第八章
制冷（致冷）循环
动力循环与 制冷（热泵 )循环
? 制冷（热泵 )循环
输入功量（或其他代价），从低温
热源取热
? 动力循环
输入热通过循环输出功
? 热泵循环
输入功量（或其他代价），向高温
热用户供热、
— 正循环
— 逆循环
— 逆循环
制冷循环和制冷 系数
Coefficient of Performance
2CO P q
w
??? T0环境
卡诺逆循环
2 2 2
C
1 2 0 2
q q T
w q q T T
? ? ? ?
??
q1
q2
w
T
s
T2
T0
0
2
1
1
T
T
?
?
T0不变,T2 εC
T2不变,T0 εC
热泵循环和供热 系数
Coefficient of Performance
1CO P ' q
w
??? T1房间
卡诺逆循环
1 1 1
C
1 2 1 0
q q T
w q q T T
? ? ? ?
??
q1
q2
w
T
s
T2
T0
0
1
1
1
T
T
?
?
T1不变,T0 εC
T0不变,T1 εC
T1
12q w q??
制冷能力和冷吨
生产中常用 制冷能力 来衡量设备产冷量大小
制冷能力,制冷设备单位时间内从冷库取
走的热量 (kJ/s)。
商业上常用 冷吨 来表示。
1冷吨,1吨 0° C饱和 水 在 24小时内被冷
冻
到 0° C的 冰 所需冷量。水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨 =3.86 kJ/s 1美国冷吨 =3.517kJ/s
制冷循环种类
空气压缩制冷
压缩制冷
蒸汽压缩制冷
吸收式制冷
制冷循环 吸附式制冷
蒸汽喷射制冷
半导体制冷
热声制冷
√
√√
§ 8－ 1 空气压缩制冷循环
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
pv图和 Ts图
1 2 绝热压缩
2 3 等压冷却
3 4 绝热膨胀
4 1 等压吸热
p
v
3 2
14
T
s
T2
T0
1
2
3
4
逆勃雷登循环
s
s
p
p
22
12
p 1 4
p 2 3 p 1 4
23
14
CO P
()
( ) ( )
1
1
qq
w q q
c T T
c T T c T T
TT
TT
?? ? ?
?
?
?
? ? ?
?
?
?
?
制冷系数
T
s
1
2
3
4
11
2
2
1
1
1 1 1
1
kk
kk
T
p
T
p
?
??
? ? ?
? ??
??
??
空气压缩制冷循环特点
? 优点,工质无毒，无味，不怕泄漏。
? 缺点：
1,无法实现 T, ?< ?C
2,q2=cp(T1-T4)，空气 cp很小,(T1-T4)不
能太大,q2 很小。
?若 (T1-T4)
3,活塞式流量 m小，制冷量 Q2=m q2小，
? 使用叶轮式，再回热则可用。
空气回热制冷循环
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
空气回热制冷与非回热的比较
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
吸热量（收益）：
q2=cp(T1-T4)
放热量：
q1=cp(T2-T3)
=cp(T2R-T5)
非回热
回热
不变
相同
?回热 ＝ ?非回热
2 R 2
1 R 1
pp
pp
?
适用于 小压比 大流量 的叶
轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1,无法实现 T, ? 低，经济性差
2,q2=cp(T1-T4)小,制冷能力 q2 很小。
? 汽化潜热大，制冷能力可能大
? 蒸气在两相区易实现 T
§ 8-2 蒸气压缩制冷循环
T
s
1
2
34
56 7
比较 逆卡诺循环 3467
73 湿蒸气压缩
“液击”现
象
12 既安全，又
增加了单位质量
工质的制冷量 71
逆卡诺
实际
节流阀代替了膨胀机
节流阀代替膨胀机分析
T
s
1
2
34
568
2,少从冷库取走热量
5 6 4 6h h h h? ? ?
优点：
46hh?
1,损失功量
4 8 6 8()h h h h? ? ? a b
面积 a84ba 面积 a86ba
面积 8468
缺点：
1,省掉膨胀机，设备简化；
2,膨胀阀开度，易调节蒸发温度；
84越陡越好
利 >弊
蒸气压缩制冷循环的计算
T
s
1
2
34
5
蒸发器中吸热量
2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
冷凝器中放热量
1 2 4q h h??
制冷系数
2 1 4 1 4 2
1 2 2 4 1 4 2 1( ) ( )
q h h h h q
q q h h h h h h w
? ??? ? ? ?
? ? ? ? ?
两个等压，热与功均与焓有关 lnp-h图
lnp-h图及计算
T
s
1
2
34
5
lnp
h
1
234
5
2q
1q
w
2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
1 2 4q h h??
2 1 4
21
q h h
w h h
? ???
?
过冷措施
T
s
1
2
34
5
lnp
h
1
234
5
2 1 5q h h??
