任务分析
本任务主要学习压焓图的含义,以及看图的方法。
学习目标
知识目标
1.压焓图的理解。
2.制冷循环对应的区域。
学习内容
我们先来了解一个什么叫“焓”?
焓具有能量的量纲,一定质量的物质按定压可逆过程由一种状态变为另一种状态,焓的增量便等于在此过程中吸入的热量。
焓定义为H=U+pV,式中U为物质的内能,p为压力,V为体积。
由焓的定义我们可以知道,焓代表的是热量的增量,它与物质的压力与体积有关。通俗的说,焓越大说明热量增加越多,反之热量增加就越少。
再来了解一下什么叫“比焓”?
比焓:单位质量物质的焓称为比焓。
即物质越多,焓就越多,热量就越多。
因为物质的焓与压力有关,所以在制冷技术上,最常用的热力图就是压焓图。
如图5-1所示是就一张压焓图。

图5-1 压焓图
图5-1中纵坐标是绝对压力的对数值lgp(图中所表示的数值是压力的绝对值),横坐标是比焓值h。
一、压焓图曲线的含义
压焓图曲线的含义可以用一点(临界点)、二线(饱和液体线、饱和蒸汽线)、三区(液相区、两相区、气相区)、五态(过冷液状态、饱和液状态、过热蒸汽状态、饱和蒸汽状态、湿蒸汽状态)和八线(等压线、等焓线、饱和液线、饱和蒸汽线、等干度线、等熵线、等比体积线、等温线)来概括。
(一)临界点K和饱和曲线
临界点K为两根粗实线的交点。在该点,制冷剂的液态和气态差别消失。
K点左边的粗实线Ka为饱和液体线,在Ka线上任意一点的状态,均是相应压力的饱和液体;K点的右边粗实线Kb为饱和蒸气线,在Kb线上任意一点的状态均为饱和蒸气状态,或称干蒸气。
(二)三个状态区
Ka左侧——过冷液体区,该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温度;
Kb右侧——过热蒸气区,该区域内的蒸气温度高于同压力下的饱和温度;
Ka和Kb之间——湿蒸气区,即气液共存区。该区内制冷剂处于饱和状态,压力和温度为一一对应关系。
在制冷机中,蒸发与冷凝过程主要在湿蒸气区进行,压缩过程则是在过热蒸气区内进行。
(三)六组等参数线
制冷剂的压-焓(LgP-E)图中共有八种线条:
等压线P(LgP) 、等焓线(Enthalpy) 、饱和液体线(Saturated Liquid)、 等熵线(Entropy)、
等容线(Volume)、干饱和蒸汽线(Saturated Vapor) 、等干度线(Quality) 、等温线(Temperature)
1、等压线
图上与横坐标轴相平行的水平细实线均是等压线,同一水平线的压力均相等。
2、等焓线
图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线,凡处在同一条等焓线上的工质,不论其状态如何焓值均相同。
3、等温线
图上用点划线表示的为等温线。等温线在不同的区域变化形状不同,在过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直;在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线;在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
4、等熵线
图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。制冷剂的压缩过程沿等熵线进行,因此过热蒸气区的等熵线用得较多,在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作为起点。
5、等容线
图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。与等熵线比较,等比容线要平坦些。制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。
6、等干度线
从临界点K出发,把湿蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区。
上述六个状态参数(p、t、v、x、h、s)中,只要知道其中任意两个状态参数值,就可确定制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其状态点,可查取该点的其余四个状态参数。
二、制冷循环对应的图形
制冷循环对应的图形如图5-2所示。

图5-2
1点位置
此处为饱和蒸气区,压缩机从蒸发器吸入的制冷剂气体是一种饱和蒸气,经过压缩,制冷剂的热量增加比焓跟着增加,同时制冷剂气体压力变大,制冷剂气体由饱和蒸气变成过热蒸气,到达2点。
2点位置
此时制冷剂为高温高压气体,热量很多,压力很大。这种气体要排到冷凝器中冷却。从2点到3点的位置就是一个等压冷却的过程。在这个过程中,制冷剂由高温高压气体变成了高压低温的液体。
3点位置
制冷剂已经全部冷却为液体,温度低,但压力还是高的。越往左,温度越低,焓越低。从3点位置到4点位置,是一个节流降压的过程,此时制冷剂是气液混合状态。在此过程制冷剂并没有对外放热或吸热,所以焓值不变,变的只有压力。
4点位置
此处制冷剂由液态不断的蒸发为气态,是气液混合状态。由制冷剂同处于蒸发器内,压力不变,但制冷剂对外界吸热,由此比焓增加。从4点回到1点的过程是制冷剂由液态完全气化成气态的过程,也是吸热的过程。
工作任务
