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1、第七章蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)0、引言蒸汽動(dòng)力循環(huán)：是以蒸汽為工質(zhì)，將熱連續(xù)地轉(zhuǎn)變成功的過(guò)程，其主要設(shè)備是各種熱機(jī)。產(chǎn)功的過(guò)程。如：火力發(fā)電廠，大型化工廠。常用的工質(zhì)是水蒸氣。制冷循環(huán)：是將熱連續(xù)地由低溫處輸送到高溫處的過(guò)程，其主要設(shè)備是熱泵。耗功的過(guò)程。-100℃以上為普冷，-100℃以下為深冷。7.1．蒸汽動(dòng)力循環(huán)一、蒸汽動(dòng)力循環(huán)基本原理主要由水泵、鍋爐、透平機(jī)和冷凝器組成。4→1水進(jìn)入鍋爐被加熱汽化，直至成為過(guò)熱蒸汽。1→2進(jìn)入透平機(jī)膨脹作功。2→3作功后的低壓濕蒸汽進(jìn)入冷凝器被冷凝成水，回到水泵中。3→4水在水泵中被壓縮升壓，再回到鍋爐中，完成一個(gè)循環(huán)。二、朗肯循環(huán)及其熱效率原理：朗肯
2、循環(huán)是最簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力循環(huán)，主要由：水泵、鍋爐、透平機(jī)和冷凝器組成。1、理想朗肯循環(huán)?3→4飽和水可逆絕熱壓縮過(guò)程。（等S）4→1高壓水等壓升溫和汽化，可逆吸熱過(guò)程。1→2過(guò)熱蒸汽可逆絕熱膨脹過(guò)程。（等S）2→3濕蒸汽等壓等溫可逆冷卻為飽和水（相變）。氣體壓縮式制冷機(jī)以氣體為制冷劑,由壓縮機(jī)、冷凝器、回?zé)崞?、膨脹機(jī)和冷箱等組成(圖1)。經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的氣體先在冷凝器中被冷卻，向冷卻水（或空氣）放出熱量，然后流經(jīng)回?zé)崞鞅环盗鳉怏w進(jìn)一步冷卻,并進(jìn)入膨脹機(jī)絕熱膨脹,壓縮氣體的壓力和溫度同時(shí)下降。氣體在膨脹機(jī)中膨脹時(shí)對(duì)外作功，成為壓縮機(jī)輸入功的一部分。同時(shí)膨脹后的氣體進(jìn)入冷箱，吸取被冷卻物體的熱量，即
3、達(dá)到制冷的目的。此后，氣體返流經(jīng)過(guò)回?zé)崞?，同壓縮氣體進(jìn)行熱交換后又進(jìn)入壓縮機(jī)中被壓縮。氣體制冷機(jī)都應(yīng)采用回?zé)崞?，這不但能提高制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)性而且可以降低膨脹機(jī)前壓縮氣體的溫度，因而降低制冷溫度。氣體制冷機(jī)能達(dá)到的制冷溫度范圍較寬，從高于0℃到低于-100℃；制冷溫度較高時(shí)其經(jīng)濟(jì)性較差,但當(dāng)制冷溫度低于-90℃時(shí)其經(jīng)濟(jì)性反而高于蒸氣制冷機(jī)。壓縮式制冷機(jī)蒸氣壓縮式制冷機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和一些輔助設(shè)備組成。這類制冷機(jī)的制冷劑在常溫和普通低溫下能夠液化，在制冷機(jī)的工作過(guò)程中制冷劑周期性地冷凝和蒸發(fā)。常用的蒸氣壓縮式制冷機(jī)有單級(jí)的、兩級(jí)的和復(fù)疊式3種。①單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī):制冷劑從蒸
4、發(fā)壓力提高到冷凝壓力只經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮的蒸氣壓縮式制冷機(jī)，簡(jiǎn)稱單級(jí)制冷機(jī)。單級(jí)制冷機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器等組成(圖2)。由壓縮機(jī)排出的高壓蒸氣經(jīng)冷凝器放出熱量而冷凝成液體。接著，液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥（膨脹閥）節(jié)流，壓力和溫度同時(shí)降低,進(jìn)入蒸發(fā)器中,吸取載冷劑（用它去再冷卻被冷卻物體）的熱量而蒸發(fā)成蒸氣。然后，蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮，如此循環(huán)不已。