《中央空调制冷原理.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中央空调制冷原理.ppt(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,制 冷 原 理,B,A,A,B,C,C,S,E,D,压力,焓,F,2,课程内容,第一部分:制冷剂 第二部分:逆卡诺循环及相关术语 第三部分:制冷循环过程分析,3,1.过冷液体区 焓差 = 1 Lb x (212-32) =180 2.混合区-饱和区 焓差 = 1 Lb x (气化潜热) = 970 3.过热气体区 焓差 = 1 Lb x (252-212) X 0.45 =18,温度- F,32,212,252,100%饱和液体,显热,潜热过程,显热,180,970,18,100%饱和气体,焓- BTUs / Lb.,1,2,3,水 的 特 性,4,制 冷 剂,当前使用最多的是那些制冷剂?
2、 它们有什么优点? 水也可以用作制冷剂,然而它的饱和压力太低,并且在320F时会结冰 制造商选择制冷剂 当前我们是如何使用制冷剂的?,5,制 冷 剂 应 有 的 特 性,不燃和无毒 高压侧压力应不至于要求过高的结构强度 低压侧压力应高于大气压 汽化潜热大 较小的比容 液态比热小 易于检测系统渗漏点 与常用润滑剂相容 传热系数和黏度应有利于传热 易于获得、成本低、易于处理 对系统常用的金属材料无腐蚀,6,应具有,不希望,成本低,易于获取,无毒,不燃,较大的汽化潜热,对温度有限制,需要很低的压力,大的比容,最可取的制冷剂应该有以下特征:,氟化烃已经成为最普通的市场选择,7,三个注意要点:,可燃性,
3、毒性(人体健康),CL,H,F,Side CL + F,Interior CL + F + H,该类制冷剂的组成如下:,碳(基本成分) +,H,Cl,F的化合物,如右图三角形所示,Side H + F,Side H + CL,氟 化 烃 类 制 冷 剂,8,CL,含Cl量越多,毒性越强,含H量越多,易燃性越强,H,F,R-12,R-11,含Cl和F的量的越多,完全被卤化(大气寿命长);,R-123,R-22,R 134a,Target Zone,制 冷 剂 性 质,9,常 用 制 冷 剂,R-11 CCL3F 淘汰 R-12 CCL2F2 将淘汰 R-22 CHCLF2 将淘汰 R-134a
4、CF3CH2F 替代品 R- 123 CHCL2CF3 替代R- 11 R-410A CH2F2/CHF2CF3 替代R- 22 R-717 Ammonia NH3 工业应用,74.9 F,-21.6 F,- 41.4 F,- 15.1 F,82.2 F,- 62.9 F,- 28 F,制冷剂,化学方程式,沸点,备 注,10,制冷剂,关于制冷剂的名词: CFC HCFC HFC 制冷剂要考虑以下指标: 制冷系数COP 臭氧破坏指数ODP 温室效应指数GWP,11,R-22,Pressure,Enthalpy,Saturated Vapor,Saturated Liquid,制冷剂-压焓图,过冷
5、区,过热区,液态饱和区,气态饱和区,左边是液态饱和线 右边是气态饱和线 液态饱和线左边是过冷区 气态饱和线右边是过热区 拱形曲线以内区域为气液混合区 温度在临界点以上为过热蒸气,临界点,12,等压力线与横坐标平行 psia,见本节末的 R-22表,Pressure,Enthalpy,等焓线与纵坐标平行 btu/lb,在曲线内部饱和温度线与压力线平行,等温线在过冷区与纵坐标平行,等温线在过热区向下倾斜,等比容线Specific volume在过热区向上倾斜 ft3/lb,等焓线Constant entropy在过热区向上倾斜(理想压缩),40F,120F,Entropy,Specific Vol
6、ume,Temp.,40F,120F,40F,制冷剂-压焓图-过热区,压力,焓,13,课程内容,第一部分:制冷剂 第二部分:逆卡诺循环及相关术语 第三部分:制冷循环过程分析,14,逆卡诺循环,15,循环的吸热量 q0=TL(S1-S4) 循环的放热量 q2= TH(S3-S2) = -TH(S1-S4) HqWS 制冷剂完成一个循环 H0,净功为 制冷系数,16,逆卡诺循环 逆卡诺循环的制冷系数仅是工质温度的函数,与工质无关。 在相同温度区间工作的制冷循环,以逆卡诺循环的制冷系数为最大。 制冷循环中,高温下放热量大于低温下吸热量。,17,1-2 可逆绝热压缩过程 Ws=H2 H1 kJ/kg
