第1章 空调制冷原理与基础
采用压缩机使气态制冷剂增压的制冷机称蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。 单级蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一种制冷机。这类制冷机设备比较紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能达到的制冷温度范围比较宽广，从稍低于环境温度至-150℃，在普通制冷温度范围内具有较高的循环效率，被广泛地应用于国民经济的各个领域中。
蒸气压缩式制冷循环，根据实际应用有单级、多级、复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机应用最广，是构成其他蒸气压缩式制冷机的基础，据不完全统计，全世界单级蒸气压缩式制冷机的数量是制冷机总数的75%以上。因此，我们的介绍主要针对单级压缩式制冷机。
1．单级蒸气压缩式制冷循环——逆卡诺循环
在日常生活中我们都有这样的体会，如果给皮肤上涂抹酒精液体时，就会发现皮肤上的酒精很快干掉，并给皮肤带来凉快的感觉，这是什么原因呢？这是因为酒精由液体变为气体时吸收了皮肤上热量的缘故。由此可见，液体汽化时要从周围物体吸收热量。单级蒸气压缩式制冷，就是利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷剂
1.1 逆卡诺循环——理想制冷循环
几个概念
焓h=U+PV 表示工质流动能和内能之和。
熵S=△Q/T 表示工质热量变化与工质温度之商。
温熵图 它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0， 在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进
行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：
首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。
对于逆卡诺循环来说，由图可知：
q0=T0(S1-S4）
qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4）
w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4）
则逆卡诺循环制冷系数εk 为：εk = w0/ qk=(Tk-T0) / Tk
由上式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即被冷却物体）的温度 T0 和热源（即环境介质）的温度 Tk；降低 Tk，提高 T0 ，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
1.2 制冷循环过程
根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动，即称为制冷循环系统。
制冷剂在流经制冷循环系统的各相关部位，将发生由液态变为气态，再由气态变为液态的重复性的不断变化。利用制冷剂汽化时吸收其他物质的热量，冷凝时向其他介质放出热量的性质，当制冷剂汽化吸热时，某物质必然放出热量而使其温度下降，这样就达到了制冷的目的。依照上述要求，蒸气压缩式制冷循环系统如图1-1所示。
蒸气压缩制冷循环系统主要由四大部件组成，即压缩机、冷凝器、
节流元件和蒸发器，用不同直径的管道把它们串接起来，就形成了一个能使制冷剂循环流动的封闭系统。
制冷压缩机由原动机如电机拖动而工作，不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸气，压缩成高压（pk）、过热蒸气而排出并送入冷凝器，正是由于这一高压存在，使制冷剂蒸气在冷凝器中放出热量，把热量传递给周围的环境介质水或空气，从而使制冷剂蒸气冷凝成液体，当然，制冷剂蒸气冷凝时的温度一定要高于周围介质的温度。
冷凝后的液体仍处于高压状态，流经节流元件进入蒸发器。制冷剂在节流元件中，从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。
1.3 制冷系统四大部件
1.制冷压缩机 制冷压缩机是制冷循环的动力，它由原动机如电机拖动而工作，它除了及时抽出蒸发器内蒸气，维持低温低压外，作用之二是通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件。即将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态，以便能用常温的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂蒸气。
2.冷凝器 冷凝器是一个热交换设备，作用是利用环境冷却介质空气或水，将来自制冷压缩机的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。冷凝器向冷却介质散发热量的多少，与冷凝器的面积大小成正比，与制冷剂蒸气温度和冷却介质温度之间的温度差成正比。所以，要散发一定的热量，就需要足够大的冷凝器面积，也需要一定的换热温度差。
3.节流元件 高压常温的制冷剂液体不能直接送入低温低压的蒸发器。根据饱和压力与饱和温度一一对应原理，降低制冷剂液体的压力，从而降低制冷剂液体的温度。将高压常温的制冷剂液体通过降压装置节流元件，得到低温低压制冷剂，再送入蒸发器吸热汽化。目前，蒸气压缩式制冷系统中常用的节流元件有膨胀阀和毛细管。
4.蒸发器 蒸发器也是一个热交换设备。节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发（沸腾）变为蒸气，吸收被冷却介质的热量，使被冷却介质温度下降，达到制冷的目的。蒸发器吸收热量的多少与蒸发器的面积大小成正比，与制冷剂的蒸发温度和被冷却介质温度之间的温度差成正比。当然，也与蒸发器内液体制冷剂的多少有关。所以，蒸发器要吸收一定的热量，就需要与之相匹配的蒸发器面积，也需要一定的换热温度差，还需要供给蒸发器适量的液体制冷剂。
