1、第七章第七章 蒸气压缩式制冷装置的运行与调节蒸气压缩式制冷装置的运行与调节第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性第二节第二节 蒸气压缩式制冷装置的性能调节（自学）蒸气压缩式制冷装置的性能调节（自学）第三节第三节 制冷系统的故障与排除（自学）制冷系统的故障与排除（自学）第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性制冷系统设计步骤：制冷系统设计步骤：1.1.根据根据外在参数外在参数（所采用冷却水或冷却用空气入口温度、流量和给定的冷冻（所采用冷却水或冷却用空气入口温度、流量和给定的冷冻水温度或被冷却的空气温度、流量），水温度或被冷却的空气温度
2、、流量），确定制冷系统的确定制冷系统的设计工况设计工况（即选定（即选定t tk k 和和t t0 0等系统的等系统的内在参数内在参数设计值）设计值）2.2.按按设计工况设计工况选择选择制冷系统的制冷系统的各组成设备各组成设备（“四大件四大件”+其他设备（风机、电其他设备（风机、电机、自控设备）机、自控设备），使之在运行过程中各设备能力相互匹配；，使之在运行过程中各设备能力相互匹配；tk取值取值水冷式：t2-t1=410；tk-t1=714 风冷式：t2-t1 8；tk-t1=1016 t0取值取值用于冷却水或盐水的蒸发器：t1-t2=58；t0=t2-（23）即：tm=57；热流密度约为200
3、0-3000w/m2 直接蒸发式空气冷却器：t0=t2-（68）即：tm=1113 热流密度约为450500w/m2（以外肋表面为基准）若制冷系统的若制冷系统的运行工况不同于设计工况，运行工况不同于设计工况，即即外在参数变化（温度、流量）外在参数变化（温度、流量）内在参数（内在参数（t0 0,tk k)变化变化设备性能设备性能(制冷量、耗功率）制冷量、耗功率）变化？变化？各各设备匹配性？设备匹配性？制冷机组或系统的性能制冷机组或系统的性能：是指其：是指其制冷量和耗功率制冷量和耗功率与与外在参数外在参数之间的关系。之间的关系。第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性
4、性能分析方法性能分析方法（两种）（两种）模拟解析法（系统仿真）模拟解析法（系统仿真）图解法图解法求解所有求解所有设备的工作特性方程设备的工作特性方程以及以及能能量量平衡、平衡、质量质量平衡、平衡、动量动量平衡和制冷平衡和制冷剂剂状态方程状态方程构成的构成的联立方程组联立方程组，消去消去其中所包括的系统内在参数其中所包括的系统内在参数（t0,tk）,得得出系统出系统运行时的工作性能运行时的工作性能方程复杂，数值求解困难方程复杂，数值求解困难简单，可直观表明主要参数简单，可直观表明主要参数的影响程度，方便设计者预的影响程度，方便设计者预判各设备对系统性能的影响判各设备对系统性能的影响一一.主要设备
5、的工作特性主要设备的工作特性（一）制冷压缩机（一）制冷压缩机采用一定制冷剂的定容量压缩机（采用一定制冷剂的定容量压缩机（Vh不变），不变），0 0、P、k k是是t0 0,tk k的函数，的函数，)17(),()17(),()17(),(000000cttfPbttfPattfkkkPkk即：即：（二）冷凝器与蒸发器（二）冷凝器与蒸发器逆流冷凝器，其热交换能力为逆流冷凝器，其热交换能力为第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性)37()(1wkccRkttAKF设)27(0AckkddAttKdtcMdwkcwwwk)(dAcMKttdtwwcwkw:即)27(e