為提高經(jīng)濟(jì)性，有的單級(jí)制冷機(jī)還在冷凝器后設(shè)置過(guò)冷器和回?zé)崞?。單?jí)制冷機(jī)的蒸發(fā)溫度通常在-30～5℃之間。壓縮式制冷機(jī)②兩級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī):制冷劑從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力需要經(jīng)過(guò)兩級(jí)壓縮的蒸氣制冷機(jī)(圖3)。它比單級(jí)制冷機(jī)多一臺(tái)壓縮機(jī)、一臺(tái)中
5、間冷卻器和節(jié)流閥。經(jīng)高壓壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑蒸氣，在冷凝器中冷凝成液體，然后分成兩路：一路經(jīng)節(jié)流閥A進(jìn)入中間冷凝器,冷卻低壓壓縮機(jī)的排氣和盤管中的液體，在中間冷凝器中蒸發(fā)的制冷劑蒸氣連同低壓壓縮機(jī)的排氣一同進(jìn)入高壓壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮;另一路在盤管內(nèi)被冷卻并經(jīng)過(guò)節(jié)流閥B節(jié)流至蒸發(fā)壓力，進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，蒸發(fā)后的蒸氣進(jìn)入低壓壓縮機(jī)壓縮至中間壓力，進(jìn)入中間冷凝器。與單級(jí)制冷機(jī)相比，兩級(jí)制冷機(jī)可達(dá)到較低的蒸發(fā)溫度,通常在-30～-70℃之間。③復(fù)疊式制冷機(jī):用不同制冷劑作為工作介質(zhì)的兩臺(tái)(或數(shù)臺(tái))單級(jí)或兩級(jí)壓縮蒸氣壓縮式制冷機(jī)，用冷凝蒸發(fā)器聯(lián)系起來(lái)的復(fù)合制冷機(jī)。冷凝蒸發(fā)器是一個(gè)利用高溫級(jí)制冷劑的蒸發(fā)
6、來(lái)冷凝低溫級(jí)制冷劑的換熱器。復(fù)疊式制冷機(jī)能達(dá)到很低的蒸發(fā)溫度。圖4為兩個(gè)單級(jí)制冷機(jī)組成的復(fù)疊式制冷機(jī)的工作原理。它的高溫級(jí)由高溫級(jí)壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和冷凝蒸發(fā)器組成；低溫級(jí)由低溫級(jí)壓縮機(jī)、冷凝蒸發(fā)器、回?zé)崞?、?jié)流閥和蒸發(fā)器組成。高溫級(jí)和低溫級(jí)各為一臺(tái)單級(jí)制冷機(jī)。冷凝蒸發(fā)器將高溫級(jí)與低溫級(jí)聯(lián)系起來(lái):對(duì)高溫級(jí)來(lái)說(shuō),它是蒸發(fā)器;對(duì)低溫級(jí)來(lái)說(shuō),它是冷凝器。冷凝蒸發(fā)器使低溫級(jí)的放熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷丶?jí)的制冷量。在低溫級(jí)中，通常使用沸點(diǎn)較低的制冷劑（如R13），停機(jī)后制冷劑將全部氣化,并導(dǎo)致壓力過(guò)分升高。為了防止這一現(xiàn)象，通常在低溫級(jí)系統(tǒng)中裝設(shè)一個(gè)平衡容器。壓縮式制冷機(jī)用兩臺(tái)單級(jí)制冷機(jī)復(fù)疊時(shí)，低溫級(jí)的蒸發(fā)
7、溫度一般為-40～-80℃。一臺(tái)單級(jí)制冷機(jī)與一臺(tái)兩級(jí)制冷機(jī)復(fù)疊時(shí)，蒸發(fā)溫度可低達(dá)-110℃；若用三元（例如R22、R13和R14）復(fù)疊，蒸發(fā)溫度可低達(dá)-140℃。蒸氣壓縮式制冷機(jī)主要設(shè)備蒸氣壓縮式制冷機(jī)的主要設(shè)備包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝蒸發(fā)器和節(jié)流機(jī)構(gòu)。壓縮機(jī) 制冷壓縮機(jī)有往復(fù)式、離心式和螺桿式等型式。制冷壓縮機(jī)的工作原理和總體結(jié)構(gòu)與其他用途的壓縮機(jī)基本相同，但根據(jù)制冷機(jī)的要求在結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)：①密
