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1、第七章蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)0、引言蒸汽動力循環(huán)：是以蒸汽為工質，將熱連續(xù)地轉變成功的過程，其主要設備是各種熱機。產(chǎn)功的過程。如：火力發(fā)電廠，大型化工廠。常用的工質是水蒸氣。制冷循環(huán)：是將熱連續(xù)地由低溫處輸送到高溫處的過程，其主要設備是熱泵。耗功的過程。-100℃以上為普冷，-100℃以下為深冷。7.1．蒸汽動力循環(huán)一、蒸汽動力循環(huán)基本原理主要由水泵、鍋爐、透平機和冷凝器組成。4→1水進入鍋爐被加熱汽化，直至成為過熱蒸汽。1→2進入透平機膨脹作功。2→3作功后的低壓濕蒸汽進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，完成一個循環(huán)。二、朗肯循環(huán)及其熱效率原理：朗
2、肯循環(huán)是最簡單的蒸汽動力循環(huán)，主要由：水泵、鍋爐、透平機和冷凝器組成。1、理想朗肯循環(huán)?3→4飽和水可逆絕熱壓縮過程。（等S）4→1高壓水等壓升溫和汽化，可逆吸熱過程。1→2過熱蒸汽可逆絕熱膨脹過程。（等S）2→3濕蒸汽等壓等溫可逆冷卻為飽和水（相變）。氣體壓縮式制冷機以氣體為制冷劑,由壓縮機、冷凝器、回熱器、膨脹機和冷箱等組成(圖1)。經(jīng)壓縮機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)回熱器被返流氣體進一步冷卻,并進入膨脹機絕熱膨脹,壓縮氣體的壓力和溫度同時下降。氣體在膨脹機中膨脹時對外作功，成為壓縮機輸入功的一部分。同時膨脹后的氣體進入冷箱，吸取被冷卻物體的熱量
3、，即達到制冷的目的。此后，氣體返流經(jīng)過回熱器，同壓縮氣體進行熱交換后又進入壓縮機中被壓縮。氣體制冷機都應采用回熱器，這不但能提高制冷機的經(jīng)濟性而且可以降低膨脹機前壓縮氣體的溫度，因而降低制冷溫度。氣體制冷機能達到的制冷溫度范圍較寬，從高于0℃到低于-100℃；制冷溫度較高時其經(jīng)濟性較差,但當制冷溫度低于-90℃時其經(jīng)濟性反而高于蒸氣制冷機。壓縮式制冷機蒸氣壓縮式制冷機由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機構和一些輔助設備組成。這類制冷機的制冷劑在常溫和普通低溫下能夠液化，在制冷機的工作過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有單級的、兩級的和復疊式3種。①單級蒸氣壓縮式制冷機:制冷
4、劑從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力只經(jīng)過一級壓縮的蒸氣壓縮式制冷機，簡稱單級制冷機。單級制冷機由壓縮機、冷凝器、節(jié)流機構和蒸發(fā)器等組成(圖2)。由壓縮機排出的高壓蒸氣經(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，壓力和溫度同時降低,進入蒸發(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，蒸氣進入壓縮機繼續(xù)壓縮，如此循環(huán)不已。為提高經(jīng)濟性，有的單級制冷機還在冷凝器后設置過冷器和回熱器。單級制冷機的蒸發(fā)溫度通常在-30～5℃之間。壓縮式制冷機②兩級蒸氣壓縮式制冷機:制冷劑從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力需要經(jīng)過兩級壓縮的蒸氣制冷機(圖3)。它比單級制冷機多一臺壓縮機
5、、一臺中間冷卻器和節(jié)流閥。經(jīng)高壓壓縮機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進入中間冷凝器,冷卻低壓壓縮機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的排氣一同進入高壓壓縮機繼續(xù)壓縮;另一路在盤管內(nèi)被冷卻并經(jīng)過節(jié)流閥B節(jié)流至蒸發(fā)壓力，進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，蒸發(fā)后的蒸氣進入低壓壓縮機壓縮至中間壓力，進入中間冷凝器。與單級制冷機相比，兩級制冷機可達到較低的蒸發(fā)溫度,通常在-30～-70℃之間。③復疊式制冷機:用不同制冷劑作為工作介質的兩臺(或數(shù)臺)單級或兩級壓縮蒸氣壓縮式制冷機，用冷凝蒸發(fā)器聯(lián)系起來的復合制冷機。冷凝蒸發(fā)器是一個利用高溫級制
6、冷劑的蒸發(fā)來冷凝低溫級制冷劑的換熱器。復疊式制冷機能達到很低的蒸發(fā)溫度。圖4為兩個單級制冷機組成的復疊式制冷機的工作原理。它的高溫級由高溫級壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和冷凝蒸發(fā)器組成；低溫級由低溫級壓縮機、冷凝蒸發(fā)器、回熱器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。高溫級和低溫級各為一臺單級制冷機。冷凝蒸發(fā)器將高溫級與低溫級聯(lián)系起來:對高溫級來說,它是蒸發(fā)器;對低溫級來說,它是冷凝器。冷凝蒸發(fā)器使低溫級的放熱量轉變?yōu)楦邷丶壍闹评淞?。在低溫級中，通常使用沸點較低的制冷劑（如R13），停機后制冷劑將全部氣化,并導致壓力過分升高。為了防止這一現(xiàn)象，通常在低溫級系統(tǒng)中裝設一個平衡容器。壓縮式制冷機用兩臺單級制冷機復疊時，
7、低溫級的蒸發(fā)溫度一般為-40～-80℃。一臺單級制冷機與一臺兩級制冷機復疊時，蒸發(fā)溫度可低達-110℃；若用三元（例如R22、R13和R14）復疊，蒸發(fā)溫度可低達-140℃。蒸氣壓縮式制冷機主要設備蒸氣壓縮式制冷機的主要設備包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝蒸發(fā)器和節(jié)流機構。壓縮機 制冷壓縮機有往復式、離心式和螺桿式等型式。制冷壓縮機的工作原理和總體結構與其他用途的壓縮機基本相同，但根據(jù)制冷機的要求在結構上有如下特點：①密