1.4 制冷剂的变化过程
制冷剂在循环系统中不停地流动，其状态也不断地变化，它在循环系统的每一部位的状态都是各不相同的。
1.制冷剂在制冷压缩机中的变化 按压缩机工作原理的要求，制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，应该处于饱和蒸气状态。但这是很难实现的。制冷剂的饱和压力和饱和温度存在着一一对应关系，即压力越高温度越高，压力越低温度越低。其饱和压力值和饱和温度值的对应关系，可从各种制冷剂的热力性质表中查阅。
制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。由于压缩过程是在瞬间完成的，制冷剂蒸气与外界几乎来不及发生热量交换压缩就已完成，所以称为绝热压缩过程。蒸气的被压缩是由于外界施给能量而实现的，即外界的能量对制冷剂做功，这就使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，使蒸气进一步过热。即压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。
2.制冷剂在冷凝器中的变化 过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。然后饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。继续不断地冷凝，饱和液体会越来越多，饱和蒸气越来越少，最终会把制冷剂蒸气全部冷凝为饱和液体，这时饱和液体仍维持冷凝压力pk和冷凝温度tk。冷凝温度tk由设备的工况条件确定，对应的冷凝压力可从该制冷剂的热力性质表中查阅。
3.制冷剂在节流元件中的变化 饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。由节流元件出口流出的制冷剂变为液体约占80%、气体约占20%的两相混合状态，这其中少量蒸气的产生，是由于压力下降液体膨胀而出现的闪发气体，汽化时吸收的热量来源于制冷剂本身，与外界几乎不存在热量的交换，故称为绝热膨胀过程。
4.制冷剂在蒸发器中的变化 以液体为主的两相状态的制冷剂，流人蒸发器内吸收被冷却介质的热量而不断汽化，制冷剂在等压等温条件下的不断汽化，使得液体越来越少，蒸气越来越多，直到制冷剂液体全部汽化变为饱和蒸气时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。
以上是制冷剂的一个完整的状态变化过程，也称为一个完整的制冷循环过程。正是由于制冷循环的存在和制冷剂的合理状态变化，通过制冷剂的流动，实现了在蒸发器周围吸收热量，在冷凝器周围又放出热量，起到了把热量搬运、转移的作用，达到蒸发器周围温度下降，即制冷的目的。
1.5 单级蒸气压缩式制冷理论循环
1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
实际的制冷循环极为复杂，难以获得完全真实的全部状态参数。因此，在分析和计算单级蒸气压缩式制冷循环时，通常采用理论制冷循环。
1.理论循环的假设条件 理论循环是建立在以下假设基础上：
1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失。
2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值。
3）离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器和进入节流元件的液体为冷凝压力下的饱和液体。
4）除节流元件产生节流降压外，制冷剂在设备、管道内的流动没有阻力损失（压力降)，与外界环境没有热交换。
5）节流过程为绝热过程，即与外界不发生热交换。
2.制冷剂的压焓图 为了对蒸气压缩式制冷循环有一个全面的认识，不仅要知道循环中每一个过程，而且要了解各个过程之间的关系以及某一过程发生变化时对其它过程的影响。在制冷循环的分析和计算中，通常借助于压焓图，可使整个循环问题简化，并可以看到循环中各状态的变化以及这些变化对循环的影响。
压焓图的结构如图1-2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。其中有：
三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。
八线：等压线p（水平线），等焓线h（垂直线），饱和液线a，饱和蒸气线b，无数条等干度线x（只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定），等熵线s（向右上方倾斜的实线），等比体积线v（向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦），等温线t（液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方弯曲的倾斜线）。
在温度、压力、比体积、比焓、比熵、干度等参数中，只要知道其中任意两个状态参数，就可以在压焓图中确定过热蒸气及过冷液体的状态点，其它状态参数便可直接从图中读出。对于饱和蒸气及饱和液体，只需知道一个状态参数就能确定其状态。
3.理论循环过程在压焓图上的表示 根据理论循环的假设条件，单级蒸气压缩式制冷理论循环工作过程，在压焓图上的表示如图1-3
所示。
图1-3 理论制冷循环压焓图
1）制冷压缩机从蒸发器吸取蒸发压力为p0的饱和制冷剂蒸气（状态点1），沿等熵线压缩至冷凝压力pk（状态点2），压缩过程完成。
