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第十一章 船舶制冷装置
第十二章 船舶空气调节装置
第三篇 船舶制冷装置和空气调节装置
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理想气体热机循环
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正循环（热机循环）
特征
（ 1） P-V 图中循环过程沿顺时
针方向进行。
（ 2） 工质 经一循环从高温热源
吸热 Q1(>0),在低温热源放热
Q2(绝对值 ),对外输出净功 A(>0)；
（ 3）经一循环工质内能不变，
其所吸收的热量不能 100%地转
化为有用功。,净功或
热机循环效率A-高温热源 B-锅炉 C-泵 D-气缸 E-低温热源
热机工作示意图
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1.卡诺循环
在研究提高热机
效率的过程中，法国
工程师 萨迪,卡诺 提
出一种理想热机循环，
称为卡诺循环。该循
环过程由两个准静态
等温过程 和两个准
静态 绝热过程 组成。
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2.奥托循环
理想化的汽油内燃机循环过程
1,吸气过程 (A--B)
2,压缩冲程 (B--C绝热压缩 )
3,点燃过程 (C--D等体过程 ),做功
过程 (D--E绝热膨胀过程 )
4,排气过程 (E--B--A)
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3.狄塞尔循环
理想的柴油内燃机循环过程
（ 1）吸气过程（ A-->B）
（ 2）压缩过程（ B-->C;绝热压缩
）
（ 3）柴油燃烧等压加热（ C-->D)
绝热膨胀（ D-->E）对外做功
（ 4）等容放热排气 (E-->B-->A).
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逆循环（制冷机循环 ）
制冷系数
特征
(1)P-V 图中过程逆时针方
向进行。
(2)工质经一循环，外界必须
对系统作功，系统从低温热源吸
热 Q2，向高温热源放热 Q1（绝
对值），使低温热源温度更低。
致冷系数 致冷效能的标志之一。
C--节流阀 B--冷凝器
D--冷库 E--压缩机
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特征
(1)P-V 图中过程逆时针方向进行。
(2)工质经一循环，外界必须对系统作功，系统从低温热源吸
热 Q2，向高温热源放热 Q1（绝对值），使低温热源温度更低。
致冷系数 致冷效能的标志之一。
工质从低温热源（冷库） 吸
热愈多，外界对工质作功愈
少，致冷性能愈好。
逆循环（致冷机循环 ）
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三种循环效率的比较
设三种循环中进入气缸的气体 (γ==1.40)温度同为 298K,压强同为 1.013 × 105Pa,由于
材料的限制,气缸允许的最高温度为 1973K,已知卡诺循环的等温膨胀比 (VE/VB)=2;奥托循
环的绝热压缩比 (VB/VC)=6;狄塞尔循环的绝热压缩比 (VB/VC)=20,请比较三种循环效率哪
一种最高?
计算上述三种循环所达到的最高压强为
(1)卡诺循环最高压强 PD=PE(VE/VD)=746PB(VE/VD)=1492PB
(2)奥托循环最高压强 PD=TD(PC/TC)= =39.7PB
(3)狄塞尔循环最高压强为 PD
比较上述三种情况,在进气压强和温度相同,气缸所允许的最高温度也相同的条
件下,气缸允许的 最高压强,P卡 >P狄 >P奥 热机效率,η 卡 >η 狄 >η 奥
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第一节 概述
第二节 蒸汽压缩式制冷装置的工作原理
第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机
第四节 制冷压缩机
第五节 冷凝器和蒸发撂，
第六节 制冷装置的辅助设备，
第七节 制冷装置的自动化元件
第八节 船舶伙食冷库
第九节 船舶制冷装置实例
第十节 船舶制冷装置的管理
复习思考题
制冷装置 [汉英船舶大词典 ]
refrigerating plant
制冷装置 [汉英机械大词典 ]
refrigerating unit
第十一章 船舶制冷装置
marine refrigerating plant
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第一节 概述
要求掌握,"制冷 "的定义；蒸气压缩式制冷系统组成，
制冷循环及制冷机特性的理论分析。 专业术语（如制冷量、
单位质量制冷量、单位体积制冷量等）；单级蒸气压缩式制
冷循环的特点及工作过程，压焓图，理论制冷循环的定义和
热力计算，影响实际制冷循环的因素，蒸发温度和冷凝温度
的变化对单级蒸气压缩式制冷机性能的影响，制冷剂和载冷
剂的定义、性质和使用的温度范围；双级压缩制冷循环中最
常见的两种循环方式的流程和热力计算，中间压力的确定；
复叠式制冷循环的流程和热力计算。
第十一章 船舶制冷装置
marine refrigerating plant
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? 制冷技术 是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展
起来的。
? 制冷 作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定
空间内将某物体或流体冷却,使其温度降到环境温度以下，
并保持这个低温。
? 这里所说的, 冷, 是相对于环境而言的。灼热的铁放在
空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境
温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。
?制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环
境介质中去，以产生低于环境温度的过程。
制冷技术
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制冷技术
? 机械制冷 中所需机器和设备的总合称为 制冷机 。
? 制冷机中使用的工作介质称为 制冷剂 。制冷剂在制冷
机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从
被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。
? 制冷剂一系列状态变化过程的综合为 制冷循环 。
? 为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形
式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形
式,
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制冷技术的研究内容有三方面：
①研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应
的制冷循环，并对制冷循环进行热力学的分析和计
算。
②研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意
