文档介绍：marine refrigerating plant
第二节蒸汽压缩式制冷装置的工作原理
一、单级蒸汽压缩制冷循环
单级蒸气压缩式制冷系统组成:
由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成。用管道将它们连接成一个密封系统。
第十一章船舶制冷装置
单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。其工作过程如下图所示。
Q1
Q2
Q3
常温高压液体
高温高压蒸汽
低温低压蒸汽
低温低压90%液体和
10%蒸汽
单级蒸汽压缩制冷循环
制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换,吸收被冷却对象的热量并气化;
产生的低压蒸汽被压缩机吸入,经压缩后以高压排出;
压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器,被常温的冷却水或空气冷却,凝结成高压液体;
高压液体流经膨胀阀时节流,变成低压低温的气液两相混合物,进入蒸发器,其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷,产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。
如此周而复始,不断循环。
压焓图:
压焓图的结构如下图2所示。以绝对压力为纵坐标(为了缩小图的尺寸,提高低压区域的精度, 通常纵坐标取对数坐标),以焓值为横坐标。
临界点K左边的粗实线为饱和液体线,线上的任何一点代表一个饱和液体状态,干度 x=0。
临界点K右边的粗实线为饱和蒸气线,线上任何一点代表一个饱和蒸气状态,干度 x=1。
这两条粗实线将图分为三个区域:
饱和液体线的左边为过冷液体区,过冷液体的温度低于相同压力下饱和液体的温度;
饱和蒸气线的右边是过热蒸气区,该区域内的蒸气称为过热蒸气,它的温度高于同一压力下饱和蒸气的温度;
两条线之间的区域为两相区,制冷剂在该区域内处于气、液混合状态(湿蒸气区)。
制冷剂压焓图
①
⑤
④
③
②
单级蒸汽压缩制冷的理论循环
 工作过程:
单级蒸气压缩式制冷系统如下图1所示。它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下:制冷剂在蒸发压力下沸腾, 蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力, 然后送往冷凝器,在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气) 与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时,压力从冷凝压力降到蒸发压力,部分液体气化,剩余液体的温度降至蒸发温度,于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发,从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气,在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。
在整个循环过程中:
压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用,是整个系统的心脏;
节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量;
蒸发器是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量,从而达到制取冷量的目的;
冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。
根据热力学第二定律, 压缩机所消耗的功(电能)起了补偿作用,使制冷剂不断从低温物体中吸热,并向高温物体放热,从而完整个制冷循环。
制冷原理演示
各部件的作用
压缩机: 压缩和输送制冷蒸汽,并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压,是整个系统的心脏。提高制冷剂蒸汽的露点。
冷凝器: 是输出热量的设备,将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。 节流阀: 对制冷剂起节流降压作用,并调节进入蒸发器的制冷剂流量。降低制冷剂液体的沸点。 蒸发器: 是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量,从而达到制冷的目的。
制冷原理演示