3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
3．1．1 制冷系统与循环过程
单级蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如图3－1所示。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。整个循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同，具体情况如下。
图3－1 单级蒸气压缩式制冷系统
1 压缩机
2 冷凝器
3 膨胀阀
4 蒸发器
压缩过程：整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压和冷凝器中高压的作用，是整个系统的心脏。制冷循环的压缩过程是在压缩机中完成的：压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的压力为p o、温度为t o的制冷剂蒸气，将它压缩成压力为p k、温度为t k的过热蒸气，并输送到冷凝器中。在这个过程中，压缩机需要做功。
冷凝过程：冷凝器是制冷系统中输出热量的设备，冷凝过程是在该部件中完成的。在压力p k下，来自于压缩机的制冷剂过热蒸气在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸气，然后再逐渐被冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）。在冷凝过程中，与冷凝压力p k相对应的冷凝温度t k一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。
节流过程：节流过程是在膨胀阀中完成的。当制冷剂液体经过膨胀阀时，压力由p k降至p o，温度由t k降至t o，部分液体气化。所以离开膨胀阀的制冷剂为温度为t o的两相混合物，该两相混合物进入蒸发器。
蒸发过程：蒸发器是制冷系统中冷量输出设备，蒸发过程是在蒸发器中完成的。在蒸发器中，来自膨胀阀的两相混合物在压力p0和温度t0下蒸发，从被冷却介质中吸取它所需要的气化潜热，从而达到制取冷量的目的。在蒸发过程中，与蒸发压力p0相对应的蒸发温度
t0一定要低于被冷却介质的温度。
3．1．2 压焓图和温熵图
在制冷循环的分析和计算中，通常要用到两种工具，即压焓图和温熵图。
1．压焓图
压焓图以绝对压力（MPa）为纵坐标，以焓值（KJ/Kg）为横坐标，如图3－2所示。为了提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标。所以，压焓图又称为lgp－h图。
图3－2 压焓图
压焓图可以用一点（临界点）、三区（液相区、两相区、气相区）、五态（过冷液状态、饱和液状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态、湿蒸气状态）和八线（定压线、定焓线、饱和液线、饱和蒸气线、定干度线、定熵线、定比体积线、定温线）来概括。
如图3－2中所示，临界点K的左包络线为饱和液体线，线上任意一点代表一个饱和液体状态，对应的干度X=0；临界点K的右包络线为饱和蒸气线，线上任意一点代表一个饱和蒸气状态，对应的干度X=1。饱和液体线和饱和蒸气线将整个区域分为三个区：饱和液体线左边的是液相区，该区的液体称为过冷液体；饱和蒸气右边的是气相区，该区的蒸气成为过热蒸气；由饱和液体线和饱和气体线包围的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于湿蒸气状态。
定压线即为水平线，定焓线即为垂直线；定温线在液体区几乎为垂直线，两相区内是水平线，在气相区为向右下方弯曲的倾斜线；定熵线为向右上方弯曲的倾斜线；定比体积线为向右上方弯曲的倾斜线，比定熵线平坦；定干度线只存在于两相区，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
2．温熵图
温熵图以温度（K）为纵坐标，以熵（KJ/Kg?K）为横坐标，如图3－3所示。温熵图又称为T－S图。温熵图同样可以用一点（临界点）、三区（液相区、两相区、气相区）、五
态（过冷液状态、饱和液状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态、湿蒸气状态）和八线（定压线、定焓线、饱和液线、饱和蒸气线、定干度线、定熵线、定比体积线、定温线）来概括。
图3－3 温熵图
如图3－3中所示，临界点K的左包络线为饱和液体线，线上任意一点代表一个饱和液体状态，对应的干度X=0；临界点K的右包络线为饱和蒸气线，线上任意一点代表一个饱和蒸气状态，对应的干度X=1。饱和液体线和饱和蒸气线将整个区域分为三个区：饱和液体线左边的是液相区，该区的液体称为过冷液体；饱和蒸气右边的是气相区，该区的蒸气成为过热蒸气；由饱和液体线和饱和气体线包围的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于湿蒸气状态。
定温线即为水平线，定熵线即为垂直线；定压线在液体区密集于饱和液体线附近，近似可用饱和液体线来代替；定压线在两相区内是水平线，在气相区为向右上方弯曲的倾斜线；定焓线在液相区可以近似用同温度下饱和液体的焓值来代替，在气相区和两相区，定焓线均为向右下方弯曲的倾斜线，但在两相区内曲线的斜率更大；定比体积线为向右上方弯曲的倾斜线；定干度线只存在于两相区，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
