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制冷和热泵循环.ppt

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内容:制冷和热泵循环,第七讲 制冷和热泵循环,1 逆卡诺循环及其性能比较标准2 实际制冷循环3 热泵循环及其节能原理4 压缩制冷设备的节能途径与空调热水机5 压缩机的循环,1.1 逆卡诺循环,,最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。由四个过程组成: 1-2—绝热膨胀; 2-3—定温吸热; 3-4—绝热压缩; 4-1—定温放热。循环中系统消耗净功 ,循环从温度为Tc的低热源吸收热量q2,而向温度为Th较高的环境放热,过程2-3中,工质从冷库中所吸取的热量为 。,,过程4-1中,工质向环境放出的热量为,,循环中消耗的净功,逆卡诺循环的T-S线图,制冷循环的工作有效程度的评价指标是制冷系数(制冷性能系数) εc,为从低温物体吸收的热量与所循环输入功Wo之比,即,,,根据此式,逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为,可见,当T1=const,如T2↓→εc↓, ↑。反之,T2↑→εc↑, ↓。,q= TΔs,,逆向卡诺循环的制冷系数可表示为,,1.2逆卡诺循环性能比较基准,1.2.1逆卡诺循环性能比较基准,上述结论,对于各种制冷循环都具有重要的指导意义。因此在保证必须的冷冻条件的情况下,为了避免无谓地消耗过多的机械功,制冷装置的冷库温度应该尽量地接近环境温度,性能系数COP也常用来度量制冷装置的性能 。COP=收益的热量或冷量/输出的电工或热量 。使用制冷数或性能系数来比较制冷装置性能,适合于同类装置之间的比较,但是 它还有不足处,必须同时指明装置工作的温度和环境温度才能根据其大小评价 设备性能的好坏,1.3 逆卡诺循环性能比较基准,2 实际制冷循环,实际的蒸汽压缩制冷循环与逆卡诺循环有许多不同 ,它是以逆向卡诺循环为基础,而对压缩过程及膨胀过程进行适当改进而形成的。,蒸汽压缩制冷装置主要由四个热力设备组成:压气机、冷凝器、节流阀和蒸发器。汽液分离器的作用:将未汽化的饱和液分离出来送回蒸发器,保证只有干饱和蒸气进入压气机 。蒸汽压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成,即绝热压缩过程1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。,2.1 实际制冷循环(工作原理),,压缩机从蒸发器吸入气体,并压缩到高压后送 入冷凝器,蒸发器因为蒸汽不断抽走而维持在 较低压力状态,制冷剂的蒸发温度低于低温源 的温度,它从低温源吸取热量使液体制冷剂蒸 发;送到冷凝器的高压蒸汽的饱和温度高于高 温源(环境),向环境排热,凝结的高压液体 制冷剂经节流器降压,以大部分液体湿蒸汽状 态进入蒸发器,液体制冷剂吸热而蒸发,在被 压缩机吸走,2.2实际制冷循环,蒸气压缩制冷循环的制冷量可表示为,蒸气压缩制冷循环的制冷系数可按下式计算,计算制冷循环时经常利用lnp-h线图。在该图上能方便地 表示定压过程、定焓过程,且极易确定各点的焓值。图示为lnp-h图上的蒸气压缩制冷循环的循环曲线:1-2 为定熵过程;2-3为定压过程;3-4为节流过程,其初终两 态的焓相等;4-1为定压过程。,3.热泵循环及其节能原理,热泵是将热量从低温热源(空气或水)转移到高温热源的设备。用热泵制取生活热水和采暖热水有显著的节能效益。热泵循环与制冷循环一样,只是热泵利用的是热泵循环排放的热量,而制冷循环利用的被吸收的冷量。,3.1 热泵循环及其节能原理,热泵基准循环的能量方程式为 : Qh 为热泵排放的热量;W为热泵的耗功;Q0 热泵从环境吸收的热量。Qh最大值受到限制 的条件是Qh 和Q0 的有效能之和小于或等于W式说明零品位的环境空气能与高品位的功能结合使用时,只要满足上式的条件,就可以节约高品位的功能。,3.2热泵循环及节能原理,热泵的性能系数为热泵的有效率为,4.压缩制冷设备的节能途径,,1.冷热两利用。这是提高制冷设备热效率的最有效方法。,2.强化冷凝器和蒸发器的传热能力,减少两换热器的传热不可逆损失。,3.提高冷凝液过冷度,尤其节流前不能有干度出现。,4.提高压缩机和电动机性能,避免低电压过电流运行,减少频繁启动。,5.设计适当流速,减少流阻损失。,4.1空调热水机,空调机具有制冷和热泵功能,但目前空调 只能提供冷气和热气,一年中大部分时间 都闲置,不能充分发挥其节能效益,对客 户来说是一种设备的浪费,可以通过在制 冷剂的回路中增添水冷凝器,把空调机改 造成可以制热水的装置。,1)水冷凝器的前置串接式连接方法,,2)水冷凝器的后置串接式连接方法,3)水冷凝器并接独立回路式,,4.2空调热水机,改造方案,根据水冷凝器串接在制冷回路风冷凝器的位置,4.2.1水冷凝器的前置串接式连接方法,,1-压缩 机;2-四通阀;3-室外风冷换热器 4-节流毛细管;5-室内风冷换热器;6-水冷凝器,这种方案在制冷空调的同时可以
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