张雯浩

摘 要：文章对带膨胀机制冷循环进行了热力学分析和数值分析。结果表明，使用节流阀制冷机的节流过程在传统蒸汽压缩式制冷系统的工作过程中存在较大损失。通过使用带膨胀机的制冷循环，不仅可以降低制冷剂的焓值，又可以将一部分动能转化为压缩机的机械能，从而降低制冷机的能量损失。

关键词：膨胀机;制冷循环;热力学

中图分类号：TB61

文献标识码：A

一、引言

节流过程是传统蒸汽压缩式制冷系统的主要损失之一。当制冷剂流经节流元件时，动能增加，压力下降，同时产生强烈扰动和摩擦，此时摩擦产生热能，热能又被制冷剂吸收，因而在绝热情况下，制冷剂的焓不变。流体被加热后，一部分液体汽化，所以节流后的流体状态的干度相對等熵膨胀过程增加。由于温度增加，制冷剂在压缩机的压缩过程中吸收的热量就会减小，在同样的耗电水平下，制冷系统的做功能力下降。采用膨胀机代替节流阀时，制冷剂在膨胀机中膨胀，从中回收部分膨胀功并在压缩机中加以利用，这样就可以降低系统内部的能量损失，提高整体系统的COP。

二、带膨胀机的制冷循环分析

基本的蒸气压缩制冷循环如图1中1-2-3-4h-1所示，如果用膨胀机替换节流阀，则循环过程如图1中1-2-3-4s-1所示，制冷循环温熵如图2所示。可以看出，与普通膨胀阀系统对比，用膨胀机替换节流阀有两点优势：

（1）蒸发器入口的焓值降低了，因此增加了单位制冷量。

（2）回收了膨胀过程的有用功，如果这部分功用来驱动压缩机，则可大大降低循环所耗净功，进而显著提高循环性能系数。……