的工作介质。
③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，
包括它们的工作原理、性能分析、结构设计，以及
制冷装置的流程组织、系统配套设计。此外，还有
热绝缘问题，制冷装置的自动化问题，等等。
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一、制冷在船舶上的应用
1,伙食冷库
2,空气调节
3,冷藏运输
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二、食品的冷藏条件
1,水果、蔬菜和乳品－－－－－冷藏
温度 0～ 5℃ 相对湿度 85～ 90％
2,肉类－－－－－冷冻
温度 -23～ -30℃ 冻结速度 2～ 5cm/h
船舶伙食冷库低温库 -18～ -20℃ 可保存 6个月
-10～ -12 ℃ 可保存 2,3个月
食品的干缩
库温为 -18 ℃ 每侵入冷库热量 1KJ热量，食品
干缩增加 0.036克 。
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3,臭氧在冷藏中的应用
臭氧的杀菌和消毒原理和作用：
1）杀菌：臭氧性质极不稳定，很易分解出单原子氧，且单原子
氧的性质十分活泼，有较强氧化作用，当单原子氧与霉菌等微生物
接触时，使微生物的细胞膜氧化，导致微生物死亡。
2）抑制水果的呼吸：防止成熟过快。
3）除臭：对鱼类等具有除臭作用。
4）不能用于奶制品和油脂类食品：易氧化使之变质。
5）不能用于叶绿素较多的蔬菜：产生斑点，减少维生素Ｃ含量。
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机械制冷方法：
蒸发制冷、气体膨胀制冷、半导体制冷
1.蒸发制冷（最为普遍）
蒸气压缩式制冷、
吸收式制冷、
蒸气喷射式制冷、
吸附式制冷。
2.气体膨胀制冷（用于飞机空调和气体低温液化）
3.半导体制冷（用于潜艇、医疗器械、小型空调）
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1）蒸气压缩式制冷
蒸汽压缩式制冷系统由 压缩机、冷
凝器、膨胀阀、蒸发器 组成，用管
道将它们连接成一个密封系统。
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。
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蒸汽吸收式制冷系统是由发生器、
冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、
吸收器、溶液节流阀、溶液热交
换器和溶液泵组成。
整个系统包括两个回路：
一个是制冷剂回路，一个是溶液
回路。
系统中使用的工作流体是制
冷剂和吸收剂，我们称它为吸收
是制冷的 工质对 。吸收剂液体对
制冷剂有很强的吸收能力。吸收
剂吸收了制冷剂气体后形成溶液。
溶液加热又能放出制冷剂气体。
因此，我么可以用溶液回路取代
压缩机的作用，构成蒸汽吸收式
制冷循环。
2）吸收式制冷
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3）蒸气喷射式制冷
蒸气喷射式制冷是靠液
体汽化来制冷的。这一
点与蒸气压缩式及吸收
式制冷完全相同，不同
的是怎样从蒸发器中抽
取蒸气，并将压力提高。
蒸气喷射式制冷系
统如图所示。其组成部
件包括：喷射器、冷凝
器、蒸发器、节流阀、
泵。喷射器又由喷嘴、
吸入室、扩压器三个部
分组成
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4）吸附式制冷
太阳能沸石－水吸附制冷原理
吸附制冷属于液体汽化制冷。与蒸气压
缩式制冷机相类比，吸附床起到压缩机
的作用。
吸附制冷系统是以热能为动力的能量转
换系统。其道理是：一定的固体吸附剂
对某种制冷剂气体具有吸附作用。吸附
能力随吸附温度的不同而不同。周期性
地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和
解析。解析时，释放出制冷剂气体，并
使之凝为液体；吸附时，制冷级液体蒸
发，产生制冷作用。
吸附制冷的工作介质是吸附剂 -制冷剂
工质对，工质对有多种，按吸附的机
理说，有物理吸附与化学吸附之别。
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吸附式制冷
? 图示出一个利用太阳能驱动的 沸石 -水 吸附制冷系统原理。它包括吸附床、冷
凝器和蒸发器，用管道连接成一个封闭的系统。吸附床是充装了吸附剂（沸石）
的金属盒；制冷剂液体（水）贮集在蒸发器中。
? 白天,吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。 从沸石中脱附
出水蒸气,系统内的水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时,水
蒸气在冷凝器中凝结,同时放出潜热，凝水贮存在蒸发器中。
? 夜间,吸附床冷下来,沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气的能力逐步提高，
造成系统内气体压力降低,同时,蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石
对水蒸气的吸附 。 蒸发过程吸热，达到制冷的目的。
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吸收式制冷 和 蒸气压缩制冷 都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量的。
下图为两者工作原理的比较图。
他们的 共同点 是：
高压制冷剂蒸气在冷凝器 R中冷凝后，经节流元件 J节流，温
度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器 Z内汽化，实现制冷。
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吸收式制冷机 和 蒸气压缩是制冷机 都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量
的。下图为两者工作原理的比较图。
它们的 不同点 是：
1),提供的能量不同。
蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。
2),吸取制冷剂蒸气的方式不同。
利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩
式用压缩机 A吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。
3),将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同。
蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收
器、溶液泵、发生器和节流阀完成。
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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
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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。