2）状态点2的高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器，经冷凝器与环境介质空气或水进行热交换，放出热量qk后，沿等压线pk冷却至饱和蒸气状态点2，然后冷凝至饱和液状态点3，冷凝过程完成。在冷却过程（2-2）中制冷剂与环境介质有温差，在冷凝过程（2-3）中制冷剂与环境介质无温差。
3）状态点3的饱和制冷剂液体经节流元件节流降压，沿等焓线（节流过程中焓值保持不变）由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，到达湿蒸气状态点4，膨胀过程完成。
4）状态点4的制冷剂湿蒸气进入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却介质的热量沿等压线p0汽化，到达饱和蒸气状态点1，蒸发过程完成。制冷剂的蒸发温度与被冷却介质间无温差。
1.6 理论循环的计算方法
单级蒸气压缩式制冷理论循环的性能指标有单位质量制冷量、单位容积制冷量、理论比功、单位冷凝热负荷及制冷系数等。
1.单位质量制冷量 制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量，用q0表示。
q0=h1-h4=r0（1-x4） （1-1）
式中 q0单位质量制冷量（kJ/kg）；
h1与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；
h4节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
单位质量制冷量q0在压焓图上相当于过程线1-4在h轴上的投影（见图1-3）。由式（1-1）可知，制冷剂的汽化潜热越大，节流后的干度越小，则单位质量制冷量越大。制冷循环的单位质量制冷量的大小与制冷剂的性质和循环的工作温度有关。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用qv表示。
（1-2）
式中 qv单位容积制冷量（kJ/m3）；
v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）。
由式（1-2）可知，吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的下降而增大，所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类而改变，而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
3.理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。
w0=h2-h1 （1-3）
式中 w0理论比功（kJ/kg）；
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）。
理论比功w0在压焓图上相当于压缩过程线1-2在h轴上的投影（见图1-3）。理论比功也与制冷剂的种类和循环的工作条件有关，与制冷压缩机的形式无关。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负荷，用qk表示。
qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3 （1-4）
式中 qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）；
h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所具有的比焓值（kJ/kg）；
h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值
（kJ/kg）；
在压焓图中，qk相当于等压冷却、冷凝过程线 2-2-3 在h轴上的投影（见图1-3）。
比较式（1-1）、式（1-3）、式（1-4）和h4=h3可以看出，对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系 v1v1
qvq0h1h4
qk = q0 +w0 （1-5）
5.制冷系数 单位质量制冷量与理论比功之比，即理论循环的收益和代价之比，称为理论循环制冷系数，用0表示，即
（1-6）
单级理论循环制冷系数0是分析理论制冷循环的一个重要指标。制冷系数不但与循环的高温热源、低温热源有关，还与制冷剂的种类有关。在制冷机工作温度给定的情况下，制冷系数越大，则经济性越高。
根据以上几个性能指标，可进一步求得制冷剂循环量、冷凝器中放出的热量、压缩机所需的理论功率等数据。
上述五个性能指标均是对理论循环而言，虽然它们同实际情况尚有一定差别，但却是理解制冷特性和进行制冷性能计算的基础。 w0h2h10q0h1h4
1.7 热交换及压力损失对制冷循环的影响
制冷剂在制冷设备和连接管道中连续不断地流动，使制冷循环得以实现，形成制冷效应。制冷剂沿制冷设备和连接管道流动，将产生摩擦阻力和局部阻力损失，同时制冷剂还将或多或少地与外部环境进行热交换。下面将讨论这些因素对循环性能的影响。
1.吸气管道 从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道。吸气管道中的换热和压力降，直接影响到压缩机的吸气状态。通常认为吸气管道中的换热是无效的，它对循环性能的影响前面已作过详细分析。压力降使得吸气比体积增大、压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减小、压缩机容积效率降低、比功增大，制冷系数下降。
在实际工程中，可以通过降低流速的办法来降低阻力，即通过增大管径来降低压力降。但考虑到有些场合，为了确保润滑油能顺利地从蒸发器返回压缩机，这一流速又不能太低。此外，应尽量减少设置在吸气管道上的阀门、弯头等阻力部件，以减少吸气管道的阻力。
