Chapter 11 Refrigeration Cycles 第十一章 制冷（致冷）循环 空气压缩式制冷循环 蒸汽压缩式制冷循环 压缩式热泵循环 吸收式制冷循环

动力循环与制冷（热泵)循环 动力Power循环 输入热,通过循环输出功 制冷Refrigeration循环 热泵Heat Pump循环 —正循环 动力Power循环 输入热,通过循环输出功 制冷Refrigeration循环 输入功量（或其他代价），从低温 热源取热 —逆循环 热泵Heat Pump循环 输入功量（或其他代价），向高温热用户供热 —逆循环

Coefficient of Performance 制冷循环和制冷系数 Coefficient of Performance T0环境 卡诺逆循环 Reversed Carnot cycle T s q1 w T2 T0 T0不变, T2 εC q2 T2不变, T0 εC T2冷库

Coefficient of Performance 热泵循环和供热系数 Coefficient of Performance T s T1 卡诺逆循环 w T2 T0 T1不变, T0 εC T0不变, T1 εC

Cooling Capacity and Ton of Refrigeration 制冷能力和冷吨 Cooling Capacity and Ton of Refrigeration 生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小 制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。 1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷冻 到0°C的冰所需冷量。 水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg 1冷吨=3.86 kJ/s 1美国冷吨=3.517 kJ/s

√ √ √ 制冷循环种类 压缩制冷 Refrigeration Cycle 吸收式制冷 蒸气压缩制冷 Gas compression 空气压缩制冷 压缩制冷 蒸气压缩制冷 吸收式制冷 制冷循环 吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷,磁制冷 √ Gas compression √ Vapor-compression Absorption √ Adsorption

§8－1 空气压缩制冷循环 冷却水 2 3 冷却器 冷藏室 膨胀机 压缩机 4 1

Reversed Brayton Cycle p-v图和T-s图 p 逆勃雷登循环 T 3 2 2 3 T0 T2 1 4 1 4 v s s 1 2 绝热压缩 3 4 绝热膨胀 s 2 3 等压冷却 p 4 1 等压吸热 p

制冷系数 T 2 3 1 4 s

优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。  使用叶轮式，再回热则可用。 空气压缩制冷循环特点 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。 缺点： 1. 无法实现 T ， < C 2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不能太大， q2 很小。 若(T1-T4)  3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小， 使用叶轮式，再回热则可用。

空气压缩制冷的根本缺陷 1. 无法实现 T ， 低，经济性差 2. q2=cp(T1-T4)小， 制冷能力q2 很小。  蒸气在两相区易实现 T  汽化潜热大，制冷能力可能大

水 100°C R22 - 40.8°C R134a - 26.1°C § 11-2 蒸气压缩制冷循环 § 11-2 蒸气压缩制冷循环 Vapor-compression refrigeration cycle 水能用否？ 0°C以下凝固不能流动。 一般用低沸点工质，如氟利昂、氨 沸点： 水 100°C R22 - 40.8°C R134a - 26.1°C

空气压缩制冷循环 冷却水 2 3 冷却器 冷藏室 膨胀机 压缩机 4 1

2-4：定压放热过程 4-5：绝热节流过程 5-1：定压吸热过程 蒸气压缩制冷空调装置 1-2：绝热压缩过程 4 2-4：定压放热过程 4-5：绝热节流过程 5-1：定压吸热过程 5

蒸气压缩制冷循环 T 逆卡诺 s 节流阀代替了膨胀机 比较逆卡诺循环3467 73 湿蒸气压缩 “液击”现象 实际 2 比较逆卡诺循环3467 3 4 逆卡诺 73 湿蒸气压缩 “液击”现象 1 7 6 5 实际 12 既安全，又增加了单位质量工质的制冷量71 s 节流阀代替了膨胀机

T s 优点： 节流阀代替膨胀机分析 缺点： 84越陡越好 1. 损失功量 2. 少从冷库取走热量 面积8468 面积a84ba 3 4 2. 少从冷库取走热量 面积8468 1 8 6 5 a b s 面积a84ba 面积a86ba 优点： 利>弊 1. 省掉膨胀机，设备简化； 2. 膨胀阀开度，易调节蒸发温度；

2 3 4 1 1

蒸气压缩制冷循环的计算 T 蒸发器中吸热量 2 3 4 冷凝器中放热量 1 5 制冷系数 s lnp-h图 两个等压，热与功均与焓有关

压焓图 P-h diagram

热泵lnp-h图及计算 T lnp h 2 3 4 2 3 4 1 5 1 5 s

PERFORMANCE EVALUATION COEFFICIENT OF PERFORMANCE :

过冷措施 工程上常用 lnp h T 2 3 4’ 4 2 3 4 4’ 1 5’ 5 1 5’ 5 s 不变

§ 11-3 热泵Heat pump T0 T1 q1 q1 制冷 w 热泵 w q2 q2 T2 T0 制冷系数 制热系数

蒸气压缩式热泵装置 房间 供暖 化工 温度提升 节能 T0

Cm Hx Fy Clz 氯氟烃 F R(m-1)(x+1)y 例：R12—CF2Cl2 Cl H Cl C R22—CHF2Cl F 制冷剂的命名 Cm Hx Fy Clz 氯氟烃 F R(m-1)(x+1)y 例：R12—CF2Cl2 Cl H Cl C R22—CHF2Cl F R12= 1 0 2 C H F

制冷剂的命名 同素异构体 R134a —C2H2F4 F H C C F H R134a R134

American Society of Heating, Refrigerating Air-Conditioning Engineers 混合物制冷剂的命名 ASHRAE R400 非共沸混合物 共沸混合物 R500 American Society of Heating, Refrigerating Air-Conditioning Engineers HC 甲烷 丁烷 R600 R700 其它 R718 水 氨 R717 R744 CO2

absorption refrigeration § 11-4 吸收式制冷循环 absorption refrigeration 压缩制冷循环以消耗机械功为代价 吸收式制冷以消耗热量为代价 利用溶液性质 溶液 = 溶剂 + 溶质 溶剂吸收溶质的能力 溶液T 溶液浓度 溶液T 溶剂吸收溶质的能力 溶液浓度 Ammonia（NH3） 氨（溶质） + 水（溶剂）溶液 溴化锂（溶剂） + 水（溶质）溶液 absorbent Refrigerant

吸收式制冷循环示意图 循环性能系数

吸收式制冷循环特点 优点： 直接利用热能 可用低品质热 环境性能好 缺点： 设备体积大，启动时间长 用于大型 空调、中央空调。

5. 凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。 § 8-5 制冷剂refrigerant 蒸气压缩制冷，要尽可能利用工质两相区，因此与工质性质密切相关。 对热物性要求： boiling point 1. 沸点低，tb<10ºC 2. 压力适中，蒸发器中稍大于大气压，冷凝器中不太高； 3. 汽化潜热大，大冷冻能力； 4. T-S图上下界线陡峭：上界陡峭，冷冻更接近定温，下界线陡，节流损失小； 5. 凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。

小结 Summary 1. 空气压缩制冷，分析、计算； 2. 蒸汽压缩制冷，分析、计算； 3. 压缩式热泵循环，与制冷原理相同，会计算 1. 空气压缩制冷，分析、计算； 2. 蒸汽压缩制冷，分析、计算； 3. 压缩式热泵循环，与制冷原理相同，会计算 4. 吸收式制冷,……，制冷剂，一般了解