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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
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? 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。
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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：
1,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；
2,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；
3,两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） 。
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制冷剂压焓图
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①⑤
④ ③
②
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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 。
2.单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算
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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。
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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。
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－ 30℃
大气 +30℃+40℃
－ 16℃
－ 30℃
低温饱和气体 低温过热气体
蒸发器
膨胀阀
电磁阀
视镜 过滤器 冷凝器过热（过冷）器
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节流机构是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要
过程之一。节流机构的作用有两点：一是对从冷凝器
中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力；
二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液
体的数量。
常用的节流机构有手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、
热力膨胀阀以及阻流式膨胀阀 (毛细管 )等。它们的基
本原理都是使高压液态制冷剂受迫流过一个小过流截
面，产生合适的局部阻力损失 (或沿程损失 )，使制冷
剂压力骤降，与此同时一部分液态制冷剂汽化，吸收
潜热，使节流后的制冷剂成为低压低温状态。
机构
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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：
1,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；
2,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；
3,两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） 。
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图中共有 六种等参数线簇：
1）等压线 ----水平线；
2）等焓线 ----垂直线；
3）等温线 ----液体区几乎为垂直
线。两相区内，因制冷剂状态的变化
是在等压、等温下进行，故等 温线与
等压线重合，是水平线。过热蒸气区
为向右下方弯曲的倾斜线；
4）等熵线 ----向右上方倾斜的实
线；
5）等容线 ----向右上方倾斜的虚
线，比等熵线平坦；
6）等干度线 ----只存在于湿蒸气
区域内，其方向大致与饱和液体线或
饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
压焓图：
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压焓图中各状态点及各个过程叙述如下：
过程线 1-2表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程,压力由蒸发压力 升
高到冷凝压力 。因此该点可通过 1点的等熵线和压力为冷凝压力的等压线的交
点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点 2表
示过热蒸气状态。
点 2表示制冷剂出压缩机时的状态，
也就是进冷凝器时的状态。
点 1表示制冷剂进入压缩机的状态。
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过程线 2-2'-3表示制冷剂在冷凝器内的
冷却（ 2-2'）和冷凝（ 2'-3）的过程。
由于这个过程是在冷凝压力 不变的情
况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气
首先 将部分热量放给外界冷却介质，
在等压下冷却成饱和蒸气（点 2'），然
后再在等压、等温下继续放出热量，
直至最后冷凝成饱和液体（点 3）。因
此，冷凝压力的等压线和 x＝ 0的饱和
液体线的交点即为点 3的状态。
点 3表示制冷剂出冷凝器时的状态。
点 4表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。
过程线 3-4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压
力由冷凝压力降到 蒸发压力,温度由冷凝温度降到蒸发温度,并进入两相区
。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点 3作等焓线与蒸发压力的等压线
的交点即为点 4的状态。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示 3-
4过程。
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各部件的作用 制冷循环过程在压焓图上的表示
单级蒸气压缩制冷理论循环工作过程可清楚地
表示在压焓图上，如图 3所示。
对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环）：
离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发
压力下的饱和蒸气；
离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下
