evaporator
低压、气液两相
低压、低温蒸气
Qo
• 单级蒸气压缩式制冷循环工作过程如下
• 制冷剂在蒸发器内，在压力 po、温度 to 下沸腾， to低于被冷物体的温度。 压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽，并将它压缩到冷凝压力pk，然后送 往冷凝器，在 pk 压力下等压冷凝成液体，同时，制冷剂放出冷凝热量，并
• 在制冷系统中，我们将制冷剂在低压下蒸发的容器，称为蒸发器
（evaporator） ，蒸发器是热交换设备，其作用是将蒸发
器外被冷却对象的热量传递给蒸发器内制冷剂，制冷剂（在低温低 压下）相变吸热而使被冷却对象的温度降低 • 从蒸发器内源源不断地抽出制冷剂气体的装置称为制冷压缩机
（refrigerant compressor） ，其作用之一是不断地
将完成了吸热过程而汽化的制冷剂蒸气从蒸发器中抽吸出来，使蒸 发器维持低压状态，便于蒸发吸热过程能继续不断地进行下去
W
Qo
Qk
• •
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剂过时 再低温和
蒸压抽 送压低压
有热交换
• 冷凝、蒸发过程均为定压过程（Isobaric process） ，没有传热温差。 即制冷剂的冷凝温度（Condensing temperature）等于环境介质 （空气或水）温度；制冷剂的蒸发温度（Evaporating temperature）
等于被冷却对象温度；且各温度均为定值 • 离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸
• 鉴于实际的制冷循环是一个动态且复杂的循环过程，不便于定性和 定量分析，我们将从简单但符合实际规律的理论制冷循环入手，用 热力学理论对其进行透彻的分析和计算，在此基础上再修正复杂、 多变的实际制冷循环，指导实际制冷循环的应用，使之更有效、更
1、理论制冷循环的假定条件
• 压缩过程为等熵过程（Isentropic process ），即压缩过程与外界没
第三章 蒸气压缩制冷循环
3.0 预备知识
• 在普通制冷温度范围内，蒸气压缩式制冷是占主导地位的制冷方式，它属于液体蒸 发制冷
• 液体蒸发制冷的特征是：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
• 液体蒸发制冷构成循环的四个基本过程是： • 制冷剂液体在低压（低温）下蒸发，成为低压蒸气； • 将该低压蒸气提高压力成为高压蒸气； • 将高压蒸气冷凝，使之成为高压液体； • 高压液体降低压力重新变为低压液体，从而完成循环。
压 缩 机 电 动 机
蒸 发 器
T 冷凝
冷却
统称为“冷凝”
2
节流
4 T K
3
压缩
5 T o
1
x ＝ 0
蒸发
x ＝ 1
S
l g P
冷凝过程Condensation
Process
节流过程Throttle
Process
x＝0
4
P K
5
P o
x1＝
32 1
压缩过程
Compression Process
蒸发过程
Evaporation Process
h
• 点 1 表示制冷剂进入压缩机的状态它是对应于蒸发温度 to 下的饱和 蒸气，该点位于等压线 po 与饱和蒸气线的交点上
• 值得一提的是，冷凝器内制冷剂蒸气变为制冷剂液体的过程中，压 力是不变的仍为高压
• 高压常温的制冷剂液体不能直接送入低温低压的蒸发器。我们将再
一次利用饱和压力（saturation pressure）与饱和温度一一对应原理，
降低制冷剂液体的压力，从而降低制冷剂液体的温度。将高压常温
的制冷剂液体通过降压装置——膨胀阀（又称节流阀，expansion valve，throttle valve ），得到低温低压制冷剂，再送入蒸发器吸热
• 上述四个过程中，①是制冷剂从低温热源吸收热量的过程；③是制冷剂向高温 热源排放热量的过程；②是循环的能量补偿过程。
• 能量补偿的方式有多种，所使用的补偿能量形式相应的也有所不同。如果该过 程的能量补偿方式是用压缩机对低压气体做功，使之因受压缩而提高压力，那 么，这种制冷方式便称之为蒸气压缩式制冷循环（vapor compression refrigeration cycle）
传给冷却介质（通常是水或空气）
• 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
体通过膨胀阀或节流元件进入蒸发器
• 当制冷剂通过膨胀阀时，压力从 pk 降到 po ，少部分液体气化，极大部分剩 余液体的温度降至 to，这部分液体在蒸发器中蒸发，并从被冷却的物体中吸
取它所需要的蒸发热。而气化的这部分蒸汽称为闪发蒸汽，在它被压缩机吸 入之前几乎不再起吸热作用
气缩出 往的压力
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• 冷凝器（Condenser）也是一个热交换设备，作用是利用环境冷却介
质空气或水，将来自制冷压缩机的高温高压制冷剂蒸气的热量带走， 使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。