6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷机所消耗的理论功率 N T G W S KW
制冷系数
q0 H1 H4 WS H2 H1
Ø 制冷剂的选择：
蒸发潜热要大；蒸发压力要低且相应的饱和蒸 汽压大于大气压力，常温下冷凝压力要低；较高的 临界温度和较低的凝固温度；较强的化学稳定性。
6.4制冷循环
6.4.1
蒸汽压缩制冷循环
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
TH
3
2
TL
4
1
0
S4
S1
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
QQ H0Q0THS1TL S4S1TS L4S 1S4
TL THTL
Ø 讨论：仅是工质温度的函且 数最 ，大； TL一定时， TH ， ，功耗增加； TH一定时， TL ， ，功耗越大； 液体在膨胀机内膨能 胀实 不现。
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
冷凝器 2
3
冷却水QH
节 流 阀
解
Q
吸
器
换热器
4
蒸发器
吸
收
1
器
Q0
冷却水
泵
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数
ξ表示
Q0 Q
Ø 如：氨-水吸收制冷循环中压力：再生器压力由 冷凝器中氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液 氨蒸发压力决定；温度：再生和吸收温度分别由热 源和冷却水温度决定。即分别由其他给定条件决定， 因此浓、稀氨水的浓度不能随意变动。
作功，等熵过程； 4-6：等温可逆吸热过程。
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程的制冷系数ε
从低循温环物过体程吸（ 消收制 耗的冷 的热 W 量 净 QN 0量） 功
根据热力学第 H一 QW 定S 律
循环过 dH 程 Qi Wi 0
WNWi Qi QHQ0 QHTHS4S1 Q0 TLS1S4
4 0
P2 2
P1
1
S
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3-4：饱和液体的节流膨胀过程，为等焓过程。 其余同逆卡诺循环。
Ø 制冷系数ε
装置的制冷能力：
q0 H1H4 Q0 Gq0KJh1 功耗：G制冷剂的循 Kgh 环 1 量
W S H 2 H 1K K J 1 g
6.4制冷循环
Ø 吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数
ξ表示
Q0 Q
Ø 氨-水吸收制冷循环压力：再生器压力由冷凝器 中氨冷凝温度决定，吸收器压力由蒸发器液氨蒸发 压力决定；温度：再生和吸收温度分别由热源和冷 却水温度决定。即分别由其他给定条件决定，因此 浓、稀氨水的浓度不能随意变动。
Ø 优点：直接利用热能，且品位较低。
冷 却
6
器器
7 5
节流阀
2
1
T
中
低
压
压
蒸
蒸
发
发
器
器
8 节流阀
5
7
6
8
0
P2 P2’
4
2 2’ P1 3
1
S
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
4. 复迭式压缩制冷循环
若蒸发压力过低或制冷剂凝固温度的限制， 不可能获得更低的低温，可采用复迭时制冷循环。 为多个单级压缩制冷循环的串联操作。如石油裂 解分离中广泛采用的氨-乙烯复迭式制冷，乙烯在 蒸发器中可提供-1000C的低温。
气 温 调节
制冷
润滑油净化
食品储存
结晶分离
自发
Q
T low
To
OK !!
代价 (W)
制冷的实质：利用外功将热持续的从低温物 体传给高温环境介质
空气压缩制冷
消耗外功型
制冷
蒸气压缩制冷 吸收制冷
消耗内能型 蒸汽喷射制冷
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷，即根据热力学第二定律的原理， 消耗功把热量自低温物体移向高温物体并保持 低温的过程。工程上习惯把TL>173K称为普 通冷冻简称普冷，把TL<173K称为深度冷冻 简称深冷。
化工热力学制冷
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩 6.3 膨胀过程 6.4制冷循环 6.5 深度冷冻循环
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
制冷
< Tlow
保持
普
To
通 制
冷
－100℃ 深 冷
低温反应
气体液化
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
1. 逆卡诺循环-理想的可逆制冷循环
QH
3
冷凝器 2
TH
3
2
膨胀机
压缩机
4
1
蒸发器
Q0
TL
4
Hale Waihona Puke 10S4S1
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环过程： 1-2：绝热可逆压缩，P1-P2，TL-TH，消耗
外功，等熵过程； 2-3：等温可逆放热过程； 3-4：绝热可逆膨胀， P2-P1，TH-TL ，对外
的组分为吸收剂。
Ø 工质：二元溶液，如氨-水(-660C- -460C)、 水-溴化锂(0-60C)溶液等。
6.4制冷循环
吸收制冷循环
6.4.2
冷凝器 2
3
冷却水QH
节 流 阀
解
Q
吸
器
换热器
4
蒸发器
吸
收
1
器
Q0
冷却水
泵
QH
3
冷凝器 2
节流阀
压缩机
蒸发器
4
1
Q0
6.4制冷循环
6.4.2 吸收制冷循环
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
3. 多级蒸汽压缩制冷循环
为了获得较低的低温，压缩比较大时。如 氨蒸发温度248-208K时，采用两级压缩制 冷循环，低于208K时采用三级。
以两级蒸汽压缩制冷循环为例
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
高压气缸
水冷器 低压气缸
4
3 2’
高中
压间
冷 却
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环 6.4.2 吸收制冷循环 6.4.3 热泵及其应用
6.4制冷循环
吸收制冷循环
6.4.2
Ø 消耗热能，利用二元溶液中各组分蒸汽压不 同来实现制冷的。即使用在一定压力下各组分的
挥发性（或蒸汽压）不同的溶液为工质，以挥发
性大（蒸汽压大）的组分为制冷剂，而挥发性小
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
冷凝、冷却器
T
等压线
3
2
4 压缩机
(饱和l) (饱和g)
4
3
节流阀 1
等焓线
过热蒸气 2
5
5 (湿蒸汽)
1 (饱和g)
蒸发器
S
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
2. 单级蒸汽压缩制冷循环
Ø 循环的构成
QH
3
冷凝器
2
节流阀
压缩机
1 蒸发器 4
Q0
T 3
常用的制冷剂有：氨、氟氯烃、二氧化碳、 乙烷、乙烯等。
注意：1987年蒙特利尔会议上，起草制订保护 臭氧层的协议，提出限定五种氟氯烃的生产。即
R11, R12, R11,3 R11,4 R115
氟氯烃的书写：
C m H n F x C y B Zl 2 m r 2 n x y z 氟氯烃的商品名称符号书写： R B m1n1x Z