的饱和液体；
压缩机的压缩过程为等熵压缩；
制冷剂通过膨胀阀节流时，其前、后焓值相等；
制冷剂在蒸发和冷凝过程中没有压力损失； 在各设
备的连接管道中制冷剂不发生状态变化；制冷剂的
冷凝温度等于冷却介质温度,蒸发温度等于被冷却
介质的温度。显然，上述条件与实际循环是存在着
偏差的,但由于理论循环可使问题得到简化，便于
对它们进行分析研究，而且理论循环的各个过程均
是 实际循环的基础，它可作为实际循环的比较标准
，因此仍有必要对它加以详细的分析与讨论。
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过程线 4-1表示制冷剂在蒸发器中
的气化过程。由于这一过程是在
等温、等压下进行的，液体制冷
剂吸取被冷却介质的热量（即制
冷）而不断气化，制冷剂的状态
沿蒸发压力的等压线 向干度增大
的方向变化，直到全部变为饱和
蒸气为止。这样，制冷剂的状态
又重新回到进入压缩机前的状态
点 1，从而完成一个完整的理论制
冷循环。 Ｑ
Ｐ
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单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
? 在进行制冷循环的热力计算之前,需要了解系统中各设备内功
和热量的变化情况,然后再对循环的性能指标进行分析和计算。
? 根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动
的能量方程可表示为
(1)
式中,Q 和 P 是单位时间内加给系统的热量和功 ;
qm是流进或流出该系统的稳定质量流量；
h是比焓 ;下标 1和 2分别表示流体流进系统和离开系统的
状态点。
当热量和功朝向系统时,Q 和 P 取正值,
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(1) 节流阀
制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨
胀，对外不作功,P=0,故方程式 (1)变为
因此，可认为节流前后其值不变,节流阀
出口处（点 4）为两相混合物，它的焓值
也可由下式表示：
式中 hf0 和 hg0 分别为蒸发压力 p0 下 饱和液
体 和 饱和蒸汽 的焓值； x4 为制冷剂出节
流阀时的干度。将上式移项并整理得,
Ｑ
Ｐ
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Ｑ
Ｐ
点 4比容为
式中 Vf0 和 Vg0 分别为蒸发温度 t0
下 饱和液体 和 饱和蒸汽 的比容。
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（ 2）压缩机
如果忽略压缩机与外界环境
所交换的热量，则由式（ 1）得
（ 5）
式中 （ h2-h1)表示压缩机每压缩并
输送 1kg的制冷剂所消耗的功，称
为理论比功。 Ｑ
Ｐ
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（ 3）蒸发器
被冷却物质通过蒸发器向制冷
剂传送 Q0,因为蒸发器不作功，故
方程式（ 1）变为
（ 6）
由上式可以看出制冷量与两个
因数有关：
? 制冷剂的质量流量 qm和制冷剂进
出口蒸发器的焓差 (h1-h4)。
? (h1-h4)称为单位质量制冷量，它
表示 1kg制冷剂在蒸发器内从被冷
却物质中吸取的热量，用 q0表示。
Ｑ
Ｐ
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质量流量与容积 qv有如下关系：
（ 7）
用压缩机进口出 V1代入上式得：
（ 8）
将方程（ 8）代入（ 6）得,
（ 9）
Ｑ
Ｐ
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（ 4）冷凝器
Ｑ
Ｐ
假设制冷剂在冷凝器中向外界放
出热量为 Qk,那么
（ 10）
式中 (h2-h3)称为冷凝器单位热负荷，
用 qv表示。它表示 1kg制冷剂蒸汽在冷
凝器中放出的热量。
(5) 制冷系数
按定义，在理论循环中，制冷系
数可用下式表示
（ 11）
在下一页我们通过一个例题来讲
解热力计算过程
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例题：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度 t0=－ 10℃,
冷凝温度 tk为 35℃,工质为 R22，循环的制冷量 Q0=55kw,试对该循环
进行热力计算。
解：该循环的压焓图如下所示：
根据 R22的热力性质表，查出处于饱和线上
的有关状态参数值：
h1=401.555 kJ/kg v1=0.0653 m3/kg
h3=h4=243.114 kJ/kg
p0=0.3543 MPa
pk=1.3548 MPa
由图可知,h2=435.2 kJ/kg t2=57℃
pk
po to
tk
h3
h4
h1 h2
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1 单位质量制冷量 q0=h1－ h4=158.441 kJ/kg
2 单位容积制冷量
3 制冷剂质量流量
4 理论比功 w0=h2－ h1=33.645 kJ/kg
5 压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=11.68 kw
6 压缩机吸入的容积 V=qmv1=0.0227 m3/s
7 制冷系数
8 冷凝器单位热负荷 qk=h2－ h3=192.086 kJ/kg
9 冷凝器热负荷 Qk=qmqk=66.67 kw
第十一章 船舶制冷装置
第十二章 船舶空气调节装置
第三篇 船舶制冷装置和空气调节装置
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理想气体热机循环
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正循环（热机循环）
特征
（ 1） P-V 图中循环过程沿顺时
针方向进行。
（ 2） 工质 经一循环从高温热源
吸热 Q1(>0),在低温热源放热
Q2(绝对值 ),对外输出净功 A(>0)；
（ 3）经一循环工质内能不变，
其所吸收的热量不能 100%地转
化为有用功。,净功或
热机循环效率A-高温热源 B-锅炉 C-泵 D-气缸 E-低温热源
热机工作示意图
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1.卡诺循环
在研究提高热机
效率的过程中，法国
工程师 萨迪,卡诺 提
出一种理想热机循环，
称为卡诺循环。该循
环过程由两个准静态
等温过程 和两个准
静态 绝热过程 组成。
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2.奥托循环
理想化的汽油内燃机循环过程
1,吸气过程 (A--B)
2,压缩冲程 (B--C绝热压缩 )
3,点燃过程 (C--D等体过程 ),做功
过程 (D--E绝热膨胀过程 )
4,排气过程 (E--B--A)
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3.狄塞尔循环
理想的柴油内燃机循环过程
（ 1）吸气过程（ A-->B）
（ 2）压缩过程（ B-->C;绝热压缩
）
（ 3）柴油燃烧等压加热（ C-->D)
绝热膨胀（ D-->E）对外做功
（ 4）等容放热排气 (E-->B-->A).
