蒸汽壓縮式製冷循環原理及計算

2021-02-08 製冷百科




壓縮機: 製冷系統的「心臟」,壓縮和輸送製冷劑蒸氣。

冷凝器: 輸出熱量,冷卻製冷劑。

節流閥: 節流降壓,並調節進入蒸發器的製冷劑流量。

蒸發器: 吸收熱量(輸出冷量)從而製冷。





圖上各線段代表循環的不同過程


1-2:壓縮機中的等熵(絕熱)壓縮過程。

2-3:冷凝器內的等壓冷卻、冷凝、過冷過程。

3-4:節流閥內的等焓節流過程。

4-1:蒸發器內的吸熱等壓氣化過程。



1.製冷壓縮機


2.冷凝器


3.蒸發器


4.節流閥


狀態點的確定


1點:Po等壓線與x=1蒸氣幹飽和線交點

2點Pk等壓線與s1等熵線交點

3點Pk等壓線與x=0液態飽和線交點

4點:Po等壓線與h3等焓線交點




(1)單位質量製冷量q0    kJ/kg   q0=h1- h4


(2)單位容積製冷量qv    kJ/m3  qv= q0/v1=(h1-h4)/v1


(3)單位質量耗功率w     kJ/kg    w=h2-h1


(4)單位冷器熱負荷qk    kJ/kg    qk= h2-h3


(5)理論製冷係數ε   ε=q0/w=(h1-h4)/ (h2-h1)


(6)製冷劑質量流量qm  kg/s    qm =Q0/q0


(7)壓縮機的理論耗功率N= qm w= qm(h2-h1)    kW


(8)冷凝器總負荷Qk   kW  Qk = qm qk= qm(h2-h3)


例題:

某單級蒸汽壓縮式製冷循環系統,設定總製冷量Q0=100Kw,在空調工況下工作。採用R22作製冷劑時,試做理論循環的熱力計算。


解:

在空調工況下工作,蒸發溫度t0=5℃,冷凝溫度tk=40 ℃R22的壓焓圖得:



計算結果

壓縮機的工況:決定循環的蒸發、冷凝溫度、過冷度等。

工況參數對製冷工作的影響:製冷壓縮機的製冷量,製冷壓縮機的軸功率。








其他條件不變,供液過冷度、吸氣過熱度的影響







有害過熱:

發生在蒸發器後的吸氣管中的過熱過程,裝置的q0未增加,Q0和下降。


回熱循環:

利用氣液換熱器(回熱器)使膨脹閥節流[Throttle]前的冷劑液體與壓縮機吸入前的冷劑蒸氣進行熱量交換,使液體過冷、氣體過熱的工作循環。




1、壓縮過程非等熵,並伴有吸熱和放熱。

2、系統存在節流損失 :吸、排氣閥、節流閥等。

3、存在傳熱溫差,過程不可逆。

4、改善循環:吸氣過熱和過冷節流、回熱循環。

5、系統存在流動損失。

6、系統存在不凝性氣體。 


實際製冷過程描述



1』-1」吸氣管過熱,流動損失。

1」-10吸氣閥節流。

10-2』先吸熱壓縮,後放熱壓縮。

2』-2」排氣閥節流。

2」-20排氣管放熱冷卻。

20-3冷凝放熱。

3-3』供液管液體過冷,流動損失。

3』-4』節流過程中,製冷劑降溫降壓對外吸熱增焓。

4』-1』蒸發製冷。


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