制冷技术与热泵技术Word文档下载推荐.docx
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蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备，以消耗机械功作为补偿，对制冷剂的状态进行循环变化，从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。
a.低压管道保温
b.工质状态②过热蒸气③饱和液④湿蒸气
4.1.2.图表
1.T-S图
2.压-焓图（lgP-h图）
4.1.3、理想制冷循环——逆卡诺循环
研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的，是为了分析影响制冷循环的各种因素，寻求节省制冷能耗的途径。
逆卡诺循环是使工质（制冷剂）在吸收低温热源的热量后通过制冷装置，并以外功作补偿，然后流向高温热源。
逆向循环是一种消耗功的循环，制冷循环就是按逆向循环进行的，在温—熵或压—焓图上，循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。
1.逆卡诺循环设备示意图
逆卡诺循环在T-S图上的表示
2.实现逆卡诺循环必须具备的条件：
（1）高、低温热源温度恒定；
（2）工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差；
（3）工质流经各个设备时无内部不可逆损失；
制冷系数ε
制冷循环常用制冷系数ε表示它的循环经济性能，制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。
对于逆卡诺循环而言：
如果考虑冷凝器和蒸发器的传热温差分别为△Tk和△T0时，则
4.1.4、蒸气压缩式制冷理论循环及热力计算
1.蒸气压缩式制冷理论循环
理论制冷循环不同于逆卡诺循环之处是：
a.制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环，而且具有传热温差；
b.制冷剂用膨胀阀绝热节流，而不是用膨胀机绝热膨胀；
c.压缩机吸入饱和蒸气而不是湿蒸气。
用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失：
不但增加了制冷循环的耗功量，还损失了制冷量。
这两部分损失必然使制冷系数和热力完善度有所下降。
用干压缩代替湿压缩后的过热损失：
（1）.用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失
制冷剂绝热膨胀作功量：
we=h3－h4'
'
制冷剂通过膨胀阀损失的冷量：
△q01=h4—h4'
∵绝热节流前后焓值不变，即h3=h4；
∴we=△q01
节流损失：
制冷剂干度↑，液体含量↓，制冷能力↓。
（T0－Tk）↑或者制冷剂液态比热↑，则节流损失↑；
反之↓。
制冷剂节流后的干度增加还与它的潜热有关。
用膨胀阀代替膨胀机后，增加了we，损失了△q01，制冷系数和热力完善度下降。
（2）.用干压缩代替湿压缩后的饱和损失
在制冷压缩机的实际运行中，若吸入湿蒸气，会引起液击，并占有气缸容积，使吸气量减少，制冷量下降。
饱和损失不但与制冷循环工况有关，还与制冷剂的物理性质也有关。
2.理论循环的热力计算
制冷剂在蒸发器中的单位质量制冷量：
q0=h1－h4[kJ/kg]
压缩机的单位质量绝热压缩耗功量：
w=h2－h1[kJ/kg]
制冷剂在冷凝器中的单位质量放热量：
qk=h2－h3[kJ/kg]
节流前、后焓值不变h3=h4，则qk=q0+w
制冷剂单位容积制冷量：
[kJ/m3]
若已知总制冷量为Q0[kW]，则制冷剂质量循环量：
[kg/s]
压缩机的吸气体积流量：
[m3/s]
冷凝器的热负荷：
Qk=Mrqk[kW]
压缩机的理论耗功量：
N=Mrw[kW]
理论制冷系数：
3.蒸气压缩式制冷循环改善
1.膨胀阀前液体过冷
（1）液体过冷对制冷循环的影响
液体过冷会增加△q，且随着过冷温度的降低，△q会增加；
同时并不增加w，因此制冷系数增加。
在实际应用中，按逆流方式传热或增加冷凝器传热面积，可达到一定的过冷度。
（2）回热循环
回热制冷循环的制冷剂液体过冷和吸气过热，是利用流出蒸发器的低温饱和蒸气与流出冷凝器的饱和液体通过热交换器的传热过程而产生的。
回热循环特别适用于增加吸气过热度能提高其循环制冷系数、以及绝热指数较小，绝热压缩后排气温度较低的制冷剂，如R12（K=1.136）、R502。
R22采用回热循环是制冷系数降低不多,但保证干压缩和热力膨胀阀稳定工作。
对氨（K=1.310）、R11等，因为提高过热度后会降低其制冷系数，所以不采用回热循环。
（2）.带膨胀机的制冷循环
（3）.带有经济器的螺杆式压缩制冷循环
（4）.带有经济器的离心式压缩制冷循环
4.1.5.双级蒸气压缩制冷循环
蒸发温度降低对单级制冷循环的影响：
1．节流损失增加，制冷系数下降。
2．压缩机的排气温度上升。
3．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。
1、一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环
循环过程
它与单级压缩制冷循环流程的主要区别是大部分制冷剂必须在高、低压级两只气缸中进行压缩，还增设了中间冷却器和膨胀阀。