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逆循环（制冷机循环 ）
制冷系数
特征
(1)P-V 图中过程逆时针方
向进行。
(2)工质经一循环，外界必须
对系统作功，系统从低温热源吸
热 Q2，向高温热源放热 Q1（绝
对值），使低温热源温度更低。
致冷系数 致冷效能的标志之一。
C--节流阀 B--冷凝器
D--冷库 E--压缩机
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特征
(1)P-V 图中过程逆时针方向进行。
(2)工质经一循环，外界必须对系统作功，系统从低温热源吸
热 Q2，向高温热源放热 Q1（绝对值），使低温热源温度更低。
致冷系数 致冷效能的标志之一。
工质从低温热源（冷库） 吸
热愈多，外界对工质作功愈
少，致冷性能愈好。
逆循环（致冷机循环 ）
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三种循环效率的比较
设三种循环中进入气缸的气体 (γ==1.40)温度同为 298K,压强同为 1.013 × 105Pa,由于
材料的限制,气缸允许的最高温度为 1973K,已知卡诺循环的等温膨胀比 (VE/VB)=2;奥托循
环的绝热压缩比 (VB/VC)=6;狄塞尔循环的绝热压缩比 (VB/VC)=20,请比较三种循环效率哪
一种最高?
计算上述三种循环所达到的最高压强为
(1)卡诺循环最高压强 PD=PE(VE/VD)=746PB(VE/VD)=1492PB
(2)奥托循环最高压强 PD=TD(PC/TC)= =39.7PB
(3)狄塞尔循环最高压强为 PD
比较上述三种情况,在进气压强和温度相同,气缸所允许的最高温度也相同的条
件下,气缸允许的 最高压强,P卡 >P狄 >P奥 热机效率,η 卡 >η 狄 >η 奥
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第一节 概述
第二节 蒸汽压缩式制冷装置的工作原理
第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机
第四节 制冷压缩机
第五节 冷凝器和蒸发撂，
第六节 制冷装置的辅助设备，
第七节 制冷装置的自动化元件
第八节 船舶伙食冷库
第九节 船舶制冷装置实例
第十节 船舶制冷装置的管理
复习思考题
制冷装置 [汉英船舶大词典 ]
refrigerating plant
制冷装置 [汉英机械大词典 ]
refrigerating unit
第十一章 船舶制冷装置
marine refrigerating plant
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第一节 概述
要求掌握,"制冷 "的定义；蒸气压缩式制冷系统组成，
制冷循环及制冷机特性的理论分析。 专业术语（如制冷量、
单位质量制冷量、单位体积制冷量等）；单级蒸气压缩式制
冷循环的特点及工作过程，压焓图，理论制冷循环的定义和
热力计算，影响实际制冷循环的因素，蒸发温度和冷凝温度
的变化对单级蒸气压缩式制冷机性能的影响，制冷剂和载冷
剂的定义、性质和使用的温度范围；双级压缩制冷循环中最
常见的两种循环方式的流程和热力计算，中间压力的确定；
复叠式制冷循环的流程和热力计算。
第十一章 船舶制冷装置
marine refrigerating plant
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? 制冷技术 是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展
起来的。
? 制冷 作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定
空间内将某物体或流体冷却,使其温度降到环境温度以下，
并保持这个低温。
? 这里所说的, 冷, 是相对于环境而言的。灼热的铁放在
空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境
温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。
?制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环
境介质中去，以产生低于环境温度的过程。
制冷技术
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制冷技术
? 机械制冷 中所需机器和设备的总合称为 制冷机 。
? 制冷机中使用的工作介质称为 制冷剂 。制冷剂在制冷
机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从
被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。
? 制冷剂一系列状态变化过程的综合为 制冷循环 。
? 为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形
式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形
式,
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制冷技术的研究内容有三方面：
①研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应
的制冷循环，并对制冷循环进行热力学的分析和计
算。
②研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意
的工作介质。
③研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备，
包括它们的工作原理、性能分析、结构设计，以及
制冷装置的流程组织、系统配套设计。此外，还有
热绝缘问题，制冷装置的自动化问题，等等。
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一、制冷在船舶上的应用
1,伙食冷库
2,空气调节
3,冷藏运输
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二、食品的冷藏条件
1,水果、蔬菜和乳品－－－－－冷藏
温度 0～ 5℃ 相对湿度 85～ 90％
2,肉类－－－－－冷冻
温度 -23～ -30℃ 冻结速度 2～ 5cm/h
