蒸汽压缩制冷循环优化

13.4.2.1　制冷原理

实际的制冷循环是对图13-12的逆卡诺压缩制冷循环的改进，如图13-13所示。

由图13-13可知，压缩过程（1→2）操作在过热蒸汽区，将等熵膨胀过程改为节流膨胀过程（3→4），另外，为了增加冷冻量QL，使制冷工质流过冷凝器，不但工质全部冷凝成液体，温度还被过冷至低于饱和温度TH的T3′。

图13-13　实际的冷冻循环原理图

13.4.2.2　制冷工质的制冷能力和压缩机功耗计算

蒸汽压缩制冷技术指标为制冷机的冷冻量QL和功耗Ws两个量，由图13-13的TS图可知，单位质量冷冻工质的冷冻量QL（kJ·kg-1）为

若制冷机的制冷能力为Qt（kJ·h-1），则工质的循环量为

由热力学第一定律知，压缩单位质量制冷剂时，压缩机所消耗的功

制冷机的制冷系数εC为

而制冷机所消耗的理论功率NT（kJ·s-1）为

在实际操作中，由于存在着各种损耗，如克服流动阻力所造成的节流损耗，克服机械摩擦力所造成的摩擦损耗，实际消耗的功率要比理论功率大一些。

蒸汽压缩制冷装置中常用的制冷工质有NH3和氟利昂及其代用品等。NH3是一种良好的制冷剂，对应制冷温度范围有合适的压力，汽化时吸热能力大，但对金属有一定的腐蚀性，且有气味，应用场合受到一定的限制。氟利昂类制冷剂汽化时的吸热能力适中，性能稳定，种类繁多，能满足不同温度范围对制冷剂的要求。如空调工况下常用氟利昂22（CHClF2，Freon-R22），而家用电冰箱常用氟利昂12（CCl2F2，Freon-R12）等。因含氯的氟利昂类制冷剂，如氟利昂12、氟利昂11、氟利昂113等对大气臭氧层有破坏作用，世界范围内正逐步限制其生产和使用，而开发其相应的替代品，如氟利昂134a（CH2F—CF3）或氟利昂600a[（CH3）2CH—CH3]代替氟利昂12作为冰箱、空调的制冷剂。

[例13.3]某一空气调节装置的制冷能力为4.18×104kJ·h-1，采用氨蒸气压缩制冷循环。氨蒸发温度为283K。假定氨进入压缩机时为饱和蒸气，而离开冷凝器时是饱和液体，且压缩过程为可逆过程。求：（1）循环氨的流量；（2）在冷凝器中制冷剂放出的热量；（3）压缩机的理论功率；（4）理论制冷系数。

图13-14　例13.3附图(www.xing528.com)

解：该制冷循环的T-S图如图13-14所示，其中的过程3→4为节流过程。查氨的lnp-H图知：

H1=1475kJ·kg-1,H2=1610kJ·kg-1,

H3=H4=390kJ·kg-1

(2)QH=m(H2-H3)=38.5×(1610-390)=4.697×104(kJ·h-1)

(3)-Ws=m(H2-H1)=38.5×(1610-1475)=5198(kJ·h-1)