3．单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图和温熵图上的表示
理论制冷循环与实际循环是存在偏差的，但由于理论循环可使问题得到简化，便于对它们进行分析研究，而且理论循环的各个过程均是实际循环的基础，它可作为实际循环的比较标准，因此仍有必要对它加以详细的分析与讨论。对于理论制冷循环，通常作出如下的假设：（1）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发压力下的饱和蒸气；
（2）离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下的饱和液体；
（3）压缩机的压缩过程为等熵压缩；
（4）制冷剂通过膨胀阀的节流过程为等焓过程；
（5）制冷剂在蒸发和冷凝过程中为定压过程，且没有传热温差，即制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度。
（6）制冷剂在各设备的连接管道中流动没有流动损失，与外界不发生热量交换。
根据上述假设条件，单级蒸气压缩式制冷理论循环工作过程可清楚的表示在压焓图上，如图3－4所示。制冷循环中的各状态点及各个过程如下：
图3－4 单级理论循环压焓图
过程线1－2表示等熵压缩过程，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力p k。点1表示制冷剂进人压缩机的状态，它对应于蒸发温度的饱和蒸气。根据压力与饱和温度的对应关系，该点位于蒸发压力p0的等压线与饱和蒸气线的交点上；点2表示制冷剂出压缩机时的状态，也是进冷凝器时的状态。该点可通过1点的等熵线和冷凝压力p k的等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点2表示过热蒸气状态。
过程线2－3表示制冷剂在冷凝器中的冷却（2－2′）和冷凝（2′－3）过程。点3表示制冷剂出冷凝器时的状态，它是与冷凝温度t k所对应的饱和液体。整个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气（点2′）。然后再在等压、等温条件下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点3）。因此，压力为p k的等压线和饱和液体线的交点即为点3。
过程线3－4表示制冷剂在节流阀中的节流过程。点4表示制冷剂出节流阀时的状态，也是进入蒸发器时的状态。在该过程中，制冷剂的压力由冷凝压力p k降至蒸发压力p0，温度由冷凝温度t k降到蒸发温度t0，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点3作等焓线与压力为p0的等压线的交点即为点4。由于节流过程是一个不可逆过程，所以通常用虚线表示3—4过程。
过程线4—1表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。该过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量而不断气化，制冷剂的状态沿等压线p0向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点1，从而完成一个完整的理论制冷循环。
同样单级蒸气压缩式制冷理论循环工作过程可清楚的表示在温熵图上，如图3－5所示。制冷循环中的各状态点及各个过程如下：
图3－5 单级理论循环温熵图
过程线1－2表示等熵压缩过程，温度由蒸发温度t0升高到冷凝温度t k。点1表示制冷剂进人压缩机的状态，它对应于蒸发温度的饱和蒸气，所以该点位于温度为蒸发温度t0的等温线与饱和蒸气线的交点上；点2表示制冷剂出压缩机时的状态，也是进冷凝器时的状态。该点可通过1点的等嫡线和压力p k的等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点2表示过热蒸气状态。
过程线2－3表示制冷剂在冷凝器中的冷却（2－2′）和冷凝（2′－3）过程。点3表示制冷剂出冷凝器时的状态，它是与冷凝温度t k所对应的饱和液体。整个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给冷却介质，在等压下冷却成饱和蒸气（点2′）。然后再在等压、等温下继续放出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点3）。因此，温度为t k的等温线和饱和液体线的交点即为点3。
过程线3－4表示制冷剂在节流阀中的节流过程。点4表示制冷剂出节流阀时的状态，也是进入蒸发器时的状态。在该过程中，制冷剂的温度由冷凝温度t k降到蒸发温度t0，压力由冷凝压力p k降至蒸发压力p0，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点3作等焓线与温度为t0的等温线的交点即为点4。由于节流过程是一个不可逆过程，所以通常用虚线表示3—4过程。
过程线4—1表示制冷剂在蒸发器中的气化过程。该过程是在等温、等压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量而不断气化，制冷剂的状态沿等温线t0向干度增大的方向变化，直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的状态又重新回到进入压缩机前的状态点1，从而完成一个完整的理论制冷循环。
冷凝温度蒸发温度对蒸汽压缩式制冷机组性能的影 响 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