2.排气管道 从压缩机出口到冷凝器入口之间的管道称为排气管道。压缩机的排气温度一般均高于环境温度，向环境空气传热不会引起性能的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。排气管道中的压力降增加了压缩机的排气压力及比功，使得容积效率降低，制冷系数下降。在实际中，由于这一阻力降相对于压缩机的吸排气压力差要小得多，因此，它对系统性能的影响要比吸气管道阻力的影响要小。
3.液体管道 从冷凝器出口到节流元件入口之间的管路称为液体管道。热量通常由液体制冷剂传给周围空气，产生过冷效应，使制
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冷量增大。由于液体流速较气体要小得多，因而阻力相对较小。但在许多场合下，冷凝器出口与节流元件入口不在同一高度上，若前者的位置比后者低，由于静液柱的存在，高度差要导致压力降。该压力降对于具有足够过冷度的制冷系统，则系统性能不会受其影响。但如果从冷凝器里出来的制冷剂为饱和状态或过冷度不大，则液体管道的压力降将导致部分液体制冷剂汽化，从而使进入节流元件的制冷剂处于两相状态，这将增加节流过程的压力降，对系统性能产生不利的影响，同时，对系统的稳定运行也产生不利影响。为了避免这些影响，设计制冷系统时，要注意冷凝器与节流元件的相对位置，同时，要降低节流前管路的阻力损失。
4.两相管道 从节流元件到蒸发器之间的管道中流动着两相的制冷剂，称之为两相管道。通常节流元件是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，那么传给管道的热量是有效的；若安装在室外，热量的传递将使制冷量减少。管道中的压力降对系统性能几乎没有影响，因为对于给定的蒸发温度而言，制冷剂进入蒸发器之前压力必须降到蒸发压力，这一压力的降低不管是发生在节流元件内还是发生在两相管道上是无关紧要的。但是，如果系统中有多个蒸发器共用一个节流元件，则要尽量保证从液体分配器到各个蒸发器之间的阻力降相等，否则将出现分液不均匀现象，影响制冷效果。
5.蒸发器 在讨论蒸发器中的压力降对循环性能的影响时，必须注意到它的比较条件。如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，为了克服蒸发器中的流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，即提高开始蒸发时的温度。由于节流前后焓值相等，又因为压缩机的吸气状态没有变化，故制冷系统的性能没受到什么影响。它仅使蒸发器中的传热温差减小，要求传热面积增大而已。如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，那么出蒸发器时的制冷剂压力稍有降低，其结果与吸气管道阻力引起的结果一样。
6.冷凝器 假定出冷凝器时制冷剂的压力不变，为克服冷凝器中的流动阻力，必须提高进冷凝器时制冷剂的压力，必然导致压缩机排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增大，制冷系数下降。
7.压缩机 在理论循环中，曾假定压缩过程为等熵过程。实际上，在压缩的开始阶段，由于气缸壁温度高于吸入的蒸气温度，因而存在着由气缸壁向蒸气传递热量的过程；到了压缩终了阶段，由于气体被压缩后温度高于气缸壁温度，热量又由蒸气传向气缸壁，因此整个压缩过程是一个过程指数在不断变化的多变过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积存在，气体经过吸、排气阀及通道处，有热量交换及流动阻力，活塞与气缸间隙处会产生制冷剂泄漏等，这些因素都会使压缩机的输气量下降，功率消耗增大。压缩机的实际工作性能将在第
三篇制冷压缩机中具体介绍。
1.8 不凝性气体对制冷循环的影响
不凝性气体是指在冷凝压力下不能冷凝为液体的气体。不凝性气体一般积存于冷凝器和贮液器上部，因为它不能通过冷凝器或贮液器内的液体部分的液封往下传递。不凝性气体的存在将使冷凝器内冷凝面积减少，冷凝压力升高，导致制冷压缩机排气压力、温度升高；压缩比功增加；制冷系数下降，制冷量减少。在热力计算中由于无法统计且数量小，通常忽略不计。
制冷系统中不凝性气体来源于：系统检修时带入的空气；部分润滑油、制冷剂发生的分解；制冷压缩机负压时低压部分渗透进来的空气。实际应用可采取一些相应的措施减少不凝性气体的影响，如：小型家用分体式空调在安装时，靠室外机内原有的制冷剂压力排出连接管路中的不凝性气体；制冷系统充灌制冷剂之前需进行抽真空处理；中、大型冷库制冷系统中加装空气分离器，定期由空气分离器排出不凝性气体；在一些中央空调系统中，由于使用的制冷机是在高真空度下工作，如溴化理吸收式制冷机、使用R123的离心式制冷机等，因此，在系统中加装抽气装置，及时抽出制冷机中的不凝性气体，维持制冷系统的高真空度。
1.9 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响
现实生活中，没有温差的传热是不可能实现的。故实际制冷循环中，制冷剂与热源之间必须存在一个传热温差。被冷却介质温度tC必须大于制冷剂的蒸发温度t0，被冷却介质的热量Q0才能通过蒸发器传递给温度为蒸发温度的制冷剂，才能符合热量从高温物体传向低温物体的热传递规律；同理，环境介质温度tH必须小于制冷剂的冷凝温度tk，环境介质才能带走冷凝器内制冷剂蒸气放出的热量Qk，也才能符合热传递规律。
由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制冷剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于实际制冷循环。因为在理论制冷循环的热力计算中所采用的计算温度已经是蒸发温度t0和冷凝温度tk，并末考虑被冷却介质的温度tC和环境介质温度tH。因此，在这一温差传热方面，前述理论制冷循环的热力计算不用再修正，就可以直接用于实际制冷循环的热力计算。