船舶伙食冷库低温库 -18～ -20℃ 可保存 6个月
-10～ -12 ℃ 可保存 2,3个月
食品的干缩
库温为 -18 ℃ 每侵入冷库热量 1KJ热量，食品
干缩增加 0.036克 。
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3,臭氧在冷藏中的应用
臭氧的杀菌和消毒原理和作用：
1）杀菌：臭氧性质极不稳定，很易分解出单原子氧，且单原子
氧的性质十分活泼，有较强氧化作用，当单原子氧与霉菌等微生物
接触时，使微生物的细胞膜氧化，导致微生物死亡。
2）抑制水果的呼吸：防止成熟过快。
3）除臭：对鱼类等具有除臭作用。
4）不能用于奶制品和油脂类食品：易氧化使之变质。
5）不能用于叶绿素较多的蔬菜：产生斑点，减少维生素Ｃ含量。
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机械制冷方法：
蒸发制冷、气体膨胀制冷、半导体制冷
1.蒸发制冷（最为普遍）
蒸气压缩式制冷、
吸收式制冷、
蒸气喷射式制冷、
吸附式制冷。
2.气体膨胀制冷（用于飞机空调和气体低温液化）
3.半导体制冷（用于潜艇、医疗器械、小型空调）
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1）蒸气压缩式制冷
蒸汽压缩式制冷系统由 压缩机、冷
凝器、膨胀阀、蒸发器 组成，用管
道将它们连接成一个密封系统。
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。
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蒸汽吸收式制冷系统是由发生器、
冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、
吸收器、溶液节流阀、溶液热交
换器和溶液泵组成。
整个系统包括两个回路：
一个是制冷剂回路，一个是溶液
回路。
系统中使用的工作流体是制
冷剂和吸收剂，我们称它为吸收
是制冷的 工质对 。吸收剂液体对
制冷剂有很强的吸收能力。吸收
剂吸收了制冷剂气体后形成溶液。
溶液加热又能放出制冷剂气体。
因此，我么可以用溶液回路取代
压缩机的作用，构成蒸汽吸收式
制冷循环。
2）吸收式制冷
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3）蒸气喷射式制冷
蒸气喷射式制冷是靠液
体汽化来制冷的。这一
点与蒸气压缩式及吸收
式制冷完全相同，不同
的是怎样从蒸发器中抽
取蒸气，并将压力提高。
蒸气喷射式制冷系
统如图所示。其组成部
件包括：喷射器、冷凝
器、蒸发器、节流阀、
泵。喷射器又由喷嘴、
吸入室、扩压器三个部
分组成
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4）吸附式制冷
太阳能沸石－水吸附制冷原理
吸附制冷属于液体汽化制冷。与蒸气压
缩式制冷机相类比，吸附床起到压缩机
的作用。
吸附制冷系统是以热能为动力的能量转
换系统。其道理是：一定的固体吸附剂
对某种制冷剂气体具有吸附作用。吸附
能力随吸附温度的不同而不同。周期性
地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和
解析。解析时，释放出制冷剂气体，并
使之凝为液体；吸附时，制冷级液体蒸
发，产生制冷作用。
吸附制冷的工作介质是吸附剂 -制冷剂
工质对，工质对有多种，按吸附的机
理说，有物理吸附与化学吸附之别。
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吸附式制冷
? 图示出一个利用太阳能驱动的 沸石 -水 吸附制冷系统原理。它包括吸附床、冷
凝器和蒸发器，用管道连接成一个封闭的系统。吸附床是充装了吸附剂（沸石）
的金属盒；制冷剂液体（水）贮集在蒸发器中。
? 白天,吸附床受到日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用。 从沸石中脱附
出水蒸气,系统内的水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时,水
蒸气在冷凝器中凝结,同时放出潜热，凝水贮存在蒸发器中。
? 夜间,吸附床冷下来,沸石温度逐渐降低，它吸附水蒸气的能力逐步提高，
造成系统内气体压力降低,同时,蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石
对水蒸气的吸附 。 蒸发过程吸热，达到制冷的目的。
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吸收式制冷 和 蒸气压缩制冷 都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量的。
下图为两者工作原理的比较图。
他们的 共同点 是：
高压制冷剂蒸气在冷凝器 R中冷凝后，经节流元件 J节流，温
度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器 Z内汽化，实现制冷。
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吸收式制冷机 和 蒸气压缩是制冷机 都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量
的。下图为两者工作原理的比较图。
它们的 不同点 是：
1),提供的能量不同。
蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。
2),吸取制冷剂蒸气的方式不同。
利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩
式用压缩机 A吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。
3),将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同。
蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收
器、溶液泵、发生器和节流阀完成。
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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