冷凝温度、蒸发温度对蒸汽压缩式制冷机组性能的影响通常空调系统使用的制冷机组，使用最为广泛的是蒸汽压缩式制冷剂循环系统。在该系统循环过程中，由制冷压缩机抽吸从蒸发器流过来的低压、低温制冷剂蒸气，经压缩机压缩成高压、高温蒸气而排出，这样就把制冷剂蒸气分成了高压区和低压区。从压缩机的排出口至节流元件的入口端为高压区，该区压力称高压压力或冷凝压力，温度称为冷凝温度。从节流元件的出口至压缩机的吸入口为低压区，该区压力称为低压压力或蒸发压力，温度称为蒸发温度。正是由于压缩机造成的高压和低压之间的压力差，才使制冷剂在系统内不断地流动。一旦高、低压之间的压力差消失，即高低压平衡之一，制冷剂就停止了流动。高压区和低压区压力差的产生及压力差的大小，完全是压缩机压缩蒸气的结果，压缩机一旦推动压缩蒸气的能力，即形成的压力差很小，制冷循环也就不存在了。压缩机不停地运转是靠消耗电能或机械能来实现的。 在蒸汽压缩式循环系统运行过程中，冷凝温度、蒸发温度对制冷量、制冷系数有影响，而且蒸发温度的影响较大。具体表现为： 1、蒸发温度降低，制冷循环性能变差，制冷量迅速减小，制冷系数降低。而随着制冷循 环的蒸发温度的降低，制冷压缩机所消耗的功率的变化则是不确定的。 2、冷凝温度升高后，制冷循环性能变差，制冷量减少，制冷系数降低，压缩机功耗升 高。 3、蒸发温度在一定限度内升高，能提高制冷系数、增加制冷量，但蒸发温度过高，自节 流装置过来的制冷剂液体容易闪发，堵塞制冷剂通道，影响系统的正常运行，故蒸发温度不宜过高。
汽车蒸汽压缩式制冷装置组成及工作原理
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汽车蒸汽压缩式制冷装置组成及工作原理 装置：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器,循环管网。 工作原理:制冷剂经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发、循环制冷。 用蒸发器出风温度来控制压缩机电磁离合器吸合或脱离，用间歇运行来控制系统制冷能力和车内空调负荷 摇板式压缩机工作原理 （1）压缩机?压缩机的作用是将从蒸发器出来的低温、低压的气态制冷剂通过压缩转变为高温、高压的气态制冷剂,并将其送入冷凝器。目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，比较常见的有斜盘式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机、曲轴连杆式压缩机等。此外,压缩机还可分为定排量和变排量的两种型式,变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量,使空调系统运行更加经济。 a) 旋转斜盘式压缩机?结构: 旋转斜 盘式压缩机的结构见图4-47，这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸,每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或１０缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动,活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。 图４-47 旋转斜盘式压缩机的结构
工作过程: 旋转斜盘式压缩机的工作过程见图4-４8,压缩机轴旋转时,轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动,部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩,压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时,活塞右侧空间增大,压力减小,进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构,所以保证制冷剂不会倒流。 图４－48 旋转斜盘压缩机的工作过程 b) 摇板式压缩机?结构: 这种压缩机是一种变排量的压缩机，其结构如图4-49所示，它的结构与旋转斜盘式压缩机类似,通过斜盘驱动周向分布的活塞，只是将双向活塞变为单向活塞,并可通过改变斜盘的角度改变活塞的行程,从而改变压缩机的排量。压缩机旋转时,压缩机轴驱动与其连接的凸缘盘，凸缘盘上的导向销钉再带动斜盘转动，斜盘最后驱动活塞往复运动。
第二节蒸汽压缩式制冷的原理 自然界中的物质是以三种不同的聚集态存在的，即：固态、液态和气态。 一、蒸气压缩式制冷的热力学原理 物质集态的改变称之为相变。相变过程中，由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量。这种热量称作潜热物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜；反之,当它发生有质稀态向质密态的相变时则放出潜热。 液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制冷的方法称液体蒸发制冷。当液体处在密闭的容器内时，若容器内除了液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。 为了使上述过程得以连续进行，必须不断地从容器中抽走制冷剂蒸汽，再不断地将其液体补充进去。通过一定的方法将蒸汽抽出，再令其凝结为液体后返回到容器中，就能满足这一要求。