在实际制冷循环中，制冷剂与热源之间的传热温差须取一个适当的值。因为传热温差太大，制冷循环的效率就会降低；而传热温差太小，制冷循环的效率虽会相应提高，但传递热量所需要的传热面积
（蒸发器面积、冷凝器面积）将大大增加，导致制冷设备庞大且一次
性投资增大。
第1章 空调制冷原理与基础
采用压缩机使气态制冷剂增压的制冷机称蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。 单级蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一种制冷机。这类制冷机设备比较紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能达到的制冷温度范围比较宽广，从稍低于环境温度至-150℃，在普通制冷温度范围内具有较高的循环效率，被广泛地应用于国民经济的各个领域中。
蒸气压缩式制冷循环，根据实际应用有单级、多级、复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机应用最广，是构成其他蒸气压缩式制冷机的基础，据不完全统计，全世界单级蒸气压缩式制冷机的数量是制冷机总数的75%以上。因此，我们的介绍主要针对单级压缩式制冷机。
1．单级蒸气压缩式制冷循环——逆卡诺循环
在日常生活中我们都有这样的体会，如果给皮肤上涂抹酒精液体时，就会发现皮肤上的酒精很快干掉，并给皮肤带来凉快的感觉，这是什么原因呢？这是因为酒精由液体变为气体时吸收了皮肤上热量的缘故。由此可见，液体汽化时要从周围物体吸收热量。单级蒸气压缩式制冷，就是利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷剂
1.1 逆卡诺循环——理想制冷循环
几个概念
焓h=U+PV 表示工质流动能和内能之和。
熵S=△Q/T 表示工质热量变化与工质温度之商。
温熵图 它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0， 在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进
行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：
首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。
对于逆卡诺循环来说，由图可知：
q0=T0(S1-S4）
qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4）
w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4）
则逆卡诺循环制冷系数εk 为：εk = w0/ qk=(Tk-T0) / Tk
由上式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即被冷却物体）的温度 T0 和热源（即环境介质）的温度 Tk；降低 Tk，提高 T0 ，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
1.2 制冷循环过程
根据蒸气压缩式制冷原理构成的单级蒸气压缩式制冷循环系统，是由不同直径的管道和在其中制冷剂会发生不同状态变化的部件组成，串接成一个封闭的循环回路，在系统回路中装入制冷剂，制冷剂在这个循环回路中能够不停地循环流动，即称为制冷循环系统。
制冷剂在流经制冷循环系统的各相关部位，将发生由液态变为气态，再由气态变为液态的重复性的不断变化。利用制冷剂汽化时吸收其他物质的热量，冷凝时向其他介质放出热量的性质，当制冷剂汽化吸热时，某物质必然放出热量而使其温度下降，这样就达到了制冷的目的。依照上述要求，蒸气压缩式制冷循环系统如图1-1所示。
蒸气压缩制冷循环系统主要由四大部件组成，即压缩机、冷凝器、
节流元件和蒸发器，用不同直径的管道把它们串接起来，就形成了一个能使制冷剂循环流动的封闭系统。
制冷压缩机由原动机如电机拖动而工作，不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸气，压缩成高压（pk）、过热蒸气而排出并送入冷凝器，正是由于这一高压存在，使制冷剂蒸气在冷凝器中放出热量，把热量传递给周围的环境介质水或空气，从而使制冷剂蒸气冷凝成液体，当然，制冷剂蒸气冷凝时的温度一定要高于周围介质的温度。
冷凝后的液体仍处于高压状态，流经节流元件进入蒸发器。制冷剂在节流元件中，从入口端的高压pk降低到低压p0，从高温tk降低到t0，并出现少量液体汽化变为蒸气。
1.3 制冷系统四大部件
1.制冷压缩机 制冷压缩机是制冷循环的动力，它由原动机如电机拖动而工作，它除了及时抽出蒸发器内蒸气，维持低温低压外，作用之二是通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件。即将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态，以便能用常温的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂蒸气。
2.冷凝器 冷凝器是一个热交换设备，作用是利用环境冷却介质空气或水，将来自制冷压缩机的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。冷凝器向冷却介质散发热量的多少，与冷凝器的面积大小成正比，与制冷剂蒸气温度和冷却介质温度之间的温度差成正比。所以，要散发一定的热量，就需要足够大的冷凝器面积，也需要一定的换热温度差。
3.节流元件 高压常温的制冷剂液体不能直接送入低温低压的蒸发器。根据饱和压力与饱和温度一一对应原理，降低制冷剂液体的压力，从而降低制冷剂液体的温度。将高压常温的制冷剂液体通过降压装置节流元件，得到低温低压制冷剂，再送入蒸发器吸热汽化。目前，蒸气压缩式制冷系统中常用的节流元件有膨胀阀和毛细管。
