空调用制冷技术.ppt

1、空调用制冷技术空调用制冷技术建环教研室建环教研室绪论绪论内内 容容 提提 要要一、制冷技术的相关概念一、制冷技术的相关概念二、制冷技术的分类二、制冷技术的分类三、制冷技术的应用三、制冷技术的应用四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程五、制冷技术的主要内容五、制冷技术的主要内容六、本课程的主要内容六、本课程的主要内容一、制冷技术的相关概念一、制冷技术的相关概念制冷：制冷：通过通过人工人工的方法，把某物体或某空间的方法，把某物体或某空间的温度降低到的温度降低到低于低于周围环境的温度，并使周围环境的温度，并使之之维持维持在这一低温的过程在这一低温的过程(技术）。技术）。注意：注意：1 1、制冷

2、与冷却的区别、制冷与冷却的区别一、制冷技术的相关概念一、制冷技术的相关概念制冷剂：制冷剂：制冷机使用的工质制冷机使用的工质制冷循环：制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程热力过程制冷机：制冷机：机器（如压缩机）和设备（如换热器）机器（如压缩机）和设备（如换热器）制冷设备：制冷设备：换热器及辅助设备（如：油分离器）换热器及辅助设备（如：油分离器）制冷装置：制冷装置：制冷机制冷机+消耗冷量的设备（如速冻冷消耗冷量的设备（如速冻冷库、电冰箱等）库、电冰箱等）二、制冷技术的分类二、制冷技术的分类普通制冷普通制冷：t t-100-100 深度制冷深度制冷：10

3、0 100 t t200200低温制冷低温制冷：-200-200 t t-268.95-268.95 超低温制冷超低温制冷：t t268.95268.95空调用制冷技术属于普通制冷。空调用制冷技术属于普通制冷。三、制冷技术的应用三、制冷技术的应用l在商业及人民生活方面在商业及人民生活方面舒适性空调舒适性空调食品的冷藏链：易腐食品的生产、运输、销售、贮存食品的冷藏链：易腐食品的生产、运输、销售、贮存l在工业生产中在工业生产中工艺空调：满足生产工艺、设备需要。如精密仪器制造、工艺空调：满足生产工艺、设备需要。如精密仪器制造、计量计量(恒温恒湿恒温恒湿),),电子工业电子工业(洁净度洁净度)，纺织，

4、纺织业业(湿度湿度)化学工业化学工业:借助于制冷，使气体液化、混合气分离，带走借助于制冷，使气体液化、混合气分离，带走 化学反应中的反应热。化学反应中的反应热。三、制冷技术的应用三、制冷技术的应用l航空、航天和国防工业中航空、航天和国防工业中液体燃料：氧、氢、天然气等液体燃料：氧、氢、天然气等人工气候室人工气候室:l在建筑行业中在建筑行业中冻土法：在挖掘矿井、隧道、建造江河堤坝时，或者在冻土法：在挖掘矿井、隧道、建造江河堤坝时，或者在 泥沼、沙水中掘进时，采用冻土法保持工作泥沼、沙水中掘进时，采用冻土法保持工作 面，避免坍塌和保证施工安全。面，避免坍塌和保证施工安全。三、制冷技术的应用三、制冷

5、技术的应用l在农业中在农业中动植物的育种：低温处理、保存动植物的育种：低温处理、保存l在医药卫生中在医药卫生中冷冻医疗：切除、移植手术、细胞组织、疫苗、药品的冷冷冻医疗：切除、移植手术、细胞组织、疫苗、药品的冷 冻保存冻保存四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程天然冷时代：冰雪的贮藏二之日凿冰冲冲，三之日纳入凌阴二之日凿冰冲冲，三之日纳入凌阴 腊月里把冰砖冲冲地击捣腊月里把冰砖冲冲地击捣,正月间将冰砖块块藏地窖正月间将冰砖块块藏地窖四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开放大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开

