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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

qq

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