为使制冷剂蒸气的冷凝过程可以在常温下实现，需要将制冷剂蒸气的压力提高到常温下的饱和压力，这样，制冷剂将在低温低压下蒸发，产生制冷效应；又在常温和高压下凝结向环境温度的介质排放热量。凝结后的制冷剂液体由于压力较高，返回容器之前需要先降低压力。由此可见，液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽，将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气。将高压气冷凝为高压液体，高压液体再降低压力回到初始的低压状态。其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。 利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过程，达到使被冷对象温度下降目的的制冷方法。 二、蒸气压缩式制冷的系统组成 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在压力温度下沸腾，低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气)，与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。单级蒸气压缩式制冷系统如下图1－2所示。
蒸气压缩式制冷原理https://www.doczj.com/doc/4f11176641.html, 蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。 在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂F—12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F—12的液体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制冷剂F—12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原理。 蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。 二、制冷循环 压缩机是保证制冷的动力，利用压缩机增加系统内制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统内循环，达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，从周围物体吸热，经过风道系统使空调房间温度冷却下来，蒸发后的制冷剂回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目的。 三、制冷剂在制冷系统中状态 从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧；这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是：制冷剂向周围环境放热被冷凝为液体，制冷剂流出冷凝器时，温度降低变为过冷液体。 从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧，其压力等蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状态，在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为汽态制冷剂。到了蒸发器的出口，制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时，由于节流作用，由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换）；同时有少部分液态制冷剂汽化，温度随之降低，这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发（汽化）吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压缩机，并通过压缩机进入下一个制冷循环。 四、制冷量 在制冷循环中，循环流动的每千克制冷剂从被冷却物体吸收的热量叫做单位重量制冷量，用符号q表示，单位是kcal/kg，单位重量制冷量是表示制冷循环效果的一个特殊参数，这由制冷剂的性质，循环温度等条件决定，蒸发温度越低，冷凝温度越高，其值越小，反之越大。制冷装置的产冷量是单位时间内从被冷却物体吸收并在冷凝器中放掉的热量，用符号Q表示，单位是kcal/kg。Q值的大小等于冷重量流量G与单位重量制冷量q的乘积，即：Q＝G·q 在实际工作中，有时为了方便的获得制冷量的粗略计算也可通过下式计算 Q＝L·(t2 －t1 ) 式中L循环风量，(t2 －t1 )为进出风温度差。 在日本、欧美等国家制冷量常用冷吨来表示，但日本冷吨与美国冷吨在数值上略有差别，在日本，产冷量的单位用日本冷吨，1日冷吨表示1000克0oC的水在24小时内制成0oC的冰所消耗的冷量：1日冷吨＝3320kcal／h 1美冷吨＝3024Lcal／h 常用制冷量的单位换算：