6、放 四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程人工制冷时代（机械制冷技术从工业革命始人工制冷时代（机械制冷技术从工业革命始）1、1755年英国人库伦（年英国人库伦（William Cullen）的贡献：）的贡献：17481748年，观察到乙醚的蒸发会引起温度下降年，观察到乙醚的蒸发会引起温度下降;17551755年在真空罩下制得少量冰，提出了年在真空罩下制得少量冰，提出了“液体蒸发制冷液体蒸发制冷”，标志人工制冷的开始。标志人工制冷的开始。乙醚蒸发制冰乙醚蒸发制冰2、英国人布拉克（、英国人布拉克（Black）的贡献：）的贡献：发展了气液相变和潜热方面理论发展了气液相变和潜热方面理论四、制冷技

7、术的发展历程四、制冷技术的发展历程3、1834年美国人波尔金斯年美国人波尔金斯(jacob Perkins)的贡献：的贡献：造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机造出了第一台以乙醚为工质的蒸气压缩式制冷机 ，并正式申，并正式申请了英国第请了英国第66626662号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的号专利。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型。雏型。4、1844年美国人戈里年美国人戈里(John Gorrie)的贡献：的贡献：造出了第一台空调器，并于造出了第一台空调器，并于18511851年获得美国专利（年获得美国专利（No 8080No 8080）四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历

8、程5、1859年法国人卡列年法国人卡列(Ferdinand Carre)的贡献：的贡献：设计制造了第一台氨吸收制冷机设计制造了第一台氨吸收制冷机6 6、18721872年美国人波义耳年美国人波义耳(Boyle)(Boyle)的贡献：的贡献：发明了氨压缩机发明了氨压缩机7、1874年德国人林德年德国人林德(Linde)的贡献：的贡献：建造了第一台氨制冷机，建造了第一台氨制冷机，氨压缩式制冷机在工业上获得了较普遍的应用氨压缩式制冷机在工业上获得了较普遍的应用四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程8、1930年代氟利昂制冷剂出现年代氟利昂制冷剂出现甲烷（甲烷（CH4、CH3CH3）或乙烷的卤（

9、）或乙烷的卤（F、CL、BR、I）代物）代物9 9、19501950年代共沸制冷剂和年代共沸制冷剂和19601960年代非共沸制冷剂应用年代非共沸制冷剂应用 R500,R502R500,R502等等等等,R400,R407C,R400,R407C等等等等1010、19511951年第一台窗式空调器正式问世年第一台窗式空调器正式问世 1111、19641964年我国第一台年我国第一台“双鹿双鹿”牌窗式空调器问世牌窗式空调器问世 四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程12、1980年代以环保和能源协调发展制冷技术时代年代以环保和能源协调发展制冷技术时代节能、节能、ODP，GWP：天然制冷剂或

10、：天然制冷剂或 HFC四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程19181918年年美国考布兰，第一台电冰箱美国考布兰，第一台电冰箱 19191919年年美国芝加哥，第一座空调电影院美国芝加哥，第一座空调电影院 19301930年年空调火车空调火车 四、制冷技术的发展历程四、制冷技术的发展历程我国制冷空调的主要厂家：我国制冷空调的主要厂家：(冰箱、空调器、冷冻机）：海尔、格力、美的、冰箱、空调器、冷冻机）：海尔、格力、美的、海信、科龙、海信、科龙、春兰等春兰等世界制冷空调的主要厂家：世界制冷空调的主要厂家：TRANE，YORK，CARRIER，DAKIN，日立等等，日立等等四、制冷技术的发展

11、历程四、制冷技术的发展历程18881888英国冷库和冰协会英国冷库和冰协会19031903、19041904美国制冷设备制造协会和美国制美国制冷设备制造协会和美国制冷工程师协会冷工程师协会19081908国际制冷学会（法）国际制冷学会（法）19781978中国加入中国加入五、制冷技术的主要研究内容五、制冷技术的主要研究内容研究内容：可以概括为以下四个方面：研究内容：可以概括为以下四个方面：(1)(1)研究研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算。并对循环进行热力学的分析和计算。(2)(2)研究研究循环中使

12、用的工质的性质，从而为制冷机提供合适的工循环中使用的工质的性质，从而为制冷机提供合适的工作介质。因工质在循环中发生状态变化，所以工质的作介质。因工质在循环中发生状态变化，所以工质的热物理性质热物理性质是是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使这些工质能实际应进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使这些工质能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学基础。用，还必须掌握它们的一般物理化学基础。(3)(3)研究研究气体液化和分离技术。例如液化氧、氮、氢、氦等气体，气体液化和分离技术。例如液化氧、氮、氢、氦等气体，将空气或天然气液化、分离，均涉及一系列的制冷或低温技术。将空气或天然气液化、分离，均