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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。
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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
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? 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。
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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：
1,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；
2,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；
3,两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） 。
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制冷剂压焓图
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①⑤
④ ③
②
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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 。
2.单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算
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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。
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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。
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－ 30℃
大气 +30℃+40℃
－ 16℃
－ 30℃
低温饱和气体 低温过热气体
蒸发器
膨胀阀
电磁阀
视镜 过滤器 冷凝器过热（过冷）器
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节流机构是压缩式制冷循环不可缺少的四个主要
过程之一。节流机构的作用有两点：一是对从冷凝器
中出来的高压液体制冷剂进行节流降压为蒸发压力；
二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液
体的数量。
常用的节流机构有手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、
热力膨胀阀以及阻流式膨胀阀 (毛细管 )等。它们的基
本原理都是使高压液态制冷剂受迫流过一个小过流截
面，产生合适的局部阻力损失 (或沿程损失 )，使制冷
剂压力骤降，与此同时一部分液态制冷剂汽化，吸收
潜热，使节流后的制冷剂成为低压低温状态。
机构
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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：
1,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；
2,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；
3,两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） 。
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图中共有 六种等参数线簇：
1）等压线 ----水平线；
2）等焓线 ----垂直线；
3）等温线 ----液体区几乎为垂直
线。两相区内，因制冷剂状态的变化
是在等压、等温下进行，故等 温线与
等压线重合，是水平线。过热蒸气区
为向右下方弯曲的倾斜线；
4）等熵线 ----向右上方倾斜的实
线；
5）等容线 ----向右上方倾斜的虚
线，比等熵线平坦；
6）等干度线 ----只存在于湿蒸气
区域内，其方向大致与饱和液体线或
饱和蒸气线相近，视干度大小而定。
压焓图：
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压焓图中各状态点及各个过程叙述如下：
过程线 1-2表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程,压力由蒸发压力 升
高到冷凝压力 。因此该点可通过 1点的等熵线和压力为冷凝压力的等压线的交
点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂作功，制冷剂温度升高，因此点 2表
示过热蒸气状态。
点 2表示制冷剂出压缩机时的状态，
也就是进冷凝器时的状态。
点 1表示制冷剂进入压缩机的状态。
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过程线 2-2'-3表示制冷剂在冷凝器内的
冷却（ 2-2'）和冷凝（ 2'-3）的过程。
由于这个过程是在冷凝压力 不变的情
况下进行的，进入冷凝器的过热蒸气
首先 将部分热量放给外界冷却介质，
在等压下冷却成饱和蒸气（点 2'），然
后再在等压、等温下继续放出热量，
直至最后冷凝成饱和液体（点 3）。因
此，冷凝压力的等压线和 x＝ 0的饱和
液体线的交点即为点 3的状态。
点 3表示制冷剂出冷凝器时的状态。
点 4表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状态。
过程线 3-4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过程中，制冷剂的压
力由冷凝压力降到 蒸发压力,温度由冷凝温度降到蒸发温度,并进入两相区
