9.2蒸汽压缩制冷原理解析
11-2-1单级蒸气压缩式制冷循环
制冷循环分析和计算，常用压焓图和温熵图，其中压焓 图使用广泛。
船用压缩式制冷装置大都使用中、高温制冷剂，
高温制冷剂 标准沸点t。>0℃的制冷剂； 中温制冷剂 0℃>t。>一70℃者； 低温制冷剂 t。<一70℃者属于低温制冷剂。
如氨、氟利昂12、氟利昂22等，并多采用单级压缩。 下面就借助于压焓图来研究单级压缩制冷循环
式中： wv = w0 /v1 ——压缩机单位容积压缩功
压缩将 位 率 wv机为 容 η均和在定 积随单转值制工位速，冷况容n从量温和积式q度工压v而看条作缩变出件缸功。，而数w而压v变不有轴缩变关功机情。率的况事PQ下则实0随：与上输理λλ气、、论系压Q吸数缩0气、λ机量和总ηV单和效T
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h
25
11-2-p2-1-2蒸发温度t0变化(降低)的影响
54
tk
3
2 2´
6
6’
t´t00
1 1´
w0
w’0
单位压缩功w0
制冷剂质量流量G
P
p / p 3 k 0
时，P最大 山下东交页通解学院释吴硕
h
PT
Q0
t 温度降低 26
0
11-2-2-1-2蒸发温度t0变化(降低)的影响
问题：下列( )会使蒸发温度t0降低。
q0 q´
0
q0
Q0
过冷度 P 不变
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h
31
11-2-2-1-3过冷度和过热度的影响
p
(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响
4´ 4
pk
3
2 2´
5´ 5 过热度 q0
w0
p0 1 1´
q0 q´
0
q0
w ? 0 山东交通学院 吴硕
w0
h
w´0
R12
R22 不变(略降)
18
11-2-2-1-1 冷凝温度tk变化(升高)的影响
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响
p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
1
h
冷凝温度tk时：1-2-3-4-5-6-1 冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´-5´-6´-1
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19
11-2-2-1-1 冷凝温度tk变化(升高)的影响
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6
11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷的理论循环
过程线3—4
冷剂通过膨胀阀的节流过程
压力由pk降到po，温度由tk降到 t0，并进入两相区
节流前后制冷剂焓值不变
过程线4---1
等压气化过程
制冷剂吸取热量不断气化
向干度增大方向，直到过热蒸 气
由热力状态图和表
可确定循环中的各点参山数东交通学院 吴硕
问题：在回热器中，为什么液态冷剂能向气态冷 剂放热？ 液态冷剂流过回热器时：压力
温度 焓值 过冷度
气态冷剂流过回热器时：压力
27
11-2-2-1-2蒸发温度t0变化(降低)的影响
空
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28
11-2-2-1-3过冷度和过热度的影响
(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响
冷凝器
2’ 4
1’
回热器
4’
1
膨胀阀
5’
蒸发器山东交通学院 吴硕
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11-2-2-1-3过冷度和过热度的影响
(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响 p
4´ 4
pk
3
2 2´
5´ 5 p0 1 1´
h
无过冷过热时：1-2-3-4-5-1
有过冷过热时：1´-2´山东-交2通-学3院-吴4硕-4´-5´-5-1-1´
30
11-2-2-1-3过冷度和过热度的影响
p
(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响
4´ 4
pk
3
2 2´
5´ 5 p0 1 1´
G = Q0／q0 = Q0／(h1一h5) kg/s (6)压缩机容积流量(按吸气状
态容积计算) Vs = G ·v1= Q0 ·v1/q0 =
Q0/qv (7)压缩机的理论流量
4 e
f
mVT3/=s Vs/λ = Q0/(λ ·qv)
5
(8)压缩机的理论功率
PT＝G ·w0 kW
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c 3
2
g 1
ab
h
14
11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的 实际循环及热力计算
(9)压缩机的指示功率
pi = G ·wi
= G ·w0/ηi=PT/ ηi kW
(10)压缩机的轴功率
p = pi/ ηm = pT/(ηm ηi ) = pT/η
(11)单位轴功率制冷量
Ke=Q0/p=ε · η
(12)冷凝器的热负荷
7