13、涉及一系列的制冷或低温技术。(4)(4)研究研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计。此外还有热绝缘问题，装置的自动化问题，等等。析、结构设计。此外还有热绝缘问题，装置的自动化问题，等等。五、制冷技术的主要研究内容五、制冷技术的主要研究内容l上述前三个方面构成制冷或低温技术原理的基本研究内容，上述前三个方面构成制冷或低温技术原理的基本研究内容，第四方面涉及具体的设备和装置。第四方面涉及具体的设备和装置。五、制冷技术的主要研究内容五、制冷技术的主要研究内容l微电子和计算机技术的应用微电子和计算机技术的应用 1)1)计算机仿真

14、制冷循环始于计算机仿真制冷循环始于19601960年。年。2)2)研究制冷系统的热物理过程、系统及部件的稳态和瞬态特性以及研究制冷系统的热物理过程、系统及部件的稳态和瞬态特性以及单一工质和混合工质的性质等等单一工质和混合工质的性质等等l节能型制冷与空调装置节能型制冷与空调装置 压缩机；高效换热器；压缩机；高效换热器；l新材料的应用新材料的应用 1)1)产品性能、寿命、成本效益产品性能、寿命、成本效益2)2)陶瓷及陶瓷复合物、陶瓷及陶瓷复合物、聚合材料聚合材料(工程塑料、合成橡胶和复合工程塑料、合成橡胶和复合材料等材料等l制冷剂替代制冷剂替代 替代工质开发及其热物理性质研究替代工质开发及其热物理

15、性质研究六、本课程主要内容六、本课程主要内容l蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷制冷原理制冷原理制冷剂制冷剂制冷装置中的相关设备制冷装置中的相关设备制冷装置的运行及调节制冷装置的运行及调节l吸收式制冷吸收式制冷l制冷机房制冷机房六、本课程主要内容六、本课程主要内容参考书目：参考书目：1 1、制冷原理与设备制冷原理与设备吴业正，韩宝琦吴业正，韩宝琦西安交通大学出版社西安交通大学出版社2 2、制冷压缩机制冷压缩机吴业正吴业正机械工业出版社机械工业出版社3 3、溴化锂吸收式制冷技术及应用溴化锂吸收式制冷技术及应用戴永庆戴永庆机械工业出版社机械工业出版社4 4、制冷原理与设备制冷原理与设备张祉祐张祉祐 西安

16、交通大学出版社西安交通大学出版社 第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理1.11.1理想制冷循环理想制冷循环1.21.2蒸气压缩式制冷的理论循环蒸气压缩式制冷的理论循环1.31.3蒸气压缩工制冷循环的改善蒸气压缩工制冷循环的改善1.41.4跨临界制冷循环跨临界制冷循环1.51.5蒸气压缩式制冷的实际循环蒸气压缩式制冷的实际循环1.11.1理想制冷循环理想制冷循环1.11.1理想制冷循环理想制冷循环1.11.1理想制冷循环理想制冷循环1.21.2蒸气压缩式制冷的理论循环蒸气压缩式制冷的理论循环 理论制冷循环的原理图和温熵图1.21.2蒸气压缩式制冷的理论循环蒸气压缩式制

17、冷的理论循环图图1-4 1-4 蒸气压缩式制冷的理论循环蒸气压缩式制冷的理论循环（b b）理论循环）理论循环1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善图图 1-9 1-9 具有再冷却器的蒸气压缩式制冷循环具有再冷却器的蒸气压缩式制冷循环（a a）工作流程）工作流程 ；（；（b b）理论循环）理论循环1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气过热循环蒸气过热循环1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善图图 1-10 1-10 回热式蒸气压缩式制冷循环回热式蒸气压缩式制冷循环（a a）工作流程；（）工作流程；（b b）理论循环）理论循环1

18、.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善图图1-11 1-11 采用膨胀机的蒸气压缩式制冷循环采用膨胀机的蒸气压缩式制冷循环（a a）工作过程；（工作过程；（b b）理论循环理论循环1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 1.1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环冷循环 2.2.一一级级节节流流、中中间间不不完完全全冷冷却却的的两两级级压压缩缩制冷循环制冷循环 3.3.两两级级节节流流、中中间间完完全全冷冷却却的的两两级级压压缩缩制制冷循环冷循环 4.4.两两级级节节流流、中中间间不不完完全全冷冷却却的的两两级级压

