1、Department of Power Engineering 第二篇 能力篇模块四模块四 单级制冷循环系统原理与应用单级制冷循环系统原理与应用 （3）4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 4.3 单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算单级蒸气压缩式制冷实际循环的热力计算4.3.1 实际制冷循环的热力计算任务实际制冷循环的热力计算任务 1）根据工况要求计算出实际制冷循环性能，即制冷压缩机的制冷量和轴功率，冷凝器、过冷器、蒸发器、回热器等换热设备的热负荷等，为选择或设计制冷压缩机、制冷设备及制冷系统提供原始数据。 2）根据制冷工艺需
2、要对选定的制冷机、制冷设备等进行校核计算，以使其达到安全、高效运行的目的。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 4.3.2 实际制冷循环热力计算的基本原则实际制冷循环热力计算的基本原则 1）根据生产需要的制冷系统冷负荷进行热力计算，一般不考虑制冷系统的备用负荷。 2）设备负荷与制冷机负荷应相匹配，即根据制冷机负荷进行设备负荷计算。 3）选定的制冷循环工作条件不得超过制造厂所规定的允许工作条件，以保证制冷系统安全、高效运行，否则整个计算都是无意义的。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power E
3、ngineering 4.3.3单级实际制冷循环热力计算的一般步骤单级实际制冷循环热力计算的一般步骤1 确定制冷剂和制冷循环形式 根据用途选择制冷剂。根据制冷剂的性质和制冷工艺要求来确定制冷循环形式。 例如R22系统宜采用回热循环形式（？），R717系统采用无回热循环形式等。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 2 确定循环的工作温度 工作温度包括蒸发温度t0、冷凝温度tk、过冷温度tgl、过热温度tgr。（查规范）4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 例例4-4
4、 某冷藏库采用单级氨制冷系统，冷间空气温度要求达到-10，立式冷凝器出水温度为25，液体无过冷，库房耗冷量为200kW(72104kJh)，试进行制冷循环的热力分析计算。解 1确定工作参数 1）蒸发温度与蒸发压力： t0=tair- 10=-10-10=-20，p0 =0.190 11 MPa 2）冷凝温度与冷凝压力： tK=t2+5=25+5=30，pK= 1.016693 MPa 压力比： 可采用单级压缩制冷循环 3）吸气温度：由t0=-20，取tgr=-13 4）过冷温度：取tgl=001.166936.140.19011kpp4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department
5、 of Power Engineering 2由工作温度画出1gp-h、T-s图，并求状态参数值 4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 3热力性能计算 1）单位质量制冷量、单位容积制冷量kgkJhhq/)6391737(4103310/6 .1715/64. 01098mkJmkJqqV 2）制冷量由题意得 Q0=200kW4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 3）制冷剂循环量skgskgqQqm/182. 0/1098200004）理论功率 0021()0.18
6、21 (2026 1758)48.8mmPqwqhhkWkW4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 7）制冷系数84. 285. 0815. 01758202663917371241000mimishhhhqq 8）制冷压缩机实际排气焓值212120261758(1758)/2087/0.815ihhhhkJkgkJkg9）冷凝器负荷kWkWhhqqqQmkmk68.263)6392087(1821. 0)(3 2318. 120068.263oKQQ4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power
7、Engineering 例例4-5 有R134a单级蒸气压缩式制冷回热循环，已知冷凝温度35，蒸发温度-15，制冷压缩机吸气温度15，过冷温度30。制冷系统制冷量为210kJh(55.56kW)，并已知蒸发器内R134a有过热，不考虑蒸发器至制冷压缩机的回气管道及回热器的冷量损失，试进行热力循环分析计算。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering hp冷凝温度tk时：1-2-3-4-1冷凝温度升高为tk时： 1-2-3- 4 -11234tkt0tk3244.4.1 冷凝温度冷凝温度TK和蒸发温度和蒸发温度T0的变化对环境的影响的变化
8、对环境的影响4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering hp1234tkt04tk324q0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1 qvQ04.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering hp1234tkt0tk324w0w0不变单位压缩功w0 吸气比容v1 wvP制冷系数00wq4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Powe
