第十一章 制冷循环
空调
冰箱
冷藏柜
压缩器
冷凝器
毛细管
蒸发器
12－1 概况
本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环的
特点，各参数的变化关系及计算热量、功量和
效率。
制冷装置
能够维持物体温度低于 周围环境温度的设备。
高温热源
放热Q0
制冷 装置
Wnet
制冷循环是一种逆向循环。
吸热Qc
低温热源
经济性指标最高的逆向循环是逆向卡 诺循环。通常制冷循环以环境为高温热源
常见制冷剂： 氨（NH3） 氟里昂（氯氟烃，含氢氯氟烃） CFC12(R12)、CFC11(R11) HCFC22(R22) 含氢氟代烃物质（HCFC134a）
氟利昂制冷剂对环境的破坏作用：
1. 破坏臭氧层；
2. 温室效应。
氟利昂替代物的研究成为世界热门研究课题。
12－6 热泵循环
热泵循环与制冷循环类似，差别在 于热泵是为了供暖。
w h2 h1
工程上常用
• 实际压缩蒸气制冷循环过程
12-4 制冷剂的性质
对制冷剂热力性质的要求： 1、对应装置的工作温度，要有适中的压
力； 2、在工作温度下，汽化潜热大； 3、临界温度要高于环境温度（冷凝过程可
更多利用定温排热）； 4、工质的三相点要高于循环的下限温度； 5、蒸气的比体积小，工质的传热性好。
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
过冷措施
lnp
4’ 4
5’ 5
q2 h1 h5' q1 h2 h4'
T
32 4
4’ 1
5’ 5
2 3
1
h w h2 h1 不变
s
q2 h1 h4'
热泵循环供暖系数：
' qH qL wnet
wnet
wnet
' 1
逆向卡诺循环
实际循环
• 压缩蒸气制冷循环分析
qc h1 h4 h1 h3 (h3 h4 )
q0 h2 h3
wnet q0 qc h2 h1 wc
c
qc wnet
h1 h4 h2 h1
实际循环
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
T
2
T1 T4 (T2 T3 ) (T1 T4 )
1 (T2 T3 ) 1
T1 T4
压缩空气制冷循环分析
对于可逆绝热过程1－2及3－4
T2 T1
1
p2 p1
T2 T3 T1 T4
T3 T4
p3 p4
T2 T3 T1 T4
1
p2 p1
p2 p3 p1
1
1
增压比
p4
1 (T2 T3 ) T1 T4
1
1 T3 1 T4
1
1
1
压缩空气制冷循环分析
压缩空气制冷循环
1 T4 T3 1 T3 T4
T4
逆向卡诺循环
' T1
T3 T1
T1 T4
逆向卡诺循环效率大于压缩空气制冷循环
压缩空气制冷循环分析
缺点：制冷量小
Qc qmcp (T1 T4 )
vx
v''
v0
v'
p t>ts
ts v
a
b
c
d
e
未饱和水 饱和水 湿饱和蒸气 干饱和蒸气 过热蒸气
(v, h, s)
(v, h, s) 过热度
湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x
t ts
x mv
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量
mw mv mw-湿蒸气中饱和水的质量
水的定压加热过程在p-v图和T-s图上的表示：
压缩空气制冷循环分析
原理：利用空气绝热膨胀时温度降低来获得低温。
压缩空气制冷循环分析
吸热量：qc h?1 h4 放热量：q11 h?2 h3
wwnnett wwCCwEwE (h2? h1) (h3 h4 )
(h2 h3 ) (h1 h4 ) q1 qc
qc wnet
（T1=T0），Tc为低温热源，逆向卡诺循环的制冷ຫໍສະໝຸດ 数：cqc wnet
qc q0 qc
Tc T0 Tc
工作性能参数：cop qc q0 qc
制冷循环类型：
压缩气体制冷
压缩式制冷循环
压缩蒸气制冷
吸收式制冷循环
吸附式制冷循环
蒸气喷射制冷循环
半导体制冷
12-2 压缩空气制冷循环
一、压缩空气制冷循环
回热式空气制冷循环分析
562’4’5为压缩空气制冷循环 5612345为回热式空气制冷循环 理想情况下，ab34a面积等于 cd16c面积
循环制冷量q2、放热量q1相等，
制冷系数相同
增压比减小，可采用增压比小、
流量大的叶轮式压缩机和膨胀机，
提高制冷量。
q1
q2
等压线
q1
• 回热循环优点:
1、同样制冷系数下，增压比下降，这为采 用大流量的叶轮式压气机和膨胀机提供 可能；
1. 空气的定压比热小 2. 增压比↑，制冷效率↓ 3. 活塞式压缩机和膨胀机
工质流率小
解决办法：采用流量大的叶轮式压缩机和膨 胀机，并加回热装置，可以增大制冷量。
压缩空气制冷循环分析
习题
二、回热式空气制冷循环
• 回热式空气制冷循环的原理 6－1为定压预热过程； 1－2为绝热压缩过程； 2－3为定压放热过程； 3－4为定压放热过程； 4－5为绝热膨胀过程； 5－6为定压吸热过程；
2、增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的 不可逆损失的影响减小。
12-3压缩蒸气制冷循环
压缩空气制冷循环的优点：工质容易获得、 成本低、无毒安全。
缺点：空气的比热容小，单位质量空气的制 冷量比较小；
吸热、放热均在定压下进行，偏离逆向卡 诺循环较大，经济性差。
水的定压加热过程：
p
p
p
p
t<ts
ts
ts
临界点 饱和蒸汽线 饱和水线
• 压缩蒸气制冷循环分析
压缩蒸气制冷循环：
用低沸点物质（大气压下的沸点低于0℃） 作为工质（制冷剂），利用其在定压下汽化和凝 结时温度不变的特性实现定温放热和定温吸热， 可以大大提高制冷系数；制冷剂的汽化潜热较 大，因此制冷量大。
• 压缩蒸气制冷循环原理
• 压缩蒸气制冷循环分析 • 压缩蒸气制冷循环原理