19、压缩缩制冷循环制冷循环 5.5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环冷却两级压缩制冷循环 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 (1)(1)单位质量制冷量单位质量制冷量 q0h1h8h1h7 kJ/kg (2)(2)低压级压缩机的制冷剂质量流量低压级压缩机的制冷剂质量流量 MDQ0/q0Q0/(h1h8)Q0/(h1h7)kg/s 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善(3)(3)低压级压缩机的单位理论压缩功低压级压缩机的单位理论压缩功

20、wDh2h1 kJ/kg(4)(4)低压级压缩机所需功率低压级压缩机所需功率 WDMDwD MD(h2h1)kW(5)(5)高压级压缩机的单位理论压缩功高压级压缩机的单位理论压缩功 wGh4h3 kJ/kg(6)(6)高压级压缩机所需的功率高压级压缩机所需的功率 WGMGwGkw(7)(7)低压级压缩机的输气量低压级压缩机的输气量 Vr,D MD v1 m3/s (8)(8)高压级压缩机的输气量高压级压缩机的输气量 Vr,GMGv3 m3/s 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 (9)(9)冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷 QkMG(h4h5)kW (10)(10)两级压

21、缩一次节流中间完全冷却循环的性能系数两级压缩一次节流中间完全冷却循环的性能系数 理论循环的性能系数理论循环的性能系数 COPQ0/(MGwGMDwD)1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 图图3 336 36 中间冷却器的能量平衡关系中间冷却器的能量平衡关系1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善一次节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 (1)(1)单位质量制冷量单位质量制冷量 q0h0h8h0h9 kJ/kg (2)(2)低压级压缩机的制冷剂质量流量低压级压缩机的制冷剂质量流量 MDQ0/q0kg/s1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式

22、制冷循环的改善(3)(3)低压级的压缩功低压级的压缩功 wDh2h1 kJ/kg (4)(4)低压级压缩机所需功率低压级压缩机所需功率 WDMDwD MD(h2h1)kW(5)(5)高压级压缩机的理论压缩功高压级压缩机的理论压缩功 wGh4h3 kJ/kg(6)(6)高压级压缩机所需的功率高压级压缩机所需的功率 WGMGwGkw(7)(7)低压级压缩机的输气量低压级压缩机的输气量 Vr,D MD v1 m3/s (8)(8)高压级压缩机的输气量高压级压缩机的输气量 Vr,GMGv3 m3/s 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 (9)(9)冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷

23、 QkMG(h4h5)kW (10)(10)两级压缩一次节流中间完全冷却循环的性能系数两级压缩一次节流中间完全冷却循环的性能系数 理论循环的性能系数理论循环的性能系数 COPQ0/(MGwGMDwD)1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善图图1-13 1-13 带闪发蒸气分离器的双级压缩制冷循环带闪发蒸气分离器的双级压缩制冷循环（a a）工作流程；（）工作流程；（b b）理论循环）理论循环1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.3

24、1.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善例例:某冷库在扩建中需要增加一套两级压缩制冷机。其工作条件如下：制冷量0150kW，制冷剂为氨，冷凝温度tk40，高压液体无过冷，蒸发温度t0=40，吸气管路的有害过热tr5。试进行热力计算，并选配适宜的压缩机。图图3 343 43 循环图循环图1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 解解：由于制冷剂为氨，故采用一次节流中间完全冷却循环。其循环图如图343所示。根据已知条件可确定循环中的如下参数：pkl.557 MP，p00.0716 MPa h5390.24

25、7 kJ/kg，h11405.887 kJ/kg hl1418.027 kJ/kg v11.58 m3/kg 首先按性能系数最大的原则确定中间温度和中间压力。该循环的性能系数为 高、低压力的比例中项为1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 该压力所对应的饱和温度为6.5。在6.5附近取若干个数值，例如2，4，6，8，10，作为试算循环的中间温度tm，试算时取中间冷却器盘管的氨液出口处的端部的传热温差为3。试试算算结结果果列列于于表表315中。中。从表中的数据作出COPtm关系曲线，得出COP最佳的中间温度是5.5。取中间温度tm=5作为最佳循环工况，并进行热力计算。其循环