4.蒸发器 蒸发器也是一个热交换设备。节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发（沸腾）变为蒸气，吸收被冷却介质的热量，使被冷却介质温度下降，达到制冷的目的。蒸发器吸收热量的多少与蒸发器的面积大小成正比，与制冷剂的蒸发温度和被冷却介质温度之间的温度差成正比。当然，也与蒸发器内液体制冷剂的多少有关。所以，蒸发器要吸收一定的热量，就需要与之相匹配的蒸发器面积，也需要一定的换热温度差，还需要供给蒸发器适量的液体制冷剂。
1.4 制冷剂的变化过程
制冷剂在循环系统中不停地流动，其状态也不断地变化，它在循环系统的每一部位的状态都是各不相同的。
1.制冷剂在制冷压缩机中的变化 按压缩机工作原理的要求，制冷剂蒸气由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，应该处于饱和蒸气状态。但这是很难实现的。制冷剂的饱和压力和饱和温度存在着一一对应关系，即压力越高温度越高，压力越低温度越低。其饱和压力值和饱和温度值的对应关系，可从各种制冷剂的热力性质表中查阅。
制冷剂蒸气在压缩机中被压缩成过热蒸气，压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk。由于压缩过程是在瞬间完成的，制冷剂蒸气与外界几乎来不及发生热量交换压缩就已完成，所以称为绝热压缩过程。蒸气的被压缩是由于外界施给能量而实现的，即外界的能量对制冷剂做功，这就使得制冷剂蒸气的温度再进一步升高，使蒸气进一步过热。即压缩机排出的蒸气温度高于冷凝温度。
2.制冷剂在冷凝器中的变化 过热蒸气进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸气冷却成饱和蒸气。然后饱和蒸气在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。继续不断地冷凝，饱和液体会越来越多，饱和蒸气越来越少，最终会把制冷剂蒸气全部冷凝为饱和液体，这时饱和液体仍维持冷凝压力pk和冷凝温度tk。冷凝温度tk由设备的工况条件确定，对应的冷凝压力可从该制冷剂的热力性质表中查阅。
3.制冷剂在节流元件中的变化 饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，温度由tk降至t0。由节流元件出口流出的制冷剂变为液体约占80%、气体约占20%的两相混合状态，这其中少量蒸气的产生，是由于压力下降液体膨胀而出现的闪发气体，汽化时吸收的热量来源于制冷剂本身，与外界几乎不存在热量的交换，故称为绝热膨胀过程。
4.制冷剂在蒸发器中的变化 以液体为主的两相状态的制冷剂，流人蒸发器内吸收被冷却介质的热量而不断汽化，制冷剂在等压等温条件下的不断汽化，使得液体越来越少，蒸气越来越多，直到制冷剂液体全部汽化变为饱和蒸气时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。
以上是制冷剂的一个完整的状态变化过程，也称为一个完整的制冷循环过程。正是由于制冷循环的存在和制冷剂的合理状态变化，通过制冷剂的流动，实现了在蒸发器周围吸收热量，在冷凝器周围又放出热量，起到了把热量搬运、转移的作用，达到蒸发器周围温度下降，即制冷的目的。
1.5 单级蒸气压缩式制冷理论循环
1 单级蒸气压缩式制冷理论循环
实际的制冷循环极为复杂，难以获得完全真实的全部状态参数。因此，在分析和计算单级蒸气压缩式制冷循环时，通常采用理论制冷循环。
1.理论循环的假设条件 理论循环是建立在以下假设基础上：
1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失。
2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值。
3）离开蒸发器和进入制冷压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷凝器和进入节流元件的液体为冷凝压力下的饱和液体。
4）除节流元件产生节流降压外，制冷剂在设备、管道内的流动没有阻力损失（压力降)，与外界环境没有热交换。
5）节流过程为绝热过程，即与外界不发生热交换。
2.制冷剂的压焓图 为了对蒸气压缩式制冷循环有一个全面的认识，不仅要知道循环中每一个过程，而且要了解各个过程之间的关系以及某一过程发生变化时对其它过程的影响。在制冷循环的分析和计算中，通常借助于压焓图，可使整个循环问题简化，并可以看到循环中各状态的变化以及这些变化对循环的影响。
压焓图的结构如图1-2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值为横坐标。其中有：
三区：液相区、两相区、气相区。
五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。
八线：等压线p（水平线），等焓线h（垂直线），饱和液线a，饱和蒸气线b，无数条等干度线x（只存在于湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定），等熵线s（向右上方倾斜的实线），等比体积线v（向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦），等温线t（液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的变化是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。过热蒸气区为向右下方弯曲的倾斜线）。
在温度、压力、比体积、比焓、比熵、干度等参数中，只要知道其中任意两个状态参数，就可以在压焓图中确定过热蒸气及过冷液体的状态点，其它状态参数便可直接从图中读出。对于饱和蒸气及饱和液体，只需知道一个状态参数就能确定其状态。
