汽車動力循環(huán)與制冷（熱泵)循環(huán)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第八章,制冷（致冷）循環(huán),動力循環(huán)與,制冷（熱泵,),循環(huán),制冷（熱泵,),循環(huán),輸入功量（或其他代價），從低溫,熱源取熱,動力循環(huán),輸入熱通過循環(huán)輸出功,熱泵循環(huán),輸入功量（或其他代價），向高溫?zé)嵊脩艄帷?正循環(huán),逆循環(huán),逆循環(huán),冷柜冰箱機組,汽車空調(diào)機組,大型戶式空調(diào)機組,制冷空調(diào)原理與,裝置,q,2,q,2,q,1,q,1,w,w,T,2,T,0,T,0,T,1,制冷系數(shù),制熱系數(shù),制冷,熱泵,制冷循環(huán)和熱泵循環(huán),制冷循環(huán)和制冷,系數(shù),Coefficient of Performance,T,0,環(huán)境,T,2,冷庫,卡諾逆循環(huán),q,1,q,2,w,T,s,T,2,T,0,T,0,不變,T,2,C,T,2,不變,T,0,C,熱泵循環(huán)和供熱,系數(shù),Coefficient of Performance,T,1,房間,T,0,環(huán)境,卡諾逆循環(huán),q,1,q,2,w,T,s,T,2,T,0,T,1,不變,T,0,C,T,0,不變,T,1,C,T,1,冷熱兩用空調(diào)機組,(a),夏季制冷循環(huán),(b),冬季熱泵循環(huán),制冷與熱泵兩用裝置示意圖,A,四通換向閥，,B,毛細節(jié)流裝置，,C,壓縮機,制冷,制熱,制冷能力和冷噸,生產(chǎn)中常用,制冷能力,來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小,制冷能力：,制冷設(shè)備單位時間內(nèi)從冷庫取 走的熱量,(kJ/s),。,商業(yè)上常用,冷噸,來表示。,1,冷噸：,1,噸,0,°C,飽和,水,在,24,小時內(nèi)被冷凍,到,0,°C,的,冰,所需冷量。,水的凝結(jié)（熔化）熱,r,=334 kJ/kg,1,冷噸,=,3.86,kJ/s,1,美國冷噸,=,3.517,kJ/s,制冷循環(huán)種類,空氣壓縮制冷,壓縮制冷,蒸汽壓縮制冷,吸收式制冷,制冷循環(huán),吸附式制冷,蒸汽噴射制冷,半導(dǎo)體制冷,§11,1,壓縮空氣制冷循環(huán),冷卻水,膨脹機,壓縮機,冷庫,冷卻器,3,2,1,4,空氣壓縮制冷循環(huán)過程,四個,主要部件；工質(zhì)：,空氣,1,2,絕熱壓縮,p,T,2,3,等壓冷卻 向環(huán)境放熱，,T,3,4,絕熱膨脹,T,<,T,1,（,冷庫）,4,1,等壓吸熱,T,T,1,理想化處理：,理氣；,定化熱,;,可逆；,pv,圖和,Ts,圖,1,2,絕熱壓縮,2,3,等壓冷卻,3,4,絕熱膨脹,4,1,等壓吸熱,p,v,3,2,1,4,T,s,T,2,T,0,1,2,3,4,s,s,p,p,制冷系數(shù),T,s,1,2,3,4,壓縮空氣制冷循環(huán)特點,優(yōu)點：,工質(zhì)無毒，無味，不怕泄漏。,缺點：,1.,無法實現(xiàn),T,，,<,C,2.,q,2,=,c,p,(,T,1,-,T,4,),，,空氣,c,p,很小，,(,T,1,-,T,4,),不能太大，,q,2,很小。,若(,T,1,-,T,4,),3.,活塞式流量,m,小，制冷量,Q,2,=,m,q,2,小，,使用葉輪式，再回?zé)釀t可用。,回?zé)崾娇諝庵评溲h(huán),T,2,T,0,T,s,1,R,2,R,1,3,4,2,5,3,R,1,R,2,R,5,3,R,4,1,冷庫,空氣回?zé)嶂评渑c非回?zé)岬谋容^,T,2,T,0,T,s,1,R,2,R,1,3,4,2,5,3,R,吸熱量（收益）：,q,2,=c,p,(,T,1,-,T,4,),放熱量：,q,1,=c,p,(,T,2,-,T,3,),=c,p,(,T,2R,-,T,5,),非回?zé)?回?zé)?不變,相同,回,熱,非回?zé)?適用于,小壓比,大流量,的葉輪式壓氣機空氣制冷系統(tǒng),空氣壓縮制冷的根本缺陷,1.,無法實現(xiàn),T,，,低，經(jīng)濟性差,2.,q,2,=,c,p,(,T,1,-,T,4,),小， 制冷能力,q,2,很小。