制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理

第一節(jié)制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理一、常用術(shù)語1、 物質(zhì)具有一定質(zhì)量并占據(jù)空間的任何物體稱為物質(zhì)。物質(zhì)通常以固、液、氣三態(tài)存在。蒸氣壓縮式制冷機都依靠內(nèi)部循環(huán)流動的工作物質(zhì)來實現(xiàn)制冷過程。制冷機中的工作物質(zhì)稱為制冷劑。制冷裝置中用來傳遞冷量的工作物質(zhì)稱為載冷劑。2、 溫度溫度是物體冷熱程度的量度。它是物質(zhì)分子熱運動劇烈程度的標志尺度。常用的溫度度量單位有攝氏溫標t和開氏溫標T（絕對溫標）。攝氏（°C） 開氏（K）T(k)=t(°C)+273.15圖2-1兩種常用溫標的比較3、 熱量物體在熱過程中所放出或吸收的能量稱為熱量。生產(chǎn)中常用制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小。制冷能力：制冷設(shè)備單位時間內(nèi)從冷庫取走的熱量。4、 比熱(specificheat)比熱是一個物性參數(shù)，意為單位度量的物質(zhì)溫度變化1k時所吸進或放出的熱量。體積比熱Cv(J/m3.k)摩爾比熱Cp(J/mol.k)5、 顯熱和潛熱不改變物質(zhì)的形態(tài)而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。不改變物質(zhì)的溫度而引起其形態(tài)變化的熱量稱為潛熱。制冷劑的汽化潛熱有何要求？表1-1幾種制冷物質(zhì)的汽化潛熱(kJ/kg)物質(zhì)水氨R12R22氯甲烷二氧化硫R114R502汽化熱2256.81369167.5234.5427.1397.8137.96150.026、壓力垂直作用在單位面積上的力稱為壓力p(壓強)。p是確定物質(zhì)狀態(tài)的基本參數(shù)之一。1bar=105Pa，飽和壓力Ps與飽和溫度ts的對應(yīng)關(guān)系。ai出st(只由&)ai出st(只由&)---y絕對壓力也限縫一個大氣壓絕對零壓線7、 比容v和密度比容：每千克物質(zhì)所占有的容積。v是基本狀態(tài)參數(shù)。v=18、 導(dǎo)熱系數(shù)表示材料傳導(dǎo)熱量的能力，是一個物性參數(shù)。數(shù)值上等于：1m厚的材料兩邊溫差1k時在1小時內(nèi)通過1m2表面積所傳導(dǎo)的熱量。單位：w/m.k9、 壓-焓圖(lgp-h)物質(zhì)的熱力狀態(tài)性質(zhì)可以繪制成曲線圖的形式。制冷劑性質(zhì)曲線圖有多種形式。行業(yè)中最常用的是lgp-h圖。lgp-h圖的構(gòu)成可以總結(jié)為一個臨界點、二條飽和線、三個狀態(tài)區(qū)、六組等值線。也膈區(qū)壓治圖等壓線一水平線等焓線一垂直線等干度線X一濕蒸汽區(qū)域內(nèi)等熵線一向右上方傾斜等容線一向右上方傾斜等溫線一垂直線（未）一水平線（濕）一向右下方彎曲（過）lgp-h圖靠近臨由于制冷裝置中，制冷劑的實際壓力并不太高，lgp-h圖靠近臨課后練習(xí)：lgp-h圖中狀態(tài)點參數(shù)的查取。

扁擁口HD碩IWNILl瀏圳J迦3E晦—呼坪叩平2.4-IjJ1.40.H1LO"I■1.0l.ii-l)：?l}14J揮|Ml*390仲4ID-i2U430枷朝］2.4-IjJ1.40.H1LO"I■1.0l.ii-l)：?l}14J揮|Ml*390仲4ID-i2U430枷朝］岬4乎即，「曲。珅A5Hhi'-XI.C□.n3.|：|T.nIL-'XI.Oqfl5.U7.11l.fix!H■tn.1n12.(1HllLffiI盼I | I 廠b 2. ? In尊住為心成J占殂代為kJJ彪|-「x單1V為kJ；i：k廠E）d/環(huán)_fxS*?{iU時'」弓」味-浙u：”職口用70.71[X1D.Hr