26、参数如下：pm0.355 MPa，h31452.54 kJ/kg，h7190.51 kJ/kg，h21637.92 kJ/kg，h41672.37 kJ/kg，v30.345 m3/kg1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善表表3 315 15 试算结果试算结果tm/pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1/(kJ/kg)COP20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.32940.3691453.55195.2491644.2871667.1372.34560.3421451.515185.76116

27、31.5571667.6072.34080.3161449.396176.2931618.9871688.0752.32710O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 高压级和低压级的压力比分别是：pk/pm1.557 MPa/0.355 MPa4.39；pm/p00.355 MPa/0.0716 MP4.96 (1)单位质量制冷量 q0h1h71125.38 kJ/kg (2)低压级压缩机的制冷剂质量流量 MDQ0/q00.1234 kg/s (3)低压级压缩机理论输气量 Vr,DMD v1

28、0.195m3/s (4)低压级压缩机理论功率 NDMD(h2h1)27.13 kW (5)低压级压缩机轴功率 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 (6)高压级压缩机的制冷剂质量流量 M,GMD(h2h7)/(h3h5)0.168 kg/s (7)高压级压缩机理论输气量 Vr,GMG v30.058 m3/s (8)高压级压缩机理论功率 NGMG(h4h3)36.9kW (9)高压级压缩机轴功率 (10)理论性能系数 =COPQ0/(NDNG)2.34 (11)冷凝器的热负荷 QkMG(h4h5)215.4 kW 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环

29、的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 试算结果试算结果tm/pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1/(kJ/kg)COP20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.32940.3691453.55195.2491644.2871667.1372.34560.3421451.515185.7611631.5571667.6072.34080.3161449.396176.2931618.9871688.0752.32710O.2911447.201166.8641606.4371698.5192

30、.3171.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 解：解：由于制冷剂为氨，故采用一次节流中间完全冷却循环。根据已知条件可确定循环中的如下参数：pkl.557 MP，p00.0716 MPa h5390.247 kJ/kg，h11405.887 kJ/kg hl1418.027 kJ/kg v11.58 m3/kg 首先按性能系数最大的原则确定中间温度和中间压力。该循环的性能系数为 高、低压力的比例中项为1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 该压力所对应的饱和温度为6.5。在6.5附近取若干个

31、数值，例如2，4，6，8，10，作为试算循环的中间温度tm，试算时取中间冷却器盘管的氨液出口处的端部的传热温差为3。从表中的数据作出COPtm关系曲线，得出COP最佳的中间温度是5.5。取中间温度tm=5作为最佳循环工况，并进行热力计算。其循环参数如下：pm0.355 MPa，h31452.54 kJ/kg，h7190.51 kJ/kg，h21637.92 kJ/kg，h41672.37 kJ/kg，v30.345 m3/kg1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善试算结果试算结果tm/pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1/(kJ/k

32、g)COP20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.32940.3691453.55195.2491644.2871667.1372.34560.3421451.515185.7611631.5571667.6072.34080.3161449.396176.2931618.9871688.0752.32710O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 高压级和低压级的压力比分别是：pk/pm1.557 MPa/0.355 MPa4.39；pm/p00.355

33、 MPa/0.0716 MP4.96 (1)(1)单位质量制冷量单位质量制冷量 q0h1h71125.38 kJ/kg (2)(2)低压级压缩机的制冷剂质量流量低压级压缩机的制冷剂质量流量 MDQ0/q00.1234 kg/s (3)(3)低压级压缩机低压级压缩机理论理论输气量输气量 Vr,DMD v10.195m3/s (4)(4)低压级压缩机低压级压缩机理论理论功率功率 ND(Pth,D)MD(h2h1)27.13 kW (5)(5)低压级压缩机低压级压缩机轴功率轴功率 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善 (6)(6)高压级压缩机的制冷剂质量流量高压级压缩机的制冷

