第五講 壓焓圖應用
第五講 壓焓圖應用
一、理論計算
單位理論製冷循環圖
（MPa）
(kJ/Kg)
製冷循環從1開始，沿等熵線至2；再沿等壓線冷凝至5。3,4為與x=1及x=0的交點。再沿等焓線下至6；再沿等壓線至1，完成一次循環。反應的是單位質量的製冷劑一次循環的狀況。
1. 單級製冷計算
（1）、單位質量製冷量
1.
q0：蒸發器的單位質量製冷量（kJ/㎏）
h1：壓縮機吸入口狀態的焓值（壓焓圖中狀態1點）（kJ/㎏）
h6：節流出口狀態的焓值（壓焓圖中狀態6點）（kJ/㎏）
（2）、單位質量移熱量
2.
qK：冷凝器的單位質量移熱量（kJ/㎏）
h2:：壓縮機排出口狀態的焓值（壓焓圖中狀態2點）（kJ/㎏）
h5：冷凝器出口狀態的焓值（壓焓圖中狀態5點）（kJ/㎏）
（3）、單位質量功耗
3.
Al：理論單位質量壓縮功（kJ/㎏）
h2：壓縮機出口狀態的焓值（壓焓圖中狀態2點）（kJ/㎏）
h1：壓縮機吸入口狀態的焓值（壓焓圖中狀態1點）（kJ/㎏）
壓縮機工作，單位時間內體積是定量，質量是變數，所以計算中有轉換過程。把體積化成質量。
（4）、單位容積製冷量
4.
q0：單位質量製冷量（kJ/h）
qv：單位容積製冷量（kJ/h）
υ1：比體積(m
3
/kg)
（5）、實際輸氣量
5.
VS：壓縮機實際輸氣量（m
3
/h）
Vh：壓縮機理論輸氣量（m
3
/h）
Q0：壓縮機產冷量（kJ/h）
qv：單位體積產冷量（kJ/m
3
）
λ：輸氣係數
（6）、壓縮機質量循環量
6.
G：壓縮機質量循環量（kg/h）
Vs：壓縮機實際輸氣量（m
3
/h）
υ1：比體積(m
3
/kg)
Q0：壓縮機產冷量（kJ/h）
q0：單位製冷量（kJ/kg）
（7）、壓縮機製冷量
7.
Q0：：壓縮機產冷量（kJ/h）
G：壓縮機質量循環量（kg/h）
VS：壓縮機實際輸氣量（m
3
/h）
q0：單位質量製冷量（kJ/kg）
qv：單位容積製冷量（kJ/kg）
（8）、壓縮機散熱量
8.
QK：：壓縮機散熱量（kJ/h）
G：壓縮機質量循環量（kg/h）
q K：單位質量移熱量（kJ/kg）
（9）、冷凝負荷係數
9.
ψ：冷凝器負荷係數。
QK：冷凝器散熱量（kJ/h）
Q0：蒸發器製冷量（kJ/h）
qK：單位質量移熱量（kJ/h）
q0：單位質量製冷量（kJ/h）
h1：蒸發器狀態出口的焓值（壓焓圖中狀態1點）（kJ/㎏）
h2：冷凝器入口狀態（壓焓圖中狀態2點）的焓值（kJ/㎏）
h5：冷凝器出口狀態（壓焓圖中狀態5點）的焓值（kJ/㎏）
（10）、活塞壓縮機理論輸氣量
10.
Vh：活塞壓縮機理論輸氣量(m
3
/h)
D：氣缸直徑（m）
S：活塞行程（m）
n：壓縮機轉速（r/min）
Z：氣缸數
（11）、壓縮機理論功率
13.
NT：壓縮機理論功率(kw)
Al：單位理論壓縮功耗（kJ/kg）
G：製冷劑循環量（kg/h）
（12）、壓縮機軸功率
14.
Ne：壓縮機軸功率(kw)
NT：壓縮機理論功率(kw)
η：壓縮機總效率
（13）、製冷係數
15.
εh：製冷係數
Q0：壓縮機製冷量(kw)
NT：壓縮機理論功率(kw)
Al：單位理論壓縮功耗（kJ/kg）
q0：單位質量製冷量（kJ/h）
（14）、壓縮機能耗比
16.
COP：壓縮機能耗係數。
Q：壓縮機產冷量（kw）
N：壓縮機功耗（kw）
（15）、同一壓縮機的不同工況下的產冷量轉換
18.