2 1 4 '
21
q h h
w h h
? ???
?
5’
4’
21w h h??
不变
4’
5’
1 2 4 'q h h?? 工程上常用
§ 8-3 热泵
q2 q2
q1 q1
w w
T2
T0
T0
T1
2q
w
? ?
制冷
系数
制热
系数 1'1qw??? ? ?
12q q w
ww
??
制冷 热泵
热泵 lnp-h图及计算
T
s
1
2
34
5
lnp
h
1
234
5
2q
1q
w
2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
1 2 4q h h??
1 2 4
21
' q h h
w h h
? ???
?
§ 8-4 吸收式制冷循环
利用 溶液 性质
压缩制冷循环 以消耗 机械功 为代价
吸收式制冷 以消耗 热量 为代价
溶液 = 溶剂 + 溶质
溶液 T
溶液 T
溶剂 吸收 溶质 的能力
溶剂 吸收 溶质 的能力
溶液 浓度
溶液 浓度
氨（溶质） + 水（溶剂） 溶液
溴化锂（溶剂） + 水（溶质） 溶液
吸收式制冷循环特点
用于大型 空调、中央空调。
优点：
直接利用热能
可用低品质热
缺点：
设备体积大，启动时间长
环境性能好
§ 8-5 制冷剂
蒸气压缩制冷，要尽可能利用工质两相
区，因此与工质性质密切相关。
对热物性要求：
1,沸点低,tb<10oC
2,压力适中，蒸发器中稍大于大气压，冷凝器中
不太高；
3,汽化潜热大，大冷冻能力；
4,T-S图上下界线陡峭：上界陡峭，冷冻更接近
定温，下界线陡，节流损失小；
5,凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳
定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。
制冷剂的替代
是否随着 CFC和 HCFC的禁用也淘汰
蒸气压缩制冷方式？
90年代以来国际研究热点
制冷剂的命名
Cm Hx Fy Clz
R(m-1)(x+1)y
例,R12— CF2Cl2
氯氟烃
C
F
F
Cl Cl
R22— CHF2Cl
H
90+n R12= 1 0 2
C H F
制冷剂的命名
R134a — C2H2F4Cl2
C
F
F
HCH
F
F
R134R134a
F
F
HC
H
F
F C
同素异构体
混合物 制冷剂的命名
R400
R600
R500
非共沸混合物
共沸混合物
HC
R700 其它
氨R717
R744 CO2
R718 水
甲烷 丁烷
ASHRAE
American Society of
Heating,Refrigerating Air-
Conditioning Engineers
第八章 小结
1,空气压缩制冷，分析、计算、回热；
2,蒸汽压缩制冷，分析、计算；
3,热泵循环，与制冷原理相同，会计算
4,吸收式制冷，制冷剂，一般了解
制冷（致冷）循环
动力循环与 制冷（热泵 )循环
? 制冷（热泵 )循环
输入功量（或其他代价），从低温
热源取热
? 动力循环
输入热通过循环输出功
? 热泵循环
输入功量（或其他代价），向高温
热用户供热、
— 正循环
— 逆循环
— 逆循环
制冷循环和制冷 系数
Coefficient of Performance
2CO P q
w
??? T0环境
卡诺逆循环
2 2 2
C
1 2 0 2
q q T
w q q T T
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q1
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T2
T0
0
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1
1
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T0不变,T2 εC
T2不变,T0 εC
热泵循环和供热 系数
Coefficient of Performance
1CO P ' q
w
??? T1房间
卡诺逆循环
1 1 1
C
1 2 1 0
q q T
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T1不变,T0 εC
T0不变,T1 εC
T1
12q w q??
制冷能力和冷吨
生产中常用 制冷能力 来衡量设备产冷量大小
制冷能力,制冷设备单位时间内从冷库取
走的热量 (kJ/s)。
商业上常用 冷吨 来表示。
1冷吨,1吨 0° C饱和 水 在 24小时内被冷
冻
到 0° C的 冰 所需冷量。水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨 =3.86 kJ/s 1美国冷吨 =3.517kJ/s
制冷循环种类
空气压缩制冷
压缩制冷
蒸汽压缩制冷
吸收式制冷
制冷循环 吸附式制冷
蒸汽喷射制冷
半导体制冷
热声制冷
√
√√
§ 8－ 1 空气压缩制冷循环
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
pv图和 Ts图
1 2 绝热压缩
2 3 等压冷却
3 4 绝热膨胀
4 1 等压吸热
p
v
3 2
14
T
s
T2
T0
1
2
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逆勃雷登循环
s
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p 1 4
p 2 3 p 1 4
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CO P
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制冷系数
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1 1 1
1
kk
kk
T
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空气压缩制冷循环特点
? 优点,工质无毒，无味，不怕泄漏。
? 缺点：
1,无法实现 T, ?< ?C
2,q2=cp(T1-T4)，空气 cp很小,(T1-T4)不
能太大,q2 很小。
?若 (T1-T4)
3,活塞式流量 m小，制冷量 Q2=m q2小，
? 使用叶轮式，再回热则可用。
空气回热制冷循环
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
空气回热制冷与非回热的比较
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
吸热量（收益）：
q2=cp(T1-T4)
放热量：
q1=cp(T2-T3)
=cp(T2R-T5)
非回热
回热
不变
相同
?回热 ＝ ?非回热
2 R 2
1 R 1
pp
pp
?
