蒸汽压缩式制冷循环原理及计算

新宇维修资料 2017-07-27

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1、单级蒸汽压缩式制冷系统的组成

压缩机：制冷系统的“心脏”，压缩和输送制冷剂蒸气。
冷凝器：输出热量，冷却制冷剂。
节流阀：节流降压，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器：吸收热量（输出冷量）从而制冷。

2、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算

图上各线段代表循环的不同过程

1－2：压缩机中的等熵（绝热）压缩过程。
2－3：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程。
3－4：节流阀内的等焓节流过程。
4－1：蒸发器内的吸热等压气化过程。

1.制冷压缩机

2.冷凝器

3.蒸发器

4.节流阀

状态点的确定

1点：Po等压线与x=1蒸气干饱和线交点
2点：Pk等压线与s1等熵线交点
3点：Pk等压线与x=0液态饱和线交点
4点：Po等压线与h3等焓线交点

3、单级蒸汽压缩式制冷理论循环热力计算

(1)单位质量制冷量q0 kJ/kg q0=h1- h4

(2)单位容积制冷量qv kJ/m3 qv= q0/v1=(h1-h4)/v1

(3)单位质量耗功率w kJ/kg w=h2-h1

(4)单位冷器热负荷qk kJ/kg qk= h2-h3

(5)理论制冷系数ε ε=q0/w=(h1-h4)/ (h2-h1)

(6)制冷剂质量流量qm kg/s qm =Q0/q0

(7)压缩机的理论耗功率N= qm w= qm(h2-h1) kW

(8)冷凝器总负荷Qk kW Qk = qm qk= qm(h2-h3)

例题：
某单级蒸汽压缩式制冷循环系统，设定总制冷量Q0=100Kw,在空调工况下工作。采用R22作制冷剂时，试做理论循环的热力计算。

解：
在空调工况下工作，蒸发温度t0=5℃,冷凝温度tk=40 ℃R22的压焓图得：

计算结果
4、工况变化对运行特性的影响
压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等。
工况参数对制冷工作的影响：制冷压缩机的制冷量，制冷压缩机的轴功率。

其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响

有害过热：
发生在蒸发器后的吸气管中的过热过程，装置的q0未增加，Q0和下降。

回热循环：
利用气液换热器(回热器)使膨胀阀节流[Throttle]前的冷剂液体与压缩机吸入前的冷剂蒸气进行热量交换，使液体过冷、气体过热的工作循环。

4、实际制冷循环的特点
1、压缩过程非等熵，并伴有吸热和放热。
2、系统存在节流损失：吸、排气阀、节流阀等。
3、存在传热温差，过程不可逆。
4、改善循环：吸气过热和过冷节流、回热循环。
5、系统存在流动损失。
6、系统存在不凝性气体。

实际制冷过程描述

1’-1”吸气管过热,流动损失。
1”-10吸气阀节流。
10-2’先吸热压缩,后放热压缩。
2’-2”排气阀节流。
2”-20排气管放热冷却。
20-3冷凝放热。
3-3’供液管液体过冷,流动损失。
3’-4’节流过程中,制冷剂降温降压对外吸热增焓。
4’-1’蒸发制冷。