Q01：工況1時的製冷量。（kJ）
Q02：工況2時的製冷量。（kJ）
q v1：工況1時的單位體積製冷量。（kJ/m
3
）
q v2：工況2時的單位體積製冷量。（kJ/m
3
）
λ1：工況1時的輸氣係數。
λ2：工況2時的輸氣係數。
2例題
有一活塞式單級製冷系統，製冷壓縮機理論輸氣量V=280m
3
/h，輸氣係數λ=0.7；蒸發器入口製冷劑狀態點為5，,出口製冷劑狀態點為0，壓縮機吸氣入口製冷劑狀態點為1，冷凝器入口製冷劑狀態點為2，出口製冷劑狀態點為5。計算該系統冷凝器散熱量Qk（kw）與蒸發器製冷量Q0（kw）之比η。
解：
狀態點
0
1
2
5（6）
比焓kj/kg
1688
1888
1988
588
比體積m
3
/kg
1.0
1.2
1. 實際輸氣量
（m
3
/h）
2. 循環量
（kg/h）
3. 冷凝器散熱量
=G(h2-h5)=163.3×(1988-588)=228620(kg· Kj/h)=63.5（Kw)
4. 單位製冷量
=188-588=1100（kJ/kg）
5. 製冷量
=179960(kg· Kj/h)=49.9（Kw)
6.散熱量與製冷量比
=1.27
答：該系統冷凝器散熱量Qk（kw）與蒸發器製冷量Q0（kw）之比η為1.27。
二、製冷系統狀態分析（維修，改造）
首先，壓縮機工作是有範圍的，超出範圍就要考慮其他方式來解決。
單級製冷活塞壓縮機限定工作條件
製冷劑
工作條件
R717
R12
R22
蒸發溫度℃
5~-30
10~-30
5~-40
冷凝溫度℃
≦40
≦50
≦40
壓縮比PK/P0 Mpa
≦8
≦10
≦10
壓力差PK-P0 Mpa
≦1.4
≦1.4
≦1.4
壓縮機吸氣溫度℃
t 0+(5~8)
≦15
≦15
壓縮機排氣溫度℃
≦40
≦40
≦40
安全閥開啟壓力差 Mpa
≦40
≦40
≦40
油壓差 Mpa
0.15~0.3
0.15~0.3
0.15~0.3
油溫℃
≦40
≦40
≦40
比如50℃以上高溫直接冷卻，需要先通過風，水降溫至20℃左右，再考慮用製冷裝置降溫；-40℃以下，考慮用復疊式解決。
為了設計，判斷有依據，需要有一標準。標準工況是判斷的依據之一。他是以溫度為標準。當我們使用不熟悉的新製冷劑時，如果有壓焓圖，依溫度找到相應點，就可以知道冷凝、蒸發壓力。通過壓力表就能判斷著系統工作狀況。冷凝壓力高了，則冷凝不好，或冷劑多了。蒸發壓力高了，可能負荷大，或膨脹閥開度大了；所有這些，通過與標準工況比較，能判斷問題的癥結。
標準工況與空調工況
標準工況
空調工況
蒸發溫度℃
吸氣溫度℃
冷凝溫度℃
過冷溫度℃
蒸發溫度℃
吸氣溫度℃
冷凝溫度℃
過冷溫度℃
R717
-15
-10
30
25
5
10
40
35
R12
-15
15
30
25
5
15
40
35
R22
-15
15
30
25
5
15
40
35
下面舉四個例子，當製冷系統出現這些情況，壓焓圖的變化。
1.當冷凝效果不好時：1-2-3-4變成1』-2』-3』-4』，這時（2-1）＜（2』-1』）即壓縮機軸功率增加，壓縮機工作電流增加；相應蒸發壓力增加；由於蒸發壓力與庫溫差是定值（與蒸發器形式，新舊程度有關）相應，庫溫就升高。
2.當蒸發效果不好時（管壁油膜較厚，或者蒸發器霜較厚，影響冷量吸收）：1-2-3-4變成1』-2』-3』-4』，這時蒸發溫度下行，相應蒸發壓力下降（1』-4』）＜（1-4）即單位製冷量下降，總製冷量下降。
3.當膨脹閥開度過小時，情況同上。
4.當膨脹閥開度過大時：1-2-3-4變成1』-2』-3』-4』，這時|（4-1）|＜|（4』-1』）|即相應蒸發壓力增加；由於蒸發壓力與庫溫差是定值（與蒸發器形式，新舊程度有關）相應，庫溫就升高。由於蒸發麵積一定，相應傳導的冷量一定，製冷劑就不能完全蒸發，不是氣體吸入壓縮機，而是飽和濕蒸汽，造成壓縮機沖缸，輕的聲音響，重的打碎閥片，引起一系列缸頭故障，損壞壓縮機。
在設備改工況時，通過壓焓圖，我們可以看出，高溫改低溫可以用，但製冷量由於q0的減小，υ的減少，Q0減少。低溫改高溫，全封閉，半封閉系統可能會壓縮機電流保護。全封閉需要換電機。系統壓力電流要重新整定。
另外蒸發器，冷凝器配比不對，膨脹閥選擇不當等許多故障現象，在壓焓圖上都能反應出來。
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