制冷原理 知识点总结

③制冷剂流动过程及流经吸气阀与排气阀时有损失。 2．3单级蒸气压缩式制冷机的性能

1．蒸发温度T0为定值，冷凝温度变化的情况 T0=c,V1=c

①. TK↑PK↑ 对循环的影响：

循环单位制冷量q0减小了，q0′

循环压缩功增大了，w0′>w0,；

单位容积压缩功增大了 wv′>wv； 由于qv↓、wv↑，导致：Q0↓，Pe↑。

结论:当T0不变而TK升高时，制冷机的制冷量减少而功率增大。 制冷系数减小了。

ε0′= q0′/ w0′<ε0

②． TK↓PK↓

结论:当T0不变而TK降低时，制冷机的制冷量Q0增大,而功率Pe减少。 制冷系数增大。 ε0′= q0′/ w0′>ε0

③．绘出T0=c，TK变化时制冷机的Q0、Pe与TK的关系曲线。

２.冷凝温度TK为定值，蒸发温度变化的情况：

①．T0↓P0↓

对循环的影响：循环单位制冷量q0减小了，q0′v1；

单位容积制冷量减小了 qv′w0； 单位容积压缩功不能直接比较。

?pk??p?0???3??P0?max

对于不同的工质 即：

各种制冷剂其压比大约等于3时，功率最大。

结论：当Tk不变而T0降低时，制冷机的制冷量减少，而功率有一最大值存在。 制冷系数减小了。 ε0′= q0′/ w0′<ε0

实际循环参考书上例题2-6

第三章制冷剂 【这一章主要概念】

制冷剂又称制冷工质，是制冷装置中的工作介质，用于制冷循环的热量传递。

它以低温、低压的状态自蒸发器吸收热量，并且在高温、高压下从冷凝器向外界放出热量。因而要求制冷剂的蒸发温度必须低于用冷场合的温度，而其冷凝温度必定高于环境介质的温度。 一、制冷剂种类：

无机物：NH3 、CO2 、 H2O等；

氟里（利）昂： R22 、R134a、R152a等； 碳氢化合物：甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等。

饱和碳氢化合物、烯烃、卤代烯在空调制冷及一般制冷中并不采用，它们只用在石油化工工业中的制冷系统中。 二、制冷剂的符号

国际上统一规定用字母“R”（refrigeration）和它后面的一组数字或字母作为制冷剂的简写符号。

1. 无机化合物： R7（ ）（ ）括号中填入的数字是该无机化合物的分子量。

例：水 R718 NH3 R717

2．氟里昂：烷烃化合物的分子式 CmH2m+2

氟里昂的分子式 CmHnFxCLyBrz (n+x+y+z=2m+2) 符号规定 R(m-1)(n+1)(x)B(z) 例：CH2F-CF2 四氟乙烯 R134a CHF2CL 二氟一氯甲烷 R22

3．共沸混合工质：R5( ) ( )括号内的数字为该工质命名的顺序号，从00开始。

R500 R501 R502……R506

4．非共沸混合工质：R4( ) ( )括号内的数字为该工质命名的顺序号，从00开始。 5. 饱和碳氢化合物(烷烃)：碳氢化合物称烃，其中饱和碳氢化合物称为烷烃，烷烃中有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、…。这些制冷剂的编号法则是这样的，甲烷、乙烷、丙烷同卤代烃；其他按600序号依次编号。

该系列编号的最后两位数，并无特殊含义，例如，丁烷为R600，乙醚为R610。 三. 对制冷剂的要求【参考书P59 3.1.2】 （一）热力学方面

（1）蒸发温度下的压力不太低，冷凝温度下的压力不太高； （2）冷凝压力与蒸发压力之差小，冷凝压力与蒸发压力之比小；

（3）单位制冷量和单位容积制冷量较大； （4）理论比功和单位容积压缩功小；

（5）制冷剂的凝固温度要低，临界温度要高； （6）绝热指数应小。 （二）物理化学方面

（1）无毒，无刺激性臭味，无燃烧爆炸的危险；

（2）化学稳定性和热稳定性好，不腐蚀制冷剂的结构材料，与润滑油不发生化学反应，高温下不分解；

（3）比重小，粘度小；

（4）导热系数大，汽化潜热大。 （三）其它方面

（1）制冷剂的臭氧破坏指数（ODP）和温室效应指数(GWP)应为零或尽可能小，具有环境可接受性；

（2）价格低廉，容易制取，不含水分及机械杂质。 3.2制冷剂的性质

标准（正常）蒸发温度：制冷剂在标准大气压（1.0132bar）下的沸腾温度，称为标准蒸发温度或沸点。用ts表示

物质对臭氧层的危害程度用臭氧衰减指数ODP(Ozone Depletion Potential 消耗臭氧潜能值)表示；物质造成温室效应危害的程度用温室指数GWP(Global Warming Potential 全球变暖潜能值)表示。