34、剂质量流量 M,GMD(h2h7)/(h3h5)0.168 kg/s (7)(7)高压级压缩机高压级压缩机理论理论输气量输气量 Vr,GMG v30.058 m3/s (8)(8)高压级压缩机高压级压缩机理论理论功率功率 NG(Pth.G)MG(h4h3)36.9kW (9)(9)高压级压缩机高压级压缩机轴功率轴功率 (10)(10)理论性能系数理论性能系数 =COPQ0/(NDNG)2.34 (11)(11)冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷 QkMG(h4h5)215.4 kW 1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改

35、善 试算结果试算结果tm/pm/MPah3/(kJ/kg)h7/(kJ/kg)h2/(kJ/kg)h1/(kJ/kg)COP20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.32940.3691453.55195.2491644.2871667.1372.34560.3421451.515185.7611631.5571667.6072.34080.3161449.396176.2931618.9871688.0752.32710O.2911447.201166.8641606.4371698.5192.3171.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的

36、改善图图1-16 1-16 复叠式蒸气压缩制冷循环复叠式蒸气压缩制冷循环(a)(a)工作过程；工作过程；1.31.3蒸气压缩式制冷循环的改善蒸气压缩式制冷循环的改善1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环（1 1）环境性能优良。）环境性能优良。它是自然界天然存在的物质，它的它是自然界天然存在的物质，它的臭氧层破坏潜能臭氧层破坏潜能(ODP)(ODP)为零，为零，（2 2）自身费用低。）自身费用低。（3 3）化学稳定性好。）化学稳定性好。CO2CO2与水混合时呈弱酸性，不腐蚀与水混合时呈弱酸性，不腐蚀不锈钢和铜类金属。不锈钢和铜类金属。(4)(4)它是一种性能良好的制冷循环工质。它是一种性能

37、良好的制冷循环工质。汽化潜热汽化潜热较大，较大，它的它的单位容积制冷量单位容积制冷量相当大，相当大，00时分别为时分别为NH3NH3的的5.185.18倍，倍，是是R22R22和和R12R12的的5.125.12与与8.258.25倍。因而与传统制冷系统相比，倍。因而与传统制冷系统相比，CO2CO2制冷系统的容积流量可显著减小，这样使得压缩机的制冷系统的容积流量可显著减小，这样使得压缩机的尺寸、阀门与管道的流通面积比一般的制冷系统小得多。尺寸、阀门与管道的流通面积比一般的制冷系统小得多。1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环图图1-18 1-18 简单单级简单单级CO2CO2跨临界制冷循

38、环跨临界制冷循环（a a）循环原理图；（）循环原理图；（b b）压焓图）压焓图1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环图图1-18 1-18 简单单级简单单级CO2CO2跨临界制冷循环跨临界制冷循环（a a）循环原理图；（）循环原理图；（b b）T Ts s图图1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环图图1-19 1-19 带回热器的带回热器的CO2CO2跨临界制冷循环跨临界制冷循环（a a）循环原理图；（）循环

39、原理图；（b b）压焓图）压焓图1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环图图1-20 1-20 带回热器的带回热器的CO2CO2跨临界双级压缩制冷循环跨临界双级压缩制冷循环（a a）循环原理图；（）循环原理图；（b b）压焓图）压焓图1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环图图1-21 1-21 采用膨胀机的单级采用膨胀机的单级CO2CO2跨临界制冷循环跨临界制冷循环（a a）循环原理图；（）循环原理图；（b b）温熵图）温熵图1.4 1.4 跨临界制冷循环跨临界制冷循环CO2跨临界循环在汽车空调上的应用跨临界循环在汽车空调上的应用 A压缩机；压缩机；B气体冷却器；气体冷却器；C回热器；回热器；D膨胀阀；膨胀阀；E蒸发器；蒸发器；F低压贮液器低压贮液器/分离器；分离器；G回油毛细管回油毛细管用于水加热的用于水加热的CO2跨临界循环的跨临界循环的Ts图图在在lglgp p-h h图上实际循环与理论循环的差异图上实际循环与理论循环的差异1、蒸发器中的实际过程2、压缩机中的实际过程3、冷凝器中的实际过程4、节流阀中的实际过程5、两两部件间的实际过程1.51.5蒸气压缩式制冷的实际循环蒸气压缩式制冷的实际循环1.51.5蒸气压缩式制冷的实际循环蒸气压缩式制冷的实际循环1.51.5蒸气压缩式制冷的实际循环蒸气压缩式制冷的实际循环