7、2-4 等压冷却、冷凝过程 q2=H4-H2kJ/kg 4-5 节流膨胀过程 H5=H4 4-1 等压、等温蒸发过程 q0=H1 H5 kJ/kg 制冷系数,焓值:查图、表或计算,18,若制冷剂的“制冷能力”为Q0 kJ/h,那么,制冷剂的循环量为 压缩机消耗的功率,19,课程内容,第一部分:制冷剂 第二部分:逆卡诺循环及相关术语 第三部分:制冷循环过程分析,20,蒸发器,冷凝器,压缩机,热气管,吸气管,热力膨胀阀,液体管,制 冷 循 环,21,机 械 制 冷 循 环,SDT = 122,SCT = 120,40F SET,38F SST,Pressure,Enthalpy,吸收热量,释放热量
8、,焓,压力,运用机械压缩,热交换和制冷剂循环,典型的循环 低温吸热 高温放热,22,膨胀过程为某种装置控制,Press,通过阀门的膨胀过程被称为节流,节流过程制冷剂与外界没有热交换,制冷剂进出节流阀的前后焓值没有变化,274.6,83.21,45.71,40F,Enthalpy,膨 胀 过 程,节流装置: -热力膨胀阀 -手动阀 -毛细管 -其他固定的节流装置 -浮阀,蒸发器,23,在 “A” 点进入膨胀阀 (274.6 psi, 120 F 饱和温度, 45.71 焓),274.6,A-液态,120F饱和温度,B,在 “B”点离开膨胀阀 (83.21 psi, 40 F 饱和温度, 45.7
9、1焓),40F饱和温度,83.21,45.71,Pressure,Enthalpy,制冷剂蒸发 “从D到B” (21.42 到 45.71 Btu/lb 在 40 F 时),108.14,C,D,蒸发所需热量来自制冷剂,液体被冷却 “从A 到 D” (120 F 到 40 F 饱和温度 ,21.42 焓),40F液态,% F.G. (闪蒸汽率)= 24.29/86.72= 28.0%,21.42,24.29,86.72,通过阀门时闪发气体的过程,24,在蒸发器中,热量由空气传递给制冷剂,Temperature,B,C,制冷剂通过蒸发器,空气,Q = U x A x MTD,制冷剂在B点进入蒸发
10、器,在C点离开,制冷剂温度基于C点,平均温差 (MTD),制 冷 剂 温 度,制冷剂温度,通过蒸发器的过程,出口温差,热交换,25,1,2,3,A,B,C,COIL PD,蒸 发 器 闪 发 气 体,制冷剂在“1”点进入蒸发器 在蒸发器进口处闪发气体量为“A” 制冷剂在“2”点离开蒸发器 盘管压降(1-2) 由于盘管压降的闪发气体量为“B” 总的闪发气体量 = “C” C=(A+B),如果盘管没有压降,制冷剂应在“3”点进入盘管 进入盘管闪发的气体量就应该是“C” 如果我们直接用制冷剂离开盘管时的温度,闪发出的气体是一样的,但简化了计算。,26,制冷剂混合物在(B) 点 ( 45.71 Btu
11、/lb)进入盘管,274.6,B,制冷剂在(C)点 (108.14 Btu/lb)变成100%蒸气,83.21,45.71,制冷效果“refrigeration effect”为(111.0-45.71)=65.29Btu/lb,108.14,C,D,40F液态,21.42,闪蒸汽,制冷效果= 65.29,制冷剂被过热150F 到 (C) 点(111.00 Btu/lb),C,111.0,55F,A-液态,120F饱和温度,40F饱和温度,焓,压力,制 冷 效 果,27,28,蒸气在C点离开蒸发器 40 F ,83.21 psi ,274.6,吸气管损失20F (C) 到 (S) ,83.21
12、,吸气管压降= (83.21 - 80.34) = 2.87 psi,108.14,蒸气在S点进入压缩机 38 F ,80.34 psi ,C,111.0,S,80.34,吸 气 管 的 压 降,焓,压力,40F饱和蒸发温度,38F饱和吸气温度,蒸发器,吸气管,29,压缩机具备两种功能: 1)抽出蒸发器里面制冷剂气体,2)提高制冷剂的温度和压力并将其压入冷凝器,如果压缩机抽气量大于蒸发器蒸发量,蒸发器压力和温度将下降,压 缩 机,冷凝器,蒸发器,压缩机,如果压缩机抽气量小于蒸发器蒸发量,蒸发器压力和温度将上升,30,压缩机对蒸气作功,功变成热,添加到蒸气中(压缩热),一般工况下压缩热=1.0B
13、HP/ton,制冷工况下压缩热=3.0BHP/ton,H of C,S,Superheat,压缩机排出的是过热制蒸气,Saturated Vapor,175 F,D,S,D,220 psia,80 psia,80 psia, 60 F,220 psia, 175 F,压 缩 热,31,蒸气在D点离开压缩机 122 F &,129.24 btu/lb ,274.6,通过排气管时温度降低2 F (D) 到 (D),热气管压力损失= (281.71 - 274.60) = 7.11 psi,D,蒸气在D点进入冷凝器 120 F & 129.24 Btu/lb ,D,80.34,281.71,129.