11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的 实际循环及热力计算
实际循环
压缩过程是熵值增加 的多变过程
节流过程有吸热，焓 值也略有增加
制冷剂在管道、热交 换器和压缩机中流动 时存在阻力损失和热 交换
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8
11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的 实际循环及热力计算
g-1:蒸发器后到压缩机吸口 p
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2
补充内容
焓
焓是系统的状态参数，具有能量的意义。
熵
若在一可逆的微小状态变化过程中，1kg工质与外界交 换的热量为δq，工质的温度为 T，则工质熵的微小变 化量ds定义为： ds= δq/ T
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3
补充内容
t2
lgP
t1 T1>t2
等温线
X=0
临界点
X=1
S1<S2
b-c压缩机多变压缩过程
c-2压缩机排气通道和排气阀阻力损 失的过程
2-e排气管、冷却、冷凝管、和液管 流动阻力的换热过程
e-f膨胀阀中从外界吸热的节流过程
f-g蒸发器中和吸气管中流阻损失的 汽化过程
p
e f
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c
2
g 1
ab
h
11
11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的 实际循环及热力计算
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16
11-2-2 单级制冷压缩机工况和特性
制冷压缩机工况：
指决定其理论循环的温度条件：主要指蒸发温度、吸气温度、冷 凝温度、膨胀阀前过冷度。
蒸发温度
对应于蒸发压力的饱和温度
蒸发压力
由蒸发器产气量和压缩机吸气量间的质量衡决定
如库温降低，蒸发器传热不良，则蒸发量减少，p0就降低
冷凝温度
s1 s2
等熵线
过
干度线
冷
液
比容线
体
区
饱和蒸气线
过
等压线
热 等温线
湿蒸气区
干
蒸
汽
区
压焓图
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h
4
11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷的理论循环
1、理论循环假设；
(1)压缩过程不存在换热和流阻等不 可逆损失
等熵过程
(2)制冷剂流过热交换器和管路时没 有阻力损失
等压过程
(3)制冷系统中除热交换器外，与外 界无任何热交换，流过膨胀阀时 未作功，又无热交换
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´
单位压缩功w0
吸气比容v1 不变
t0 1
w0
h
w0 ‘
wv 制冷系数 q 0
P
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w0
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11-2-2-1-1 冷凝温度tk变化(升高)的影响
问题：下列( )会使冷凝温度tk增高。
A. 冷却水流量减少
B. 空气进入系统 C. 制冷装置工作时间长 D. 冷凝器换热面脏污 E. 冷却水温度降低
Qk=Qo+pi
kW
p
4 e
f 5
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c 3
2
g 1
ab
h
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11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算
问题：制冷剂由高压变为低压以(膨胀1 阀 )为分界 点。冷剂流经膨胀阀(比2焓)相等，冷剂由( 过3冷 ) 液体变成( 湿4 )蒸气。冷剂在蒸发器进口是 (湿蒸5 气)、出口是(过热6蒸气)。冷剂在蒸发器中 完全气化前是( 降7 )压( 降8 )温过程、干度( 9 ) 。 冷增剂加在压缩机吸气管中吸热流动过热度( 10 ) 、 压力增( 加11 ) ，冷剂降在低压缩机进口是( 12 )蒸气、 出过口热是( 13 )蒸气；冷过剂热在液管中流动一般是 ( 14 )压( 15 )温降过程。 升
qv = q0/vl kJ／kg
(3)等熵压缩单位理论功
wi = h2 - h1 kJ／kg
(4)理论制冷系数
ε = q0/w0 = h1-h5 / h2-h1
p
4 e
f 5
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c 3
2
g 1
ab
h
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11-2-1-2单级蒸气压缩制冷的 实际循环及热力计算
热力计算： p
(5)制冷剂的质量流量
等焓过程
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11-2-1-1单级蒸气压缩式制冷的理论循环
2、理论循环在压焓图上的表示
过程线1—2
等熵压缩过程
压力由p0提高到pk 压缩机对制冷剂作功