,汽化潛熱大，制冷能力可能大,蒸氣在兩相區(qū)易實現(xiàn),T,§ 11-2,壓縮蒸氣制冷循環(huán),水,能用否？,0,°C,以下凝固不能流動。,一般用低沸點工質(zhì)，如氟利昂、氨,沸點：,水,100,°C,R22,- 40.8,°C,R134a,- 26.1,°C,空氣壓縮制冷循環(huán)裝置,冷卻水,膨脹機,壓縮機,冷藏室,冷卻器,3,2,1,4,蒸氣壓縮制冷空調(diào),裝置,蒸氣壓縮制冷空調(diào),裝置,蒸氣壓縮制冷空調(diào),裝置,1-2,：,絕熱壓縮過程,2-4,：,定壓放熱過程,4-5,：,絕熱節(jié)流過程,5-1,：,定壓吸熱過程,4,5,蒸氣壓縮制冷循環(huán),T,s,1,2,3,4,5,6,7,比較,逆卡諾循環(huán),34,67,7,3,濕蒸氣壓縮,“,液擊”現(xiàn)象,12,既安全，又增加了單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量,7,1,逆卡諾,實際,節(jié)流閥代替了膨脹機,節(jié)流閥代替膨脹機分析,T,s,1,2,3,4,5,6,8,2.,少從冷庫取走熱量,優(yōu)點：,1.,損失功量,a,b,面積,a84ba,面積,a86ba,面積,8468,缺點：,1.,省掉膨脹機，設(shè)備簡化；,2.,膨脹閥開度，易調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度；,84,越陡越好,利,>,弊,蒸氣壓縮制冷循環(huán)的計算,T,s,1,2,3,4,5,蒸發(fā)器中吸熱量,冷凝器中放熱量,制冷系數(shù),兩個等壓，熱與功均與焓有關(guān),ln,p,-,h,圖,ln,p,-,h,圖,§ 11-3,熱泵,q,2,q,2,q,1,q,1,w,w,T,2,T,0,T,0,T,1,制冷系數(shù),制熱系數(shù),制冷,熱泵,蒸氣壓縮式熱泵,裝置,T,0,房間,主要供暖方式,熱,用戶,燃煤、燃氣,鍋爐,集中供熱,直接電采暖,（蓄熱鍋爐、,地板輻射、,電熱膜）,熱泵（空氣,源、水源）,水源熱泵示意圖,水源熱泵示意圖,§ *11-5,制冷劑,蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用工質(zhì)兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。,對熱物性要求：,1.,沸點低，,t,b,<10,ºC,2.,壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；,3.,汽化潛熱大，大冷凍能力；,4.,T-S,圖上下界線陡峭：上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界線陡，節(jié)流損失小；,5.,凝固點低，價廉，無毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料相容性、環(huán)境性能、安全性能好。,制冷劑的演化,早期工質(zhì),或可燃,或有毒,一戰(zhàn)后,制冷業(yè)大力發(fā)展, 1837,年,Thomas,Midgley,含氟的化合物無毒,大氣臭氧層的破壞,臭氧空洞,1985,年第一次在南極上空發(fā)現(xiàn)臭氧空洞，面積近,1000,萬平方公里,南半球的很多城市已籠罩其中。,臭氧層破壞的危害：,皮膚癌發(fā)病率提高；,白內(nèi)障發(fā)病率提高；,人體免疫力降低；,糧食作物減產(chǎn)；,海洋浮游生物、貝類等大量死亡, ,大氣臭氧層破壞的元兇,-,氯氟烴,(,紫外線照射下，氯氟烴分子的分解,),美國科學(xué)家,M. Molina, F. Rowland., 1974,(1995,年獲得諾貝爾化學(xué)獎,),制冷劑的替代,是否隨著,CFC,和,HCFC,的禁用也淘汰蒸氣壓縮制冷方式？,90,年代以來國際研究熱點,制冷劑替代物,第,11,章 小結(jié),1.,空氣壓縮制冷，分析、計算、回?zé)幔?2.,蒸汽壓縮制冷，分析、計算；,3.,熱泵循環(huán)，與制冷原理相同，會計算,4.,吸收式制冷，制冷劑，一般了解,空氣壓縮制冷循環(huán)是否可以使用節(jié)流閥代替膨脹機？,思考題：,第,11,章 完,