9、r Engineering (2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响hlgp蒸发温度t0时：1-2-3-4-1蒸发温度降低为t0时： 1-2-2-3-4-11234tkt024t014.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering lgph1234tkt024t01单位制冷量q0 吸气比容v1 制冷剂质量流量GQ0q0q04.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering ph1234tkt024t01w0w0P单位压缩功w0 制冷剂质量流量G 时，P最大3/0ppk4.4 单级
10、蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 4.4.2 应用不同制冷剂时对制冷循环的影响应用不同制冷剂时对制冷循环的影响改用制冷剂后，除了制冷压缩机特性变化外，还要考虑以下改用制冷剂后，除了制冷压缩机特性变化外，还要考虑以下几个重要问题：几个重要问题：1）改用的制冷剂不能对制冷压缩机或设备材料有腐蚀，否）改用的制冷剂不能对制冷压缩机或设备材料有腐蚀，否则就不能任意换用制冷剂。则就不能任意换用制冷剂。2）改用制冷剂时应相应改换润滑油。）改用制冷剂时应相应改换润滑油。3）改用制冷剂后，制冷压缩机结构亦应作相应的调整。）改用制冷剂后，制冷压缩机结构亦应
11、作相应的调整。4）改用制冷剂时应校核匹配电动机的功率，要校核冷凝器、）改用制冷剂时应校核匹配电动机的功率，要校核冷凝器、节流器、蒸发器负荷，改换相应的种类、型号规格等。要相节流器、蒸发器负荷，改换相应的种类、型号规格等。要相应改换制冷压缩机的密封结构和密封材料等。应改换制冷压缩机的密封结构和密封材料等。5改用制冷剂是应考虑压缩机和设备的强度，以及制冷压改用制冷剂是应考虑压缩机和设备的强度，以及制冷压缩机运动部件的受力情况。缩机运动部件的受力情况。 4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 4.4.3 单级制冷压缩机的工况单级制冷压缩
12、机的工况 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。名义工况(旧)标准工况空调工况4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 1.4.2、制冷工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：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。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Departme
13、nt of Power Engineering 工况种类工况种类工作温度工作温度/制制 冷冷 剂剂工况种类工况种类工作温度工作温度/制制 冷冷 剂剂R717R12R22R717R12R22标准工况标准工况冷凝温度冷凝温度tk303030最大压差工况最大压差工况冷凝温度冷凝温度tk405040蒸发温度蒸发温度t0 15 15 15蒸发温度蒸发温度t0 20 30（ 8） 30过冷温度过冷温度tsc252525过冷温度过冷温度tsc405040吸气温度吸气温度tsh 101515吸气温度吸气温度tsh 150（15）15空调工况空调工况冷凝温度冷凝温度tk404040最大功率工况最大功率工况冷凝温
14、度冷凝温度tk405040蒸发温度蒸发温度t0555蒸发温度蒸发温度t05（0）105过冷温度过冷温度tsc353535过冷温度过冷温度tsc405040吸气温度吸气温度tsh101515吸气温度吸气温度tsh10（5）1515表1-1 我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）注：括号内的数字相当于最大压差980kPa或最高蒸发温度为0的压缩机工况。4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 类别类别工况序号工况序号蒸发温度蒸发温度/冷凝温度冷凝温度/吸气温度吸气温度/液体温度液体温度/机组型式机组型式高温高温1（1A）7（7.2）55
15、（54.4）18（18.3）50（46.1）所有型式所有型式27431838中温中温3（3A） 7（ 6.7）49（48.9）18（4.4）44（48.9）所所有有型型式式（全封（全封闭）闭）（3B）（18.3）（半封（半封闭）闭）（开启（开启式）式）4 7431838所有型式所有型式低温低温5（5A） 23（ 23.3）55（54.4）32（32.2）32（32.2）全封闭全封闭6（6A）49（48.9）5（4.4）44（48.9）所有型式所有型式7 2343538低温低温8（8A） 4035（40.6） 10（4.4）30（40.6）所所有有型型式式（全封（全封闭）闭）（8B）（18.3）
16、（半封（半封闭）闭）（开启（开启式）式）表1-2 容积式制冷压缩机及机组的名义工况4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 类别类别工况序号工况序号蒸发温度蒸发温度/冷凝温度冷凝温度/吸气温度吸气温度/液体温度液体温度/环境温度环境温度/中温中温1（1A） 7（ 6.7）35 1（ 1.1）30（35）32（32.2）（1B）（ 15） 9（ 9.4）低温低温2（2A） 23（ 23.3） 15（ 17.8）低温低温3（3A） 40 20（ 34.4）30类别类别工况序号工况序号使用侧使用侧/热源侧或放热侧热源侧或放热侧/冷温水冷温
17、水水冷水冷风冷风冷蒸发冷凝蒸发冷凝进口进口出口出口进口进口出口出口干球干球湿球湿球进风湿球进风湿球制冷制冷1（1A）12（12.4）7（6.7）32（29.4）37（35）3524（23.9）24（23.9）热泵热泵2404512776表1-4 容积式和离心式冷水机组的名义工况表1-3 氨制冷压缩机及机组的名义工况注：工况1和（1A）风冷冷凝器不采用蒸发凝结水冷却时，湿球温度不作规定 4.4 单级蒸气压缩式制冷循环的特性分析Department of Power Engineering 作业作业9某单级蒸气压缩制冷循环，制冷剂为R134a，蒸发器的出口温度为-25，过热度tgr=5，冷凝器的出口温度30，过冷度tgl=6。试求：1）循环制冷量；2）制冷系数；3）循环热效率。