3.理论循环过程在压焓图上的表示 根据理论循环的假设条件，单级蒸气压缩式制冷理论循环工作过程，在压焓图上的表示如图1-3
所示。
图1-3 理论制冷循环压焓图
1）制冷压缩机从蒸发器吸取蒸发压力为p0的饱和制冷剂蒸气（状态点1），沿等熵线压缩至冷凝压力pk（状态点2），压缩过程完成。
2）状态点2的高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器，经冷凝器与环境介质空气或水进行热交换，放出热量qk后，沿等压线pk冷却至饱和蒸气状态点2，然后冷凝至饱和液状态点3，冷凝过程完成。在冷却过程（2-2）中制冷剂与环境介质有温差，在冷凝过程（2-3）中制冷剂与环境介质无温差。
3）状态点3的饱和制冷剂液体经节流元件节流降压，沿等焓线（节流过程中焓值保持不变）由冷凝压力pk降至蒸发压力p0，到达湿蒸气状态点4，膨胀过程完成。
4）状态点4的制冷剂湿蒸气进入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却介质的热量沿等压线p0汽化，到达饱和蒸气状态点1，蒸发过程完成。制冷剂的蒸发温度与被冷却介质间无温差。
1.6 理论循环的计算方法
单级蒸气压缩式制冷理论循环的性能指标有单位质量制冷量、单位容积制冷量、理论比功、单位冷凝热负荷及制冷系数等。
1.单位质量制冷量 制冷压缩机每输送1kg制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量，用q0表示。
q0=h1-h4=r0（1-x4） （1-1）
式中 q0单位质量制冷量（kJ/kg）；
h1与吸气状态对应的比焓值（kJ/kg）；
h4节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）；
r0蒸发温度下制冷剂的汽化潜热（kJ/kg）；
x4节流后气液两相制冷剂的干度。
单位质量制冷量q0在压焓图上相当于过程线1-4在h轴上的投影（见图1-3）。由式（1-1）可知，制冷剂的汽化潜热越大，节流后的干度越小，则单位质量制冷量越大。制冷循环的单位质量制冷量的大小与制冷剂的性质和循环的工作温度有关。
2.单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m3制冷剂蒸气（按吸气状态计）经循环从被冷却介质中制取的冷量，称为单位容积制冷量，用qv表示。
（1-2）
式中 qv单位容积制冷量（kJ/m3）；
v1制冷剂在吸气状态时的比体积（m3/kg）。
由式（1-2）可知，吸气比体积v1将直接影响单位容积制冷量qv的大小。而且吸气比体积v1的大小随蒸发温度的下降而增大，所以理论循环的qv不仅随制冷剂的种类而改变，而且还随循环的蒸发温度的变化而变化。
3.理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg制冷剂蒸气所消耗的功，称为理论比功，用w0表示。
w0=h2-h1 （1-3）
式中 w0理论比功（kJ/kg）；
h2压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；
h1压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）。
理论比功w0在压焓图上相当于压缩过程线1-2在h轴上的投影（见图1-3）。理论比功也与制冷剂的种类和循环的工作条件有关，与制冷压缩机的形式无关。
4.单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热负荷，用qk表示。
qk=（h2-h2）+（h2-h3）=h2-h3 （1-4）
式中 qk单位冷凝热负荷（kJ/kg）；
h2与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所具有的比焓值（kJ/kg）；
h3与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值
（kJ/kg）；
在压焓图中，qk相当于等压冷却、冷凝过程线 2-2-3 在h轴上的投影（见图1-3）。
比较式（1-1）、式（1-3）、式（1-4）和h4=h3可以看出，对于单级蒸气压缩式制冷理论循环，存在着下列关系 v1v1
qvq0h1h4
qk = q0 +w0 （1-5）
5.制冷系数 单位质量制冷量与理论比功之比，即理论循环的收益和代价之比，称为理论循环制冷系数，用0表示，即
（1-6）
单级理论循环制冷系数0是分析理论制冷循环的一个重要指标。制冷系数不但与循环的高温热源、低温热源有关，还与制冷剂的种类有关。在制冷机工作温度给定的情况下，制冷系数越大，则经济性越高。
根据以上几个性能指标，可进一步求得制冷剂循环量、冷凝器中放出的热量、压缩机所需的理论功率等数据。
上述五个性能指标均是对理论循环而言，虽然它们同实际情况尚有一定差别，但却是理解制冷特性和进行制冷性能计算的基础。 w0h2h10q0h1h4
1.7 热交换及压力损失对制冷循环的影响
制冷剂在制冷设备和连接管道中连续不断地流动，使制冷循环得以实现，形成制冷效应。制冷剂沿制冷设备和连接管道流动，将产生摩擦阻力和局部阻力损失，同时制冷剂还将或多或少地与外部环境进行热交换。下面将讨论这些因素对循环性能的影响。
1.吸气管道 从蒸发器出口到压缩机吸气入口之间的管道称为吸气管道。吸气管道中的换热和压力降，直接影响到压缩机的吸气状态。通常认为吸气管道中的换热是无效的，它对循环性能的影响前面已作过详细分析。压力降使得吸气比体积增大、压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减小、压缩机容积效率降低、比功增大，制冷系数下降。
在实际工程中，可以通过降低流速的办法来降低阻力，即通过增大管径来降低压力降。但考虑到有些场合，为了确保润滑油能顺利地从蒸发器返回压缩机，这一流速又不能太低。此外，应尽量减少设置在吸气管道上的阀门、弯头等阻力部件，以减少吸气管道的阻力。