为了评估各种制冷剂对臭氧层的消耗能力和对全球温室效应的作用能力，提出了消耗臭氧潜能值（Ozone Depletion Potential）简称ODP值

全球变暖潜能值(Global Warming Potential)简称GWP值

ODP值以R11为基准比较物，设定R11的ODP值为1.0，其它物质的ODP值按损耗臭氧能力比R11大或小的分数值表示。

GWP值的参照物也是R11，即R11的GWP值为1.0，其他物质的GWP值按导致全球变暖的能力比R11大或小的分数值来表示。(GWP还有按照CO2为1.0来确定的）

选择制冷剂时须考虑这两个值，显然制冷剂的ODP值和GWP值越小越好。 ? 特鲁顿定律

大多数物质在沸点下蒸发时，其摩尔熵增的数值都大体相等。 ΔS=≈76～88 kJ/（kmol K ）

结论：① 标准蒸发温度（标准沸点）相近的物质，分子量大的，汽化潜热小；分子量小的，汽化潜热大。②各种制冷剂在一个大气压力下汽化时，单位容积汽化潜热rs/vs大体相等。 3.2.4制冷剂与润滑油的溶解性【看书】

制冷剂与油的溶解性分为有限溶解和完全溶解两种情况。各自的优缺点 ? 溶油性：① 溶油性好（完全溶解） ? 在传热表面不会形成油膜，传热效果好，但会使油变稀，润滑表面的油膜太薄或形

不成油膜，与润滑油溶解性好的制冷剂应采用粘度高的润滑油。制冷剂与油形成溶液，相同压力下会使蒸发温度升高，蒸发器的制冷效果下降。 ? ② 溶油性差 （有限溶解） ? 在传热表面会形成油膜，影响传热效果，制冷剂与润滑油出现分层现象。如果制冷剂

比油重，如采用满液式蒸发器，会出现回油困难。 溶解度与温度有关，两者可以相互转化。 3.2.5.3制冷剂的溶水性【看书】 ? 溶水性： ? ① 难溶于水（如氟里昂） 当含水量超过其溶解度时，游离态的水会在低温下结冰，

发生冰堵现象。

② 溶于水（如氨） 制冷剂会发生水解作用，生成的物质对材料具有腐蚀性危害。 3.3混合制冷剂【看书】

? 共沸混合工质有两种（或两种以上）不同制冷剂按一定比例互相溶解而成的一种溶合物。

共沸混合工质几乎具有纯工质的所有特性，可以向纯工质一样使用。

? 优点：① 共沸混合工质的标准蒸发温度比构成它的纯组分的标准蒸发温度低； ? ② 在相同工况下，单位容积制冷量比构成它的纯组分的单位容积制冷量大； ? ③ 采用共沸混合工质可以使压缩终温降低；

? ④ 采用共沸混合工质可以改善制冷剂的物理、化学性质。 ? 二．非共沸混合工质

? 由T-X图可知，不存在共沸点，在定压下蒸发或凝结时，汽相与液相的组成成分不同 ? 在相变过程中，工质的温度是变化的。

? 优点：减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失。

? 缺点：系统泄漏后可以引起制冷剂混合成分的变化。 3.4.2氨

对锌铜青铜以及其他铜合金具有强腐蚀性，磷青铜除外 3.4.4氟利昂

对金属材料的腐蚀性很小，但对天然橡胶、树脂、塑料等非金属材料有腐蚀(膨润)作用 3.5第二制冷剂

? 一．采用载冷剂的优缺点：

? 优点：1．可以将制冷剂系统集中在机房内，使制冷系统的连接管路短，减少了制冷剂

泄漏的可能性，减少了制冷剂的充灌量；

? 2．载冷剂的热容量大，被冷却对象的温度易于保持恒定； ? 3．易于解决用冷场合的冷量控制和分配问题； ? 4．便于机组的运行管理； ? 5．便于安装。

? 缺点：1．系统比较复杂；2．增大了被冷却物和制冷剂间的温差。 载冷剂的性质：（书P76页） （1）载冷剂在工作温度下应处于液体状态。其凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度。 （2）比热要大；（Q0=mc△t，当Q0一定时，c大可以使载冷剂量m小，减小输送泵的功率。 （3）比重小、粘度小；

（4）化学稳定性好；载冷剂应在工作温度下不分解，不与空气中的氧气起化学变化，不发生物理化学性质的变化。

（5）不腐蚀设备与管道；

（6）不燃烧、不爆炸，无毒，对人体无害； （7）价格低廉，易于获得 常用载冷剂

1. 盐水（氯化钙、氯化钠、氯化镁等）

? E点称冰盐共晶点，CaCL2 -55℃, NaCL -21℃, MgCL2 -34℃,WE—析冰线，EG—

析盐线，tE—共晶温度，ξE—共晶浓度。

? 盐水溶液的性质与溶液中盐的浓度有关。 ? 低于共晶浓度的溶液，随着浓度的增加，起始凝固温度不断降低，对于高于共晶浓度的

溶液，随着浓度的增加，起始凝固温度不断升高 ?

? 配置盐水溶液时，浓度不易大于共晶浓度。浓度过高，则①耗盐量增大；②比重增大；

③阻力增大；④泵的功率增大；⑤凝固温度升高。

? 在所使用的浓度下，其析冰温度应比制冷剂的蒸发温度低5～8℃。

? 盐水对金属材料有腐蚀作用，使用中应添加缓蚀剂，使PH值达到7.0～8.5。