适用于 小压比 大流量 的叶
轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1,无法实现 T, ? 低，经济性差
2,q2=cp(T1-T4)小,制冷能力 q2 很小。
? 汽化潜热大，制冷能力可能大
? 蒸气在两相区易实现 T
§ 8-2 蒸气压缩制冷循环
T
s
1
2
34
56 7
比较 逆卡诺循环 3467
73 湿蒸气压缩
“液击”现
象
12 既安全，又
增加了单位质量
工质的制冷量 71
逆卡诺
实际
节流阀代替了膨胀机
节流阀代替膨胀机分析
T
s
1
2
34
568
2,少从冷库取走热量
5 6 4 6h h h h? ? ?
优点：
46hh?
1,损失功量
4 8 6 8()h h h h? ? ? a b
面积 a84ba 面积 a86ba
面积 8468
缺点：
1,省掉膨胀机，设备简化；
2,膨胀阀开度，易调节蒸发温度；
84越陡越好
利 >弊
蒸气压缩制冷循环的计算
T
s
1
2
34
5
蒸发器中吸热量
2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
冷凝器中放热量
1 2 4q h h??
制冷系数
2 1 4 1 4 2
1 2 2 4 1 4 2 1( ) ( )
q h h h h q
q q h h h h h h w
? ??? ? ? ?
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两个等压，热与功均与焓有关 lnp-h图
lnp-h图及计算
T
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1
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2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
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2 1 4
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?
过冷措施
T
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1
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1
234
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21
q h h
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? ???
?
5’
4’
21w h h??
不变
4’
5’
1 2 4 'q h h?? 工程上常用
§ 8-3 热泵
q2 q2
q1 q1
w w
T2
T0
T0
T1
2q
w
? ?
制冷
系数
制热
系数 1'1qw??? ? ?
12q q w
ww
??
制冷 热泵
热泵 lnp-h图及计算
T
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1
2
34
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234
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2 1 5 1 4q h h h h? ? ? ?
1 2 4q h h??
1 2 4
21
' q h h
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? ???
?
§ 8-4 吸收式制冷循环
利用 溶液 性质
压缩制冷循环 以消耗 机械功 为代价
吸收式制冷 以消耗 热量 为代价
溶液 = 溶剂 + 溶质
溶液 T
溶液 T
溶剂 吸收 溶质 的能力
溶剂 吸收 溶质 的能力
溶液 浓度
溶液 浓度
氨（溶质） + 水（溶剂） 溶液
溴化锂（溶剂） + 水（溶质） 溶液
吸收式制冷循环特点
用于大型 空调、中央空调。
优点：
直接利用热能
可用低品质热
缺点：
设备体积大，启动时间长
环境性能好
§ 8-5 制冷剂
蒸气压缩制冷，要尽可能利用工质两相
区，因此与工质性质密切相关。
对热物性要求：
1,沸点低,tb<10oC
2,压力适中，蒸发器中稍大于大气压，冷凝器中
不太高；
3,汽化潜热大，大冷冻能力；
4,T-S图上下界线陡峭：上界陡峭，冷冻更接近
定温，下界线陡，节流损失小；
5,凝固点低，价廉，无毒，不腐蚀，不爆，性质稳
定、油溶性、材料相容性、环境性能、安全性能好。
制冷剂的替代
是否随着 CFC和 HCFC的禁用也淘汰
蒸气压缩制冷方式？
90年代以来国际研究热点
制冷剂的命名
Cm Hx Fy Clz
R(m-1)(x+1)y
例,R12— CF2Cl2
氯氟烃
C
F
F
Cl Cl
R22— CHF2Cl
H
90+n R12= 1 0 2
C H F
制冷剂的命名
R134a — C2H2F4Cl2
C
F
F
HCH
F
F
R134R134a
F
F
HC
H
F
F C
同素异构体
混合物 制冷剂的命名
R400
R600
R500
非共沸混合物
共沸混合物
HC
R700 其它
氨R717
R744 CO2
R718 水
甲烷 丁烷
ASHRAE
American Society of
Heating,Refrigerating Air-
Conditioning Engineers
第八章 小结
1,空气压缩制冷，分析、计算、回热；
2,蒸汽压缩制冷，分析、计算；
3,热泵循环，与制冷原理相同，会计算
4,吸收式制冷，制冷剂，一般了解