2.排气管道 从压缩机出口到冷凝器入口之间的管道称为排气管道。压缩机的排气温度一般均高于环境温度，向环境空气传热不会引起性能的改变，仅仅是减少了冷凝器中的热负荷。排气管道中的压力降增加了压缩机的排气压力及比功，使得容积效率降低，制冷系数下降。在实际中，由于这一阻力降相对于压缩机的吸排气压力差要小得多，因此，它对系统性能的影响要比吸气管道阻力的影响要小。
3.液体管道 从冷凝器出口到节流元件入口之间的管路称为液体管道。热量通常由液体制冷剂传给周围空气，产生过冷效应，使制
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冷量增大。由于液体流速较气体要小得多，因而阻力相对较小。但在许多场合下，冷凝器出口与节流元件入口不在同一高度上，若前者的位置比后者低，由于静液柱的存在，高度差要导致压力降。该压力降对于具有足够过冷度的制冷系统，则系统性能不会受其影响。但如果从冷凝器里出来的制冷剂为饱和状态或过冷度不大，则液体管道的压力降将导致部分液体制冷剂汽化，从而使进入节流元件的制冷剂处于两相状态，这将增加节流过程的压力降，对系统性能产生不利的影响，同时，对系统的稳定运行也产生不利影响。为了避免这些影响，设计制冷系统时，要注意冷凝器与节流元件的相对位置，同时，要降低节流前管路的阻力损失。
4.两相管道 从节流元件到蒸发器之间的管道中流动着两相的制冷剂，称之为两相管道。通常节流元件是紧靠蒸发器安装的。倘若将它安装在被冷却空间内，那么传给管道的热量是有效的；若安装在室外，热量的传递将使制冷量减少。管道中的压力降对系统性能几乎没有影响，因为对于给定的蒸发温度而言，制冷剂进入蒸发器之前压力必须降到蒸发压力，这一压力的降低不管是发生在节流元件内还是发生在两相管道上是无关紧要的。但是，如果系统中有多个蒸发器共用一个节流元件，则要尽量保证从液体分配器到各个蒸发器之间的阻力降相等，否则将出现分液不均匀现象，影响制冷效果。
5.蒸发器 在讨论蒸发器中的压力降对循环性能的影响时，必须注意到它的比较条件。如果假定不改变制冷剂出蒸发器时的状态，为了克服蒸发器中的流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，即提高开始蒸发时的温度。由于节流前后焓值相等，又因为压缩机的吸气状态没有变化，故制冷系统的性能没受到什么影响。它仅使蒸发器中的传热温差减小，要求传热面积增大而已。如果假定不改变蒸发过程中的平均传热温差，那么出蒸发器时的制冷剂压力稍有降低，其结果与吸气管道阻力引起的结果一样。
6.冷凝器 假定出冷凝器时制冷剂的压力不变，为克服冷凝器中的流动阻力，必须提高进冷凝器时制冷剂的压力，必然导致压缩机排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增大，制冷系数下降。
7.压缩机 在理论循环中，曾假定压缩过程为等熵过程。实际上，在压缩的开始阶段，由于气缸壁温度高于吸入的蒸气温度，因而存在着由气缸壁向蒸气传递热量的过程；到了压缩终了阶段，由于气体被压缩后温度高于气缸壁温度，热量又由蒸气传向气缸壁，因此整个压缩过程是一个过程指数在不断变化的多变过程。另外，由于压缩机气缸中有余隙容积存在，气体经过吸、排气阀及通道处，有热量交换及流动阻力，活塞与气缸间隙处会产生制冷剂泄漏等，这些因素都会使压缩机的输气量下降，功率消耗增大。压缩机的实际工作性能将在第
三篇制冷压缩机中具体介绍。
1.8 不凝性气体对制冷循环的影响
不凝性气体是指在冷凝压力下不能冷凝为液体的气体。不凝性气体一般积存于冷凝器和贮液器上部，因为它不能通过冷凝器或贮液器内的液体部分的液封往下传递。不凝性气体的存在将使冷凝器内冷凝面积减少，冷凝压力升高，导致制冷压缩机排气压力、温度升高；压缩比功增加；制冷系数下降，制冷量减少。在热力计算中由于无法统计且数量小，通常忽略不计。
制冷系统中不凝性气体来源于：系统检修时带入的空气；部分润滑油、制冷剂发生的分解；制冷压缩机负压时低压部分渗透进来的空气。实际应用可采取一些相应的措施减少不凝性气体的影响，如：小型家用分体式空调在安装时，靠室外机内原有的制冷剂压力排出连接管路中的不凝性气体；制冷系统充灌制冷剂之前需进行抽真空处理；中、大型冷库制冷系统中加装空气分离器，定期由空气分离器排出不凝性气体；在一些中央空调系统中，由于使用的制冷机是在高真空度下工作，如溴化理吸收式制冷机、使用R123的离心式制冷机等，因此，在系统中加装抽气装置，及时抽出制冷机中的不凝性气体，维持制冷系统的高真空度。
1.9 冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响
现实生活中，没有温差的传热是不可能实现的。故实际制冷循环中，制冷剂与热源之间必须存在一个传热温差。被冷却介质温度tC必须大于制冷剂的蒸发温度t0，被冷却介质的热量Q0才能通过蒸发器传递给温度为蒸发温度的制冷剂，才能符合热量从高温物体传向低温物体的热传递规律；同理，环境介质温度tH必须小于制冷剂的冷凝温度tk，环境介质才能带走冷凝器内制冷剂蒸气放出的热量Qk，也才能符合热传递规律。
由于冷凝器与蒸发器中传热温差的存在，会使实际的冷凝温度比理论循环的冷凝温度高，蒸发温度则比理论循环的蒸发温度低，从而使循环的制冷系数下降。制冷循环中制冷剂与热源之间的传热温差越大，制冷循环的效率越低。但传热温差的存在并不影响理论制冷循环的热力计算用于实际制冷循环。因为在理论制冷循环的热力计算中所采用的计算温度已经是蒸发温度t0和冷凝温度tk，并末考虑被冷却介质的温度tC和环境介质温度tH。因此，在这一温差传热方面，前述理论制冷循环的热力计算不用再修正，就可以直接用于实际制冷循环的热力计算。
在实际制冷循环中，制冷剂与热源之间的传热温差须取一个适当的值。因为传热温差太大，制冷循环的效率就会降低；而传热温差太小，制冷循环的效率虽会相应提高，但传递热量所需要的传热面积
（蒸发器面积、冷凝器面积）将大大增加，导致制冷设备庞大且一次
性投资增大。