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 3．1．1 制冷系统与循环过程 单级蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如图3－1所示。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。整个循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同，具体情况如下。 图3－1 单级蒸气压缩式制冷系统 1 压缩机 2 冷凝器 3 膨胀阀 4 蒸发器 压缩过程：整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压和冷凝器中高压的作用，是整个系统的心脏。制冷循环的压缩过程是在压缩机中完成的：压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的压力为p o、温度为t o的制冷剂蒸气，将它压缩成压力为p k、温度为t k的过热蒸气，并输送到冷凝器中。在这个过程中，压缩机需要做功。 冷凝过程：冷凝器是制冷系统中输出热量的设备，冷凝过程是在该部件中完成的。在压力p k下，来自于压缩机的制冷剂过热蒸气在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸气，然后再逐渐被冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）。在冷凝过程中，与冷凝压力p k相对应的冷凝温度t k一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。 节流过程：节流过程是在膨胀阀中完成的。当制冷剂液体经过膨胀阀时，压力由p k降至p o，温度由t k降至t o，部分液体气化。所以离开膨胀阀的制冷剂为温度为t o的两相混合物，该两相混合物进入蒸发器。 蒸发过程：蒸发器是制冷系统中冷量输出设备，蒸发过程是在蒸发器中完成的。在蒸发器中，来自膨胀阀的两相混合物在压力p0和温度t0下蒸发，从被冷却介质中吸取它所需要的气化潜热，从而达到制取冷量的目的。在蒸发过程中，与蒸发压力p0相对应的蒸发温度
综合训练项目 提高压缩蒸汽制冷循环制冷效率的途径及分析 成员分工： 杨小增25（文献查询） 杨一帆26、张继丰27、周洋30（计算过程）张涛28、周洋30（结论分析） 周露函29（不足与展望） 周洋30（选题意义） 安全15-3班第五组
（一）选题意义 随着人们生活水平的提高,空调的使用日益广泛,建筑能耗也不断增加,能源问题日益突出。节能已成为“十一五”期间的重要任务,其核心目标是在“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低。与此同时,大量使用机械压缩式制冷系统带来电能消耗、环境污染问题也向人类可持续发展提出了挑战。因此,制冷设备的节能对“十一五”节能目标的实现有着巨大的现实意义和深远的历史意义。蒸气压缩制冷系统广泛应用国民经济各个部门及人民生活的各个领域，这给我们带来舒适便捷的生活，同时也消耗着大量的能源。制冷机组在运行过程中，由于冷凝温度和蒸发温度的温差较大，会对整个机组的运行造成损害; 而且，制冷系统在设计、安装和选用制冷剂过程都会对制冷系统的性能产生影响。近年来，国内外学者对蒸气压缩制冷系统展开了许多研究，研究发现提高制冷系统的过冷可以减少节流损失，通过对冷凝器流出的制冷剂液体进行过冷，防止进入节流装置前的制冷剂处于两相态，使节流机构工作稳定，降低进入蒸发器两相态制冷剂的干度，避免大幅度的压降而引起的制冷剂的闪蒸，能有效的提高系统的性能及制冷量。提高系统的过冷度，来减小高低温热源的温差，一方面可以防止制冷剂液体进入压缩机，产生液击，损坏压缩机，减少对系统的损害; 另一方面也可以提高系统的制冷效率，降低能源的消耗。
（二）研究内容及方法 本文对带有过冷的蒸气压缩制冷系统进行了热力学分析，同时液体过冷对制冷性能的影响进行计算，并研究多种文献得出结论。 （三）计算过程 ( 1) 无过冷的蒸气压缩制冷循环 无过冷循环的制冷量: Q0= m0( h1－h5) = m0( h1－h4) 无过冷循环的压缩机耗功: P0= m0( h2－h1) 无过冷循环的COP0: ( 2) 带过冷的制冷循环 带过冷循环的制冷量
第三章蒸气压缩式制冷系统 的组成和图式
第一节蒸气压缩式氨制冷系统 一、制冷系统的供液方式 在蒸气压缩式制冷系统中，根据向蒸发器供液的方式不同可分为直接供液、重力供液、液泵供液三种。 （一）直接供液方式 直接供液是指制冷剂液体通过膨胀阀直接向蒸发器供液，而不经过其它设备的制冷系统，又称直接膨胀供液系统，见图3-1所示。 图3-1 直接供液的R12制冷流程图 1—压缩机2—油分离器3—卧式壳管冷凝器4—干燥过滤器5—热交换器6—蒸发器7—手动膨胀阀8—热力膨胀阀9—电磁阀 直接供液主要 适用于氟利昂制冷 系统和成套制备空 调冷冻水或低温盐 水的氨系统。
（二）重力供液方式 重力供液是利用制冷剂液柱的重力来向蒸发器供液。这种系统是经过膨胀阀的制冷剂先经过氨液分离器，将其中氨蒸气分离 后，使氨液借助于氨液分离器的液面和蒸发器的液面之间的液位 差作为动力，达到向蒸发器供液的目的。见图3-2所示。 目前除小型氨为制冷剂的冷库采用重力供液外、大、中型冷库均采用液泵供液方式。 图3-2 重力供液制冷系统示意图 1—膨胀阀2—氨液分离器 3—顶排管4—墙排管 5—供液调节站 6—回气调节站 7—放油阀8—集油器 9—遥控液位计10—电磁阀
（三）液泵供液方式 液泵供液是指制冷系统借助液泵的机械力来向蒸发器供液，也称液泵强制循环。见图3-3所示。 适用于各种类型冷藏库和人工冰场等。 图3-3 氨泵供液强制循环系统示意图 1—低压循环贮液桶2—氨泵3—膨胀阀4—电磁阀5—正常液位控制器 6—警戒液位控制器7—止回阀8—供液调节站9—回气调节站10—U形顶管 11—盘管式墙管12—冷风机13—自动旁通阀14—差压控制器15截止阀