6、xp12acMAKttttwwccwkwk积分可得：)27(:12bttcMwwwwk）（冷却介质获得的热量热面积；冷凝器的传热系数和传、质量流量和比热；冷却剂（水或空气）的、式中：ccwwwwccccwwRAKcMcMAKAKcMF)47(exp1热面积；冷凝器的传热系数和传、质量流量和比热；冷却剂（水或空气）的、式中：ccwwwwccccwwRAKcMcMAKAKcMF)47(exp1F FR R=f(M=f(Mw w,c,cw w,K,Kc c,A,Ac c)一定热负荷范围内K变化不大,视为定值比热变化不大，视为定值)(1wkccRkttAKF 既定冷凝器，冷凝面积Ac为定值冷却剂流量一
7、定，系数冷却剂流量一定，系数FR R基本不变基本不变流量一定，某给定冷凝器热交换能力流量一定，某给定冷凝器热交换能力k k是是tk k和冷却剂进口温度和冷却剂进口温度tw1w1的函数的函数即：即：Mw w一定，一定，k k=g(=g(tk k,tw1w1)第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性同理可得，同理可得，蒸发器蒸发器热交换能力热交换能力)57()(01000ttAKFwcR被冷却水进口温度。热面积；蒸发器的传热系数和传、和比热；被冷却剂水的质量流量、式中：1000000)67(exp1wcwcwcwcwcwcwcRtAKcMcMAKAKcMF注注：对：对
8、直接蒸发式空气冷却器直接蒸发式空气冷却器来说，热质交换同时进行，来说，热质交换同时进行，全热交换的推动力是焓差，或空气湿球温度差，其热交换能力表达式为：其热交换能力表达式为：)57()(01000attAKFmiR进口空气的湿球温度。系数和传热面积；以湿球温差为准的传热、空气所需的热量；，每气湿球温度每增加比热，定压条件下，空量被冷却剂空气的质量流式中：1000000C1)67(exp1miacacacaciiacacRtAKkgcMacMAKAKcMFMc.ac.a一定，一定，0 0=h(=h(tm.1m.1,t0 0)P155(图图7-3）被冷却空气流量一定，被冷却空气流量一定，系数系数F
9、R R基本不变基本不变Mc.wc.w一定，一定，0 0=h(=h(tc.w1c.w1,t0 0)被冷却剂流量一定，系数被冷却剂流量一定，系数FR R基本不变基本不变二二.制冷压缩机与冷凝器联合工作特性制冷压缩机与冷凝器联合工作特性压缩冷凝机组的工作性能不同于单独的制冷压缩机，也不同于所配用冷凝器压缩冷凝机组的工作性能不同于单独的制冷压缩机，也不同于所配用冷凝器二者的联合工作特性的确定方法二者的联合工作特性的确定方法解析法解析法图解法图解法消去压缩机和冷凝器的消去压缩机和冷凝器的共同冷凝温度得到方程共同冷凝温度得到方程)17(),()17(),()17(),(000000cttfPbttfPat
10、tfkkkPkk)37()(1wkccRkttAKF求解复杂求解复杂第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性二二者者重重合合AA1212A”1”2”2A12”A”1”1.由定容量压缩机构组成的压缩冷凝机组的工作性能与蒸发温度、冷却由定容量压缩机构组成的压缩冷凝机组的工作性能与蒸发温度、冷却剂进口温度及其质量流量呈函数关系。剂进口温度及其质量流量呈函数关系。即：即：)77(),()77(),(101000bMttfPaMttfwwPww2.冷凝器的工作特性曲线的斜率冷凝器的工作特性曲线的斜率k k/(t/(tk k-t-tw1w1)与与F FR RK KC CA A
11、C C的乘积呈正比；的乘积呈正比；3.传热面结垢，机组中有不凝性气体等，使传热系数降低；冷凝器中传热面结垢，机组中有不凝性气体等，使传热系数降低；冷凝器中存液过多，缩减了传热面积，将使冷凝器工作特性曲线的斜率存液过多，缩减了传热面积，将使冷凝器工作特性曲线的斜率k k/(t/(tk k-t-tw1w1)变小，与正常情况相比，机组的变小，与正常情况相比，机组的tktk将有所提高，导致制将有所提高，导致制冷能力降低，耗功量增加。冷能力降低，耗功量增加。),(t-t1wkkCCRAKFf即：即：第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性二二.制冷压缩机与冷凝器联合工作特性