如果已知一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环所需要的制冷量、冷凝温度和蒸发温度，则该循环的热力计算步骤和公式如下：
[MPa]
t7=t6+△t[℃]
Mr1（h2－h3）+Mr1（h5－h7）=Mr2（h3－h6）
2、一次节流、不完全中间冷却的双级压缩制冷循环
Mr1（h3'
－h6）=Mr2（h5－h7）[kJ/s]
Mr2h2＋Mr1h3'
=（Mr1＋Mr2）h3=Mrh3
4.1.6、热泵
空气源热泵冷热水机组在选型时应注意以下几点：
（1）空气源热泵机组冬季运行时，室外换热器温度低于O℃时，其表面会结霜，明显降低机组效率，严重时会堵塞盘管，为此必须除霜。
（2）应考虑机组噪声对周边建筑环境影响。
（3）在冬季寒冷且潮湿的地区，需连续运行或对室内温度有较高要求的空调系统，应按当地平衡点温度（即空气源热泵供热量等于建筑耗热量时的室外计算温度）确定机组的容量和辅助加热的容量，以避免机组选择过大，造成初投资增加，运行效率降低。
（4）机组选型时，应考虑机组使用的制冷剂种类是否符合国家当前环保的规定。
热泵供热系数为:
热泵供热系数=制得的热量/耗功量
=COP+1
公式表示，热泵系数恒大于1，这说明热泵装置在高温热源的放热量始终大于耗功量。
空气源热泵冷热水机组冬季的制热量，应根据室外空调计算温度修正系数和化霜修正系数进行修正。
4.2制冷剂和载冷剂
制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中完成制冷循环的工作介质。
制冷剂在蒸发器内气化吸收被冷却介质的热量而制冷，又在冷凝器中把热量放给周围介质，重新成为液态制冷剂，不断进行制冷循环。
4.2.1、制冷剂的种类
1．无机化合物
氨和水是当前常用的制冷剂。
2．氟利昂
CFC：
含氯而无氢的氟化碳；
会破坏同温层中的臭氧。
HCFC：
含氢、氯的氟化碳；
HFC：
含氢而无氯的氟化碳。
3．混合物制冷剂
（1）共沸溶液
共沸溶液制冷剂是由两种或两种以上不同的制冷剂
按一定比例相互溶解而成的混合物。
它和单一化合物一样，在一定压力下蒸发温度一定。
常用的有R500、R502等。
（2）非共沸溶液
4.1.2、对制冷剂的要求
1.热力学性质方面
（1）冷凝压力不太高，蒸发压力不低于大气压力;
冷凝压力和蒸发压力之比不要过大；
（2）单位容积制冷量要大；
（3）临界温度要高；
（4）凝固温度要低；
（5）气化潜热要大；
（6）绝热指数要低；
3.制冷剂的安全及环境特性指标
（1）、无害，不燃烧和爆炸；
（2）、破坏臭氧（03）潜值ODP的大小表示该制冷剂破坏大气03分子潜能的程度，即对大气03层破坏的大小。
（3）、全球变暖潜值GWP，GWP是衡量制冷剂对全球气候变暖影响程度大小的指标值。
（4）、大气寿命是指制冷剂排放到大气中，一直到分解前的时间，也就是制冷剂在大气中存留的时间。
制冷剂寿命长，说明其潜在的破坏作用大。
4.2.3、氯氟碳化合物的禁用及其对策
1.《蒙特利尔议定书》及其修正案
氯氟碳化合物是氟利昂族中的一大类，即含氯而无氢的
氟利昂，它们会破坏同温层中的臭氧。
1985年和1987年缔结了《保护03层维也纳公约》和
《关于消耗03层物质的蒙特利尔议定书》.
《议定书》缔约方大会又先后通过了《伦敦修正案》（1990年）、《哥本哈根修正案》（1993年）、《蒙特利尔修正案》（1997年）和《北京修正案》（1999年）。
这些修正案对《议定书》所列消耗03层物质（OzoneDeletingSubstanceo——简称ODS）的种类、消耗量基准和禁用时间等做了进一步的调整和限制。
（1）．《蒙特利尔议定书》及《伦敦修正案》主要规定了逐步削减与禁用CFC和哈龙（即BCFC）两类物质的要求和时间表，对HCFC类物质、没有提出相应的限制。
（2）．1993年的《哥本哈根修正案》第一次将HCFC类物质纳入受控物质清单，并规定了逐步削减与禁用时间表，其内容如下：
1）对CFC（含BCFC）包括CFC一11、CFC一12、CFC一113、CFC一114、CFC-115等氯氟化碳类物质等，规定发达国家从1996年1月1日起完全停止生产与消费;
发展中国家（CFC年人均消耗量小于0.3kg）最后停用日期为2010年1月1日。
2）.对HCFC包括HCFC一22、HCFC一123、HCFC一142b等。
发达国家从1996年开始冻结生产量，2004年开始削减，2030年完全停业使用;
发展中国家从2016年开始冻结生产量，2040年完全禁用。
3）．1997年的《蒙特利尔修正案》则更进一步地将上述HCFC的禁用时间提前，发达国家从2030年提前到2020年，发展中国家从2040年提前到2030年。
4）．1999年的《北京修正案》规定对HCFCs,允许所有国家其冻结后可以继续生产其冻结水平的15％，以满足国内基本需求。
2.温室效应及京都议定书
CFC的排放会加剧地球的温室效应，CFC是产生温室效应的气体，使地球的平均气温升高，海平面上升，土地沙漠化加速，危害生物，破坏生态平衡。
在目前估计的气温变暖的因素中，20％-25％是CFC类物质作用的结果。
CFCs的禁用及替代物的使用，不仅要考虑ODP值，而且应考虑到GWP值，即对温室效应的影响。
1997年12月联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议在日本东京都召开，会议通过了《京都议定书》。
《议定书》确定C02、HFCs等6种气体为受管制的温室气体，并将
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