蒸汽压缩式制冷装置工作原理工况(1).ppt
1,第二节 蒸气压缩式制冷装置的工作原理,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,一、单级蒸气压缩式制冷循环,二、单级制冷压缩机的工况和特性,理论循环的假设，实际循环的热力计算参数概念。,工况参数(冷凝温度、蒸发温度)、过冷度、过热度变化对性能的影响、压缩机工况的概念。,2,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,一、单级蒸气压缩式制冷循环,3,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1.压焓图Pressure-Enthalpy Chart,4,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,2.单级蒸气压缩式制冷的理论循环,理论循环的假设,压缩机的压缩过程不存在换热和流阻,制冷剂在流动过程中无阻力损失,制冷剂只与热交换器有热交换，流过膨胀阀不作功,5,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1:出蒸发器进压缩机,3:出冷凝器进膨胀阀,4:出膨胀阀进蒸发器,2:出压缩机进冷凝器,23：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程,34：膨胀阀内的等焓节流过程,41：蒸发器内的吸热等压气化过程,6,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,3.单级蒸气压缩式制冷的实际循环,g-1：蒸发器后至压缩机吸口之间存在压力损失和温升的过程,1-a：在压缩机吸气通道和吸气阀时有阻力损失的过程,a-b：蒸气受压缩机吸气通道和缸体加热的过程,b-c：压缩时实际的多变的压缩过程,c-2：流过排气阀和排气通道时有阻力损失的过程,2-e：在排气管、液管中有流动阻力损失的换热过程,e-f：在膨胀阀中有从外界吸热的节流过程,f-g：在蒸发器和吸气管中有流阻损失和气化吸热的过程,h,p,a,b,c,2,2,3,d,4,e,f,5,g,6,1,7,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,h,p,a,b,c,2,2,3,d,4,e,f,5,g,6,1,简化过程,8,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：制冷剂由高压变为低压以(1)为分界点。冷剂流经膨胀阀(2)相等，冷剂由(3)液体变成(4)蒸气。冷剂在蒸发器进口是(5)、出口是(6)。冷剂在蒸发器中完全气化前是(7)压(8)温过程、干度(9)。冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度(10)、压力(11)，冷剂在压缩机进口是(12)蒸气、出口是(13)蒸气；冷剂在液管中流动一般是(14)压(15)温过程。,9,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,p,热力计算,单位（质量）制冷量：,10,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位容积制冷量：,11,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,等熵压缩单位理论功：,1-2为等熵压缩线,12,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位指示功：,13,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,理论制冷系数：,Coefficient Of Performance(COP),14,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：冷剂在压缩机进口焓值为400kJ/kg，出口焓值为450kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg，制冷系数为()。,问题：压缩机进出口h1=412kJ/kg，h2=464kJ/kg，冷凝器出口焓值为h3=250kJ/kg，膨胀阀进口h3=240kJ/kg，蒸发器出口h1=392kJ/kg，制冷系数为()。,15,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,冷剂的质量流量：,Refrigerant,16,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的容积流量：,17,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的理论流量（活塞行程容积）：,18,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的理论功率：,19,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的指示功率：,20,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,压缩机的轴功率：,21,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,单位轴功率制冷量：,22,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,单位轴功率制冷量Ke,压缩机每消耗单位轴功率所能得到的制冷量，相当于实际制冷系数。,开启式压缩机的Ke值:,23,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,热力计算,冷凝器的热负荷：,24,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：Ke=4，每消耗1度电制冷量为()kWh。,4,热泵空调器冬季工作，Ke=4，每消耗1度电向室内供热()kWh。,5,压缩机进出口焓值分别为420kJ/kg和475kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg，单位制冷量为()kJ/kg，冷凝器单位排热量为()kJ/kg。,170,225,25,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,二、单级制冷压缩机的工况和特性,压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等,26,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,1.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：,若压缩机转速n和工作缸数不变，则VT为定值。,27,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,h,p,28,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,不变,29,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响,w0,w0,不变,制冷系数,30,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：下列()会使冷凝温度tk增高。,A.冷却水流量减少,B.空气进入系统,C.制冷装置工作时间长,D.冷凝器换热面脏污,E.冷却水温度降低,F.冷剂量过多,切记：使冷凝效果下降或压缩机排气量升高的因素，都会使冷凝温度(压力)升高。反之降低。,31,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,h,p,32,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,p,q0,q0,33,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响,p,w0,w0,34,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,将低压蒸气看作理想气体,35,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：下列()会使蒸发温度t0降低。,A.冷库加入新食品,B.蒸发器化霜,C.膨胀阀开度调大,D.压缩机工作缸数增加,E.蒸发器风机转速降低,F.蒸发器结霜加厚,G.冷库库温降低,H.压缩机皮带打滑,切记：使蒸发器蒸发量下降或压缩机抽气量升高的因素，都会使蒸发压力下降。反之升高。(假设每一行程压缩机抽气量不变）,36,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,Sub-cooling degree,Super-heating degree,37,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,38,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,不变,39,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,w0,w0,?,40,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,p,h,q0,q0,w0,w0,41,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)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。,过热度大小的确定：,42,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,回热循环Regeneration Cycle：,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，是液体过冷、气体过热的工作循环。,43,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：在回热器中，为什么液态冷剂能向气态冷剂放热？,44,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,h,p,45,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,(3)其他条件不变，供液过冷度、吸气过热度的影响,装置是否可采用回热循环?,46,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,2、制冷压缩机的性能曲线,Refrigeration Compressor Performance Curve,-30,-20,-10,0,10,0,90,180,270,30,45,60,75,蒸发温度t0/oC,制冷量Q0/(103kcal/h),轴功率P/kW,47,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：制冷压缩机性能曲线以(tk、t0、t、t)为横坐标，以(tk、t0、t、t)为参变量。由tk和t0可确定(q0、Q0、Pi、w0、P)。,48,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,49,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,3、制冷压缩机的工况Condition,压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。,铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。,50,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,3、制冷压缩机的工况Condition,名义工况(新),高温工况High Temp.Condition,中温工况Medium Temp.Condition,低温工况Low Temp.Condition,最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。,最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。,51,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,问题：同一台压缩机用于冷库和空调，制冷量在()工况时较大。,空调,压缩机A的高温工况和B的低温工况制冷量相等，那么压缩机(A、B)的活塞行程容积较大。,52,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,活塞式制冷压缩机的标准工况和空调工况,53,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,中型活塞式制冷压缩机的名义工况(GB10873-89)(oC),54,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,船用氟利昂活塞式制冷压缩机设计、使用条件,55,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,船用氟利昂活塞式制冷压缩机最大工作范围,56,船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,作业：R22制冷系统，制冷量为50000kJ/h，冷凝温度30 C，过冷度5 C；蒸发温度为-15C，压缩机的吸气温度-5C。计算：q0、G、Qk、P。（压缩按等熵过程计算）,