12、制冷压缩机与冷凝器联合工作特性由图由图7-47-4和图和图7-57-5可得如下可得如下结论：结论：三三.压缩机压缩机冷凝器冷凝器蒸发器联合工作特性蒸发器联合工作特性制冷系统及整体式制冷机组的工作特性均认为是压缩机制冷系统及整体式制冷机组的工作特性均认为是压缩机冷凝器冷凝器蒸发蒸发器三者的联合工作特性。（图器三者的联合工作特性。（图7-6、7-7）二二者者重重合合AABBCCDDAEEADDEE结论：结论：1.由定容量压缩机构组成的制冷系统，其工作特性只与通过冷凝器和蒸由定容量压缩机构组成的制冷系统，其工作特性只与通过冷凝器和蒸发器的外部流体进口温度（若为直接蒸发式空气冷却器，则为空气进口发器的
13、外部流体进口温度（若为直接蒸发式空气冷却器，则为空气进口湿球温度）和流量呈函数关系。湿球温度）和流量呈函数关系。)87(),()87(),(111100bMMttfPaMMttfacwmwPacwmw2.蒸发器工作特性曲线的斜率蒸发器工作特性曲线的斜率0 0/(t/(tm.1m.1-t-t0 0)与与F FR RK K0 0A A0.i0.i的乘积呈正比，的乘积呈正比，3.传热面被污染，或因节流机构过小等造成供液不足，使部分传热面传热面被污染，或因节流机构过小等造成供液不足，使部分传热面未与液态制冷剂接触，则相当于减小了传热系数和传热面积，未与液态制冷剂接触，则相当于减小了传热系数和传热面积，
14、蒸发器蒸发器的工作特性曲线变得平缓，的工作特性曲线变得平缓，与正常情况相比，机组的与正常情况相比，机组的t t0 0将有所降低，导将有所降低，导致制冷能力降低。致制冷能力降低。),(t-t00010iRmAKFf即：即：三三.压缩机压缩机冷凝器冷凝器蒸发器联合工作特性蒸发器联合工作特性第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性说明：说明：1.对对变容量变容量压缩机构组成的制冷系统，其压缩机构组成的制冷系统，其工作特性工作特性除除与与通过冷凝器和蒸通过冷凝器和蒸发器的发器的外部流体进口温度外部流体进口温度（若为直接蒸发式空气冷却器，则为空气进口（若为直接蒸发式空气冷却
15、器，则为空气进口湿球温度）和湿球温度）和流量流量呈函数关系外，还与呈函数关系外，还与理论排气量理论排气量Vh有关。有关。第一节第一节 蒸气压缩式制冷系统的工作特性蒸气压缩式制冷系统的工作特性2.2.变容量制冷系统性能的研究方法：变容量制冷系统性能的研究方法：当当Vh恒定为某一数值时，变容量制冷系统转化为定容量制冷系统，其恒定为某一数值时，变容量制冷系统转化为定容量制冷系统，其性能分析方法完全相同。性能分析方法完全相同。第七章第七章 蒸气压缩式制冷装置的运行与调节蒸气压缩式制冷装置的运行与调节第二节第二节 蒸气压缩式制冷装置的性能调节（自学）蒸气压缩式制冷装置的性能调节（自学）第三节第三节 制冷
16、系统的故障与排除（自学）制冷系统的故障与排除（自学）本章重点内容本章重点内容1.1.概念：制冷系统的性能；概念：制冷系统的性能；“内在参数内在参数”；“外在参数外在参数”2.2.对由定容量制冷压缩机组成的制冷系统而言，影响压缩机性能的因素有对由定容量制冷压缩机组成的制冷系统而言，影响压缩机性能的因素有哪些？影响冷凝器哪些？影响冷凝器(蒸发器）性能的因素有哪些？蒸发器）性能的因素有哪些？影响冷凝器影响冷凝器(蒸发器）蒸发器）性能的因素有哪些？影响压缩性能的因素有哪些？影响压缩冷凝机组性能的因素有哪些？影响制冷冷凝机组性能的因素有哪些？影响制冷系统性能的因素有哪些？系统性能的因素有哪些？3.3.对变容量制冷压缩机而言，影响其压缩机，冷凝器（蒸发器），压缩对变容量制冷压缩机而言，影响其压缩机，冷凝器（蒸发器），压缩冷凝机组，压缩冷凝机组，压缩冷凝冷凝蒸发机组性能的因素与由定容量制冷压缩蒸发机组性能的因素与由定容量制冷压缩机组成的制冷系统相比，有何不同？机组成的制冷系统相比，有何不同？
