112 冷热概要-蒸气压缩式制冷 蒸气压缩式制冷装置构成:基本构成如下图所示。 由图可见,构成装置的基本部件及其功能为: ●压缩机(compressor):消耗电能,把吸入的低温低压制冷剂蒸气(如1.2atm、-25℃)压缩为高温高压制冷剂蒸气(如10atm、90℃)。 ●冷凝器(condenser):接收压缩机排入的高温高压制冷剂蒸气,制冷剂蒸气在冷凝器中等压下先降温放热,再等温等压冷凝放热(热能排入环境),出冷凝器的制冷剂变为高压中温制冷剂液体(如10atm、40℃)。 ●节流阀(也称膨胀阀,expansion valve):高压中温制冷剂液体在流经膨胀阀过程中,变为低温低压湿蒸气(如1.2atm、-25℃、制冷剂湿蒸气干度0.2),且制冷剂的焓在进出节流阀前后不变。 ●蒸发器(evaporator):低温低压制冷剂湿蒸气(如1.2atm、-25℃、干度0.2)在蒸发器中等温等压蒸发汽化吸热制冷,出蒸发器时变为低温低压制冷剂蒸气(如1.2atm、-25℃),再进入压缩机开始下一个循环。 蒸气压缩式制冷的基本理论循环:在温-熵图上的表示如下图所示。 ●四个状态点 1-饱和蒸气(低温、低压),出蒸发器、进压缩机的制冷剂状态点。 2-过热蒸气(高温、高压),出压缩机、进冷凝器的制冷剂状态点。 3-饱和液(中温、高压),出冷凝器、进膨胀阀的制冷剂状态点。 4-湿蒸气(低温、低压),出膨胀阀、进蒸发器的制冷剂状态点。 ●四个过程 1→2 压缩过程:制冷剂等熵升压升温,消耗电或功; 2→3 排热过程:制冷剂等压降温放热、等压冷凝放热; 3→4 节流过程:制冷剂等焓降压降温; 4→1 吸热制冷过程:制冷剂等压蒸发吸热。 性能指标 制冷量: QE=m(h1-h3) 压缩机功率: P=m(h2-h1) 制冷系数: COPR=QE/P =(h1-h3)/(h2-h1) 式中,QE为制冷量,kW;P为压缩机功率,kW;COPR为制冷系数,无因次;m为制冷剂质量流量,kg/s;h1为进压缩机(出蒸发器)的焓,kJ/kg;h2为出压缩机(进冷凝器)的焓,kJ/kg;h3为出冷凝器(进膨胀阀)的焓,kJ/kg。 思考与练习 某蒸气压缩式制冷装置,制冷剂进压缩机的焓为397kJ/kg,出压缩机的焓为432kJ/kg,出冷凝器的焓为287kJ/kg,制冷剂的质量流量为0.03kg/s,则: (1)在温-熵图上画出基本理论循环并简述其工作过程; (2)计算装置的制冷量、压缩机功率和制冷系数; (3)分析提高装置制冷系数的措施。 |
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