El理想制冷循環(huán)0.71[X1D.Hr

El1、熱力學(xué)基本定律熱力學(xué)第零定律：如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡（溫度相同），則它們彼此也必定處于熱平衡。熱力學(xué)第一定律：在任何發(fā)生能量傳遞和轉(zhuǎn)換的熱力過程中，傳遞和轉(zhuǎn)換前后的能量總量維持恒定。人工制冷:低溫物體熱量A高溫物體外界補償人工制冷:低溫物體熱量A高溫物體外界補償熱力學(xué)第三定律：絕對溫度的零度是不可能達到。2、制冷循環(huán)的熱力學(xué)分析正向循環(huán)是使高溫?zé)嵩吹墓べ|(zhì)通過動力裝置對外做功，然后再流向低溫?zé)嵩?，稱為動力循環(huán)，即把熱量轉(zhuǎn)化為機械功的循環(huán)。所有的熱力發(fā)動機都是按正向循環(huán)工作的，在溫-熵或壓-焓圖上，循環(huán)的各個過程都是依次按順時針方向變化的。逆向循環(huán)，它是使工質(zhì)（制冷劑）在吸收低溫?zé)嵩吹臒崃亢笸ㄟ^制冷裝置，并以外功作補償，然后流向高溫?zé)嵩?。逆向循環(huán)是一種消耗功的循環(huán)，制冷循環(huán)就是按逆向循環(huán)進行的，在溫-熵或壓-焓圖上，循環(huán)的各個過程都是依次按逆時針方向變化的。逆向循環(huán)又可分為可逆和不可逆兩種?？赡嫜h(huán)是一種理想循環(huán)，它不考慮工質(zhì)在流動和狀態(tài)變化過程中的各種損失。如果在工質(zhì)循環(huán)過程中考慮了上述各種損失，即為不可逆循環(huán)。在制冷循環(huán)中，不可逆主要來自兩個方面：即制冷劑在流動和狀態(tài)變化時因內(nèi)部摩擦、不平衡等引起的內(nèi)部不可逆損失，以及冷凝器、蒸發(fā)器等換熱器存在傳熱溫差的外部不可逆損失。3、理想制冷循環(huán)一一逆卡諾

膨脹機膨脹機2等熵壓縮一耗功w13等溫冷凝放熱qk=(sa-sb)4等熵膨脹一做功w21等溫蒸發(fā)吸熱q0=T0(sa-sb)3.1逆卡諾循環(huán)特點T0與Tk對制冷系數(shù)的影響是不等價的，To的影響大于Tk。同時，也意味著要實現(xiàn)溫度降低的制冷具有更高的難度。由于逆卡諾循環(huán)不考慮各種損失，而且壓縮機利用了膨脹機對外輸出的功。因此，在恒定的高、低溫?zé)嵩磪^(qū)間，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)最大，在該溫度區(qū)間進行的其它各種制冷循環(huán)的制冷系數(shù)均小于￡，逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)可用來評價其它制冷循環(huán)的熱力完善度。濕蒸汽區(qū)域內(nèi)進行濕壓縮設(shè)備：蒸發(fā)器 無傳熱溫差冷凝器無傳熱溫差

壓縮機 無摩擦運動膨脹機 不經(jīng)濟，且難以加工4、具有傳熱溫差的逆向可逆循環(huán)Ob aSrTk’一冷卻介質(zhì)的溫度；T0’一被冷卻介質(zhì)的溫度;逆卡諾循環(huán)：1’-2’-3’-4’-1’；Tk—冷凝器中制冷劑的溫度;T0一蒸發(fā)器中制冷劑的溫度;有傳熱溫差的循環(huán)：1-2-3-4-1；耗功量增加：陰影面積;制冷量減少：1-1’-4’-4-1。有傳熱溫差的制冷循環(huán)的制冷系數(shù)況’，小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)￡0。T= 0 = ，Tk-T° （七-T°）+（A七+AT°）蒸發(fā)器傳熱溫差對制冷系數(shù)的影響將大于冷凝器傳熱溫差。熱力完善度：工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的比值。n=￡c’/￡C<1n的大小反映了實際制冷循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)的程度。5、具有變溫?zé)嵩吹睦硐胫评溲h(huán)-洛倫茲循環(huán)在制冷裝置的實際運行中，高溫?zé)嵩矗ɡ鋮s介質(zhì)）和低溫?zé)嵩矗ū焕鋮s介質(zhì)）的溫度通常是不斷變化的。冷凝器中的冷卻水的溫度是逐步升高，