。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因此由点 3作等焓线与蒸发压力的等压线
的交点即为点 4的状态。由于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示 3-
4过程。
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各部件的作用 制冷循环过程在压焓图上的表示
单级蒸气压缩制冷理论循环工作过程可清楚地
表示在压焓图上，如图 3所示。
对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环）：
离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发
压力下的饱和蒸气；
离开冷凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下
的饱和液体；
压缩机的压缩过程为等熵压缩；
制冷剂通过膨胀阀节流时，其前、后焓值相等；
制冷剂在蒸发和冷凝过程中没有压力损失； 在各设
备的连接管道中制冷剂不发生状态变化；制冷剂的
冷凝温度等于冷却介质温度,蒸发温度等于被冷却
介质的温度。显然，上述条件与实际循环是存在着
偏差的,但由于理论循环可使问题得到简化，便于
对它们进行分析研究，而且理论循环的各个过程均
是 实际循环的基础，它可作为实际循环的比较标准
，因此仍有必要对它加以详细的分析与讨论。
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过程线 4-1表示制冷剂在蒸发器中
的气化过程。由于这一过程是在
等温、等压下进行的，液体制冷
剂吸取被冷却介质的热量（即制
冷）而不断气化，制冷剂的状态
沿蒸发压力的等压线 向干度增大
的方向变化，直到全部变为饱和
蒸气为止。这样，制冷剂的状态
又重新回到进入压缩机前的状态
点 1，从而完成一个完整的理论制
冷循环。 Ｑ
Ｐ
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单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算
? 在进行制冷循环的热力计算之前,需要了解系统中各设备内功
和热量的变化情况,然后再对循环的性能指标进行分析和计算。
? 根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动
的能量方程可表示为
(1)
式中,Q 和 P 是单位时间内加给系统的热量和功 ;
qm是流进或流出该系统的稳定质量流量；
h是比焓 ;下标 1和 2分别表示流体流进系统和离开系统的
状态点。
当热量和功朝向系统时,Q 和 P 取正值,
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(1) 节流阀
制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨
胀，对外不作功,P=0,故方程式 (1)变为
因此，可认为节流前后其值不变,节流阀
出口处（点 4）为两相混合物，它的焓值
也可由下式表示：
式中 hf0 和 hg0 分别为蒸发压力 p0 下 饱和液
体 和 饱和蒸汽 的焓值； x4 为制冷剂出节
流阀时的干度。将上式移项并整理得,
Ｑ
Ｐ
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Ｑ
Ｐ
点 4比容为
式中 Vf0 和 Vg0 分别为蒸发温度 t0
下 饱和液体 和 饱和蒸汽 的比容。
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（ 2）压缩机
如果忽略压缩机与外界环境
所交换的热量，则由式（ 1）得
（ 5）
式中 （ h2-h1)表示压缩机每压缩并
输送 1kg的制冷剂所消耗的功，称
为理论比功。 Ｑ
Ｐ
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（ 3）蒸发器
被冷却物质通过蒸发器向制冷
剂传送 Q0,因为蒸发器不作功，故
方程式（ 1）变为
（ 6）
由上式可以看出制冷量与两个
因数有关：
? 制冷剂的质量流量 qm和制冷剂进
出口蒸发器的焓差 (h1-h4)。
? (h1-h4)称为单位质量制冷量，它
表示 1kg制冷剂在蒸发器内从被冷
却物质中吸取的热量，用 q0表示。
Ｑ
Ｐ
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质量流量与容积 qv有如下关系：
（ 7）
用压缩机进口出 V1代入上式得：
（ 8）
将方程（ 8）代入（ 6）得,
（ 9）
Ｑ
Ｐ
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（ 4）冷凝器
Ｑ
Ｐ
假设制冷剂在冷凝器中向外界放
出热量为 Qk,那么
（ 10）
式中 (h2-h3)称为冷凝器单位热负荷，
用 qv表示。它表示 1kg制冷剂蒸汽在冷
凝器中放出的热量。
(5) 制冷系数
按定义，在理论循环中，制冷系
数可用下式表示
（ 11）
在下一页我们通过一个例题来讲
解热力计算过程
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例题：假定循环为单级压缩蒸气制冷的理论循环，蒸发温度 t0=－ 10℃,
冷凝温度 tk为 35℃,工质为 R22，循环的制冷量 Q0=55kw,试对该循环
进行热力计算。
解：该循环的压焓图如下所示：
根据 R22的热力性质表，查出处于饱和线上
的有关状态参数值：
h1=401.555 kJ/kg v1=0.0653 m3/kg
h3=h4=243.114 kJ/kg
p0=0.3543 MPa
pk=1.3548 MPa
由图可知,h2=435.2 kJ/kg t2=57℃
pk
po to
tk
h3
h4
h1 h2
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1 单位质量制冷量 q0=h1－ h4=158.441 kJ/kg
2 单位容积制冷量
3 制冷剂质量流量
4 理论比功 w0=h2－ h1=33.645 kJ/kg
5 压缩机消耗的理论功率 P0=qmw0=11.68 kw
6 压缩机吸入的容积 V=qmv1=0.0227 m3/s
7 制冷系数
8 冷凝器单位热负荷 qk=h2－ h3=192.086 kJ/kg
9 冷凝器热负荷 Qk=qmqk=66.67 kw
