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蒸气压缩式制冷原理及系统组成

2—1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环

2—1—1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环的形式
　　理想制冷循环中，膨胀机的膨胀功较小，回收的功率甚至不能克服膨胀机消耗的摩擦功率，因此往往用节流阀代替膨胀机。另外，压缩机吸入较多的湿蒸气时，会产生“液击"现象，造成对压缩机的破坏。因此，在蒸气压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷剂应是干饱和蒸气（或过热蒸气），这种压缩称为干压缩。同时，两个传热过程为有温差的定压过程。通过以上改进后的制冷循环即为蒸气压缩式制冷的理论循环。单级蒸气压缩式制冷理论循环原理图和其循环状态点在T—S图上的表示分别如图2—1和图2—2所示。

　　蒸气压缩式制冷循环由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四大部件组成。其工作过程如下：压缩机吸入蒸发器中低温低压的饱和蒸气，经压缩后排入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的过热蒸气与冷却介质进行换热，放出热量，被冷却成相同压力下的饱和液体。高压液态制冷剂通过节流阀降压后，产生低温低压的液体和一部分蒸气（因在节流阀出口突然出现，这部分蒸气称为闪发蒸气，在蒸发器中不吸收被冷却物体的热量）进入蒸发器后，低温制冷剂液体在蒸发压力po、蒸发温度Yo

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下吸收被冷却物体的热量而沸腾，变成低温低压的蒸气，与闪发蒸气一道，被压缩机吸入。如此周而复始地循环，将被冷却物体的热量源源排向高温热源。
　　循环过程中，压缩机消耗机械能，压缩和输送制冷剂，并造成蒸发器的低压。冷凝器内制冷剂与冷却介质（通常是冷却水或室外空气）进行热交换，将低温物体的热量和压缩功转变的热量传给高温热源。蒸发器内制冷剂与被冷却对象（如空调中的冷冻水）进行热交换，吸收被冷却物体的热量，制冷剂由液态变为蒸气。节流阀起节流降压、调节流量的作用。通过制冷循环，制冷剂不断吸收被冷却物体的热量，使被冷却物体温度降低，达到制冷的目的。
2—1—2 单级蒸气压缩式制冷的理论循环在压焓图上的表示
　　在制冷循环的分析和计算中，通常借助制冷剂的压焓图和温熵图。由于制冷循环中各过程的功量与热量的变化在压焓图中均可用过程初、终态制冷剂的焓值变化来计算，因此压焓图在制冷工程中得到更广泛的应用。
　　 1．压焓图
　　压焓图以绝对压力为纵坐标（为了缩小图面，通常取对数坐标，其上的压力数值不需换算），以比焓为横坐标来表示制冷剂的状态。在图上有一点、二线、三区域、五种状态、六条等参数线。图中一点为临界点K；K点左边为饱和液体线（称为下界线），干度＝0；右边为干饱和蒸气线<称为上界线），于度=1；临界点尺和上、下界线将图分成三个区域：下界线以左为过冷液体区，上界线以右为过热蒸气区，二者之间为湿蒸气区（即两相区），三个区的状态再加上饱和液和饱和蒸气状态，共有五种状态；六条等参数线簇：等压线一水平线，等焓线——垂直线，等温线——液体区内几乎为垂直线，湿蒸气区内等压线与等温线重合为水平线，过热区内为向右下方弯曲的倾斜线，等熵线——向右上方倾斜的实线，等容线——向右上方倾斜的点划线，较等熵线平坦，等干度线——只在湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，其大小从左向右逐渐增大，压焓图的示意见图2—3。

　　压焓图是进行制冷循环分析和计算的重要工具，应熟练掌握和应用。
　　 2．单级蒸气压缩式制冷理论基本循环在压焓图上的表示
　　根据以上的分析可知，单级蒸气压缩式制冷的理论循环各状态的特点是：压缩机吸入的制冷剂的状态是蒸发压力po下的饱和蒸气；离开冷凝器的制冷剂状态是冷凝压力pk下的饱和液体；压缩机的压缩过程为等熵压缩；制冷剂在冷凝器、蒸发器内和系统管路中无任何压力损失，是等压过程，压力降仅在节流膨胀过程中产生。虽然以上的情况与实际有偏差，但这种简化便于分析研究，