吸收式制冷和蒸汽压缩制冷相比的特点和区别 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
1.吸收式制冷和蒸汽压缩制冷相比有何特点 答：吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷一样同属于液体气化法制冷，既都是利用低沸点的液体或者让液体在低温下气化，吸取气化潜热而产生冷效应 然而两者之间又有很大的区别，主要的不同之处有以下几方面： ⒈吸收式制冷循环是依靠消耗热能作为补偿，从而实现“逆向传热”。而且对热能的要求不高，它们可以是低品位的工厂余热和废热，也可以是地热水，或者燃气以至经过转化成热能的太阳能。可见它对能源的利用范围很宽广，不像蒸汽压缩式制冷循环需要消耗高品位的电能，因此对于那些有余热和废热可利用的用户，吸收式制冷机在首选之列。 ⒉吸收式制冷机是由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液泵和节流阀等部件组成，除溶液泵之外没有其他运转机器设备。因此结构较为简单；另外由于运转平静，振动和噪声很小，所以尤为大会堂、医院、宾馆等用户欢迎。 ⒊吸收式制冷系统内虽然也分高压部分和低压部分，但溴化锂吸收式系统内的高压仅左右，故绝热无爆炸的危险。加上它所使用的工质对人体无害，因此从安全的角度看它又是十分可靠的。 ⒋吸收式制冷机使用的工质不像蒸汽压缩式制冷机那样使用单一的制冷剂，而是使用又吸收剂和制冷剂配对的工质对。它们呈溶液状态。其中吸收剂是对制冷剂具有极大吸收能力的物质，制冷剂则是由汽化潜热较大的物质充当。例如氨——水吸收式制冷机中的工质对，是由吸收剂——水和制冷剂——氨组成；溴化锂吸收式制冷机中的工质对，是由吸收剂——溴化锂和制冷剂——水组成。
⒌吸收式制冷机基本上是属于机组型式，外接管材的消耗量较少；而且对基础和建筑物的要求都一般，所以设备以外的投资（材料、土建、施工费等）比较省。如此看来，吸收式制冷机的优点是如此之多，似乎可以取代蒸汽压缩式制冷机，当然也不是这样吸收式制冷机的缺点也客观存在。首先是它的热效率低。在有废热和余热可利用的场所使用这种制冷设备是合算的，但如果特地为它建立热源则不一定经济；其次是由于换热器中大量使用铜材，所以设备投资较高；再则其冷却负荷约为蒸汽压缩式制冷机的一倍，冷却水量大，用于冷却水系统的动力耗费和水冷却设备投资比较大，因此在选择制冷机的型式时，应该做全面的技术经济分析，理应使它的优点得到充分发挥。
蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教案 西华一职专：汪伯超
蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教学内容： 蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 教学目标： 1.知识目标： ①掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 ②理解掌握制冷循环系统工作原理 2.技能目标： 熟知制冷循环工作原理各部件的作用与结构 3.情感目标： ①通过实践操作培养认真观察、勤于思考、规范操作的职业习惯 ②培养学生主动参与团队合作的意识，养成做中学的习惯 教学重点、难点： ①制冷循环系统工作原理 ②掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 教学方法： 讲授法、讨论法、探究法 教具准备： 冰箱一台 教学过程： 一、导课 首先通过生活中的常识，洗过脸后会感到凉快，皮肤擦过酒精后会感到凉意，这是由于液体挥发时带走了热量，然后再让学生思考冰箱，空调是怎么制冷的，从而引出这节课的内容蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 二、讲授新课
2.制冷循环过程包括蒸发、压缩、冷凝、节流四个过程。蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀是蒸气压缩式制冷系统的基本部件，如图所示 3.具体工作原理如下 （1）蒸发过程。 蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。 （2）压缩过程。 压缩机将从蒸发器流出的低压制冷蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。 （3）冷凝过程。 冷凝过程在冷凝器中进行，他是一个恒压放热过程。将从压缩机送来的高温高压的气态制冷剂冷凝液化，使制冷剂循环使用。 （4）节流过程。 使从冷凝器中流出的制冷剂的冷凝温度、冷凝压力降到蒸发温度蒸发压力下，从而使制冷剂能在低温下汽化。 再开始下一次气态、液态、气态的循环，从而使周围环境温度降低，达到人工制冷的目的。 三、本节小结 四、作业布置 课后习题2
蒸汽压缩式制冷概述 蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同 压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂F—12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F—12的液体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制冷剂F—12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原理。蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。一、制冷循环压缩机是保证制冷的动力，利用压缩机增加系统内制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统内循环，达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨
胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，从周围物体吸热，经过风道系统使空调房间温度冷却下来，蒸发后的制冷剂回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目的。二、制冷剂在制冷系统中状态从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧；这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是：制冷剂向周围环境放热被冷凝为液体，制冷剂流出冷凝器时，温度降低变为过冷液体。从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧，其压力等蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状态，在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为汽态制冷剂。到了蒸发器的出口，制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时，由于节流作用，由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换）；同时有少部分液态制冷剂汽化，温度随之降低，这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发（汽化）吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压缩机，并通过压缩机进入下一个制冷循环。三、制冷量在制冷循环中，循环流动的每千克制冷剂从被冷却物体吸收的热量叫做单位重量制冷量，用符号q表示，单位是kcal/kg，单位重量制冷量是表示制冷循环效果的一个特殊参数，这由制冷剂的性质，循环温度等条件决定，蒸发温度越低，冷凝温度越高，其值越小，反之越大。制冷装置的产冷量是单
压缩比对单级蒸气压缩式制冷循环影响分析在单级蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力，蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。冷凝温度受环境介质(水或空气)温度的限制，蒸发温度由制冷装置的用途确定的。在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。下面制冷快报为大家分析一下压缩比过高，对单级蒸汽压缩式制冷循环的影响。 当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比增大，排气温度上升。 压缩机输气系数下降;pk/p0增大导致压缩机排气温度升高，润滑条件变坏;耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。 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.压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。 由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。 实际的活塞式压气机中，当活塞处于左止点时，活塞顶面与缸盖之间必须留有一定的空隙，称为余隙容积。具有余隙容积的压气机理论示功图，图中容积V3就是余隙容积。 由于余隙容积的存在，活塞就不可能将高压气体全部排出，排气终了时仍有一部分高压气体残留在余隙容积内。因此，活塞在下一个吸气行程中，必须等待余隙容积中残留的高压气体膨胀到进气压力p1(即点4)时，才能从外界吸入气体。 余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比π越大，则容积效率越低，当π增加到一定值时容积效率零。增压比π一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。 压缩机的排气温度上升。 单级压缩的最低蒸发温度不仅受到容积系数为零的限制，随着压力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗增加、制冷系数下降、经济性降低外，排气温度的限制也是选择压缩机级数的另一个重要原因。 排气温度过高，它将使润滑油变稀，润滑条件恶化，当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象,甚至出现拉缸等现象。 当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，单级氨压缩机即使在等熵压缩的情况下，排气温度已高达160℃，显然它已超过了规的最高排气温度为150℃的限制。 压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ=0。压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。压缩机的功耗增加，制冷系数下降。