第十一章 制冷循环
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第十一章 制冷循环
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11-1 概 述
制冷循环
热泵循环 (heat-pump cycle)
逆向循环
一、逆向循环的补偿条件
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二、经济性指标
c
c
q
0
c
cc TT
T
0
深冷 <1
普冷 >1
冷吨– 1 000 kg 0º C 的饱和水在 24 h 内冷冻成 0 ºC 的冰所需的制冷量。 1 冷吨 =3.86kJ/s ;(美国 1 冷吨 =3.517kJ/s )
工程上也称制冷装置工作性能系数 COP 。
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11-2 压缩气体制冷循环一、 压缩气体制冷循环( Gas-compression
refrigeration cycle )简介
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二、制冷系数( the coefficient of performance COP )
321 hhq
定比热
1
43
1
12
TT
TT
C C
net 1 C
q q
w q q
C 1 4q h h
net 2 1 3 4 2 3 1 4w h h h h h h h h
C
net
q
w 4132
41
TTTT
TT
12
11
1
1
TT
T
1 4
2 3 1 4
h h
h h h h
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讨论: 1 ) C 1
c0 C 2 1
T T
T T T T
相同温度的 T 0 和 TC
2 ) , Cq
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主要用途:飞机空调的制冷系统 升压式空气制冷系统
高温的发动机引气先被一级热交换器冷却,然后在压气机升温升压,再在二级热交换器冷却,最后在涡轮膨胀降温。 温度控制原理是:来自飞机发动机压气机的引气分成热路和冷路,冷路经过上述制冷系统,出来后和热路混合,经温度控制系统进入客舱。调节混合活门的开度就可以控制客舱温度的冷热。
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三、回热式压缩空气制冷循环
压缩空气制冷, qC 较小,且随 π上升, ε下降,为兼顾 Qc 及 ε,采用大流量叶轮压缩机并回热。
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回热后: 面积 12nm1= 面积 45gk4
qc= 面积 1mg61
q1= 面积 34kn3= 面积 3’5’gm3’
ε相等, π下降
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11-3 压缩蒸气制冷循环 ( The vapor-compression cycle )
一、设备流程及 T-s 图
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二、制冷系数 ε
C 1 5 1 4q h h h h
421 hhq
net 2 1w h h 12
41
hh
hh
三、状态参数确定1. T-s图和 logp-h图
C
net
q
w
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11-4 制冷剂 (Refrigerants)性质 一、制冷剂热力性质 1. 对应制冷装置工作温度的饱和压力适中; 2. 汽化潜热大; 3. 临界温度应高于环境温度; 4. 蒸汽比体积小,导热系数大; 5. 蒸发压力不低于环境压力,三相点低于制冷循环下限温度。 6. 上、下界限线(在 T-s图)陡峭,使冷凝更接近定温放热及减少节流引起制冷能力损失。
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二、制冷剂其他性质 1. 对环境友善; 2. 安全无毒; 3. 溶油性好,化学稳定性好,等等。
三、蒙特利尔协定书 CHCC
HCHC
R134a
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11-5 其他制冷循环一、吸收式制冷循环 (absorption refrigeration)
C C
H P H
COPQ Q
Q W Q
理想条件下0
P H t HH
1T
w Q QT
利用此功可获得C,max P
0 LH
H 0 L
1
Q w
T TQ
T T T
C,max H 0 Lmax
H H 0 L
COPQ T T T
Q T T T
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二、气流引射式制冷 (steam jet refrigeration)
装置工作循环可分成两个循环 制冷蒸汽循环 673456
工作蒸汽循环 6812456
总循环 每 kg 制冷量 q2 = q7-3 = h3-h7
每 kg 冷凝器放出热量 q 冷 = q5-6= h6-h5
每 kg 工作蒸汽吸热量 q1= q8-1= h1-h8
1. 原理及设备流程图
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工作蒸汽及功量最终均以热量形式在冷凝器中向环境散失,构成能质下降以弥补制冷蒸汽的能质提高。
2. 能量利用系数
812
7312
hhm
hhm
Q
Q
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11-6 热泵循环 (heat pump)
一、简介二、 供热系数
net 2 2
net net
' 1 1w q q
w w
工业锅炉: B 0.7
电厂热效率: t 0.35
热泵供暖系数: 3'
B 0.7a aQ Q Q
t ' 1.05a aQ Q Q
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华北某市热电厂排出水温 30℃ 以上,余热量 ,
93.4 10 kJ/h
如以热泵回收,能满足 1 千万 m2 建筑物采暖,一年节煤100 万吨。
使用限制: 1.ε'与 TR-T0 反比,所以北方 ε' 比较低。 2. 制冷,供暖联合运行工质性质要求苛刻。 3. 环境热源土壤,水,空气分别存在 λ小、凝固、腐蚀等。
三、热泵供暖