14、24,冷凝器,D,D,排 气 管 压 力 损 失,1220F饱和排气温度,1200F饱和压缩温度,热气管,焓,压力,32,估 算 压 缩 机 排 气 点,理想压缩沿等熵线进行 (S) 到 (1) ,(1) 点焓= 126.5 btu/lb, 现假定压缩效率为85%,129.24 hd 和281.71 psi 压力线交点 =压缩机排气点,D点的焓Hd = 111.0 + (126.5 - 111.0)/ 0.85 = 129.24,D,111.0,S,80.34,281.71,1,126.5,129.24,压缩机排气温度 200 F,200 F,1220F饱和排气温度,380F饱和制冷温度,焓,
15、压力,33,(S)点压缩机吸气压力= 80.34 psia,(D)点压缩机排气压力= 281.71 psia,压缩比C.R. = (281.71 / 80.34) = 3.5,压缩比= 排气压力/吸气压力,D,S,80.34,281.71,压 缩 比,1220F饱和排气温度,380F饱和吸气温度,焓,压力,34,D,E,A,首先,冷凝器排出气体的过热(D-E),蒸气变成饱和(E),除过热,然后,制冷剂蒸气被冷凝(E-A),蒸气变成饱和液体(A),最后,液体被过冷150F(A-A),A,129.24,112.78,45.71,40.85,120 F,105 F,D,E,A,A,冷 凝 过 程,;
16、,过冷,冷凝,压缩,35,蒸气在 (D)点进入冷凝器 274.60 psia ,D,274.60,264.60,理想冷凝到(1)点并过冷到 (2),1,2,45.71 Btu/lb,实际冷凝到(A)点 并过冷到(A),A,A,实际冷凝过程通常有10psi压降,117.1 F,44.76,(45.71 - 44.76) = 0.95 Btu/lb,从(1)点到(A)点,损失过冷 0.95 btu/lb,假设理想压缩线-足够接近,SCT = 120 F,ALT = 105 F,SC = 15 F,ALT=Actual Liquid Temp,冷 凝 过 程,;,36,制冷剂的温度必须高于冷凝介质(
17、通常为水或空气)的温度,制冷剂冷凝时释放出热量,制冷剂蒸气冷凝时的饱和温度称为“饱和冷凝温度(SCT)”,消 除 过 热,冷 凝 过 程,过 冷,冷凝温度,流过冷凝器的空气,流过冷凝器的制冷剂,通过冷凝器的过程,热交换过程,进口温差,出口温差,温 度,37,过冷液态制冷剂在(A)点离开冷凝器 105 F , 40.85 btu/lb,274.6,液管损失20F 从(A) 点到(5)点,83.21,40.85,液管压力损失= (274.6 - 267.63) = 6.97 psi,过冷液态制冷剂在 (5 )点进入节流阀TXV 105 F , 40.85 btu/lb ,A,267.63,5,液
18、管 的 压 力 损 失,焓,压力,1200F饱和冷凝温度,以1180F饱和温度进入节流阀,液管,冷凝器,为了达到较好的节流效果, 进入节流阀入口的制冷剂必须处于焓湿图的液态区域。,38,120F SCT,45.71,40F SET,111.0,无过冷, % flash gas = (45.71 - 21.42)/(108.14 - 21.42) = 28.0%制冷效果= (111.0 - 45.71) = 65.29 Btu/lb,21.42,40.85,108.14,RE = 65.29,有过冷, % flash gas = (40.85 - 21.42)/(108.14 - 21.42)
19、= 22.4%制冷效果= (111.0 - 40.85) = 70.15 Btu/lb,RE = 70.15,无须增加功耗,提高循环效率 (45.71 - 40.85) = 4.86 Btu/lb,15F SC-Typical,105F,129.4,过 冷 的 影 响,39,COP = (循环输出/循环输入) COP = (制冷效果/压缩热) COP = 70.15/ (129.4 - 111.0) = 3.81 COP一般介于3.0-6.0之间 热泵的COP=(制冷量+压缩热)/压缩热; 冷量和热量都是有用的输出; 热泵的COP = (70.15 + 18.4)/ 18.4 = 4.81,性 能 系 数 COP,40,D,典 型 循 环 总 结 R-22,和下一页对应的点比较,41,CONDENSER,A,A,B,C,C,S,D,D,E,F,蒸发器,吸气管,压缩机,液管,膨胀阀,热气管,冷凝器,42,R-22过热图 R-22饱和表,附 录,43,44,45,46,
链接地址:https://www.31doc.com/p-3818788.html