神马文学网艺术学院课件
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/05/01 22:49:34
第一章 蒸汽压缩式制冷的热力学原理
第一节 蒸汽压缩式制冷的基本原理
一、热力学基本定律
热力学第一定律：能量守恒和转换定律
热力学第二定律：能量贬值原理
表述：不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
热量由低温物体传向高温物体，必须有一个补偿过程。
循环：实现能量的转移和转换
正循环：热能转换为机械能
逆循环：消耗能量使热量从低温热源传给高温热源。
二、逆卡诺循环
1. 循环组成： 两个恒温热源、两个等温过程、两个等熵过程。
2. 循环结果
（1）从被冷却介质吸热q0（即单位制冷量）；
（2）向冷却介质放热qc；
（3）循环净功 w0＝w1－w2＝qc－q0 → qc＝w0＋q0。
3. 制冷系数 ：消耗单位功量所能获得的制冷量
逆卡诺循环：
说明：(1)εc与制冷工质的性质无关，只和TL、TH有关；
(2)TL↗或TH↘ → εc↗ 循环经济性越好；
4. 如何实现逆卡诺循环
（图 1-1）
（1） 湿蒸汽区域内进行
（2） 设备：蒸发器（4-1）、冷凝器（2-3）、压缩机（1-2）、膨胀机（3-4）
（3）可逆循环 → 传热无温差，运动无摩擦
三、有传热温差的制冷循环
有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数
热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。
η ＝ ε / εc ≤1
η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度
过程的自发性和不可逆性
两种补偿方法：
1. 消耗机械能或电能
2. 消耗热能
蒸汽压缩制冷：消耗机械能（压缩机）
卡诺循环：
4-3-2-1-4
逆卡诺循环：
1-2-3-4-1
单位制冷量： 1kg 制冷剂在蒸发器中吸收被冷却介质的热量。
逆卡诺循环既可制冷，又可供热。
T L 的变化比 T H 的变化对制冷系数的影响更大。指出了提高制冷系数的方法。
如何实现逆卡诺循环，关键是两个等温过程，而只有液体的定压蒸发吸热过程和蒸汽的定压凝结放热过程是等温过程，故湿蒸汽区域内进行有可能易于实现逆卡诺循环。
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。
逆卡诺循环不仅从理论上指出了提高制冷装置经济性的方向（如应使制冷工质蒸发温度不要过低，冷凝温度不要过高），同时还可用作评价实际制冷循环完善程度的指标。
实际制冷循环，工质在流动或状态变化过程中，因摩擦、扰动及内部不平衡等因素而引起一定的损失，在换热器中，因存在传热温差而引起传热损失。
可用热力完善度来衡量其不可逆程度。
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第一节 蒸汽压缩式制冷的基本原理
一、热力学基本定律
热力学第一定律：能量守恒和转换定律
热力学第二定律：能量贬值原理
表述：不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
热量由低温物体传向高温物体，必须有一个补偿过程。
循环：实现能量的转移和转换
正循环：热能转换为机械能
逆循环：消耗能量使热量从低温热源传给高温热源。
二、逆卡诺循环
1. 循环组成： 两个恒温热源、两个等温过程、两个等熵过程。
2. 循环结果
（1）从被冷却介质吸热q0（即单位制冷量）；
（2）向冷却介质放热qc；
（3）循环净功 w0＝w1－w2＝qc－q0 → qc＝w0＋q0。
3. 制冷系数 ：消耗单位功量所能获得的制冷量
逆卡诺循环：说明：(1)εc与制冷工质的性质无关，只和TL、TH有关；
(2)TL↗或TH↘ → εc↗ 循环经济性越好；
4. 如何实现逆卡诺循环
（图 1-1）
（1） 湿蒸汽区域内进行
（2） 设备：蒸发器（4-1）、冷凝器（2-3）、压缩机（1-2）、膨胀机（3-4）
（3）可逆循环 → 传热无温差，运动无摩擦
三、有传热温差的制冷循环
有传热温差的制冷循环的制冷系数小于逆卡诺循环的制冷系数
热力完善度：工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的比值。
η ＝ ε / εc ≤1
η的大小反映了实际制冷循环接近逆卡诺循环的程度
过程的自发性和不可逆性
两种补偿方法：
1. 消耗机械能或电能
2. 消耗热能
蒸汽压缩制冷：消耗机械能（压缩机）
卡诺循环：
4-3-2-1-4
逆卡诺循环：
1-2-3-4-1
单位制冷量： 1kg 制冷剂在蒸发器中吸收被冷却介质的热量。
逆卡诺循环既可制冷，又可供热。
T L 的变化比 T H 的变化对制冷系数的影响更大。指出了提高制冷系数的方法。
如何实现逆卡诺循环，关键是两个等温过程，而只有液体的定压蒸发吸热过程和蒸汽的定压凝结放热过程是等温过程，故湿蒸汽区域内进行有可能易于实现逆卡诺循环。
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。
逆卡诺循环不仅从理论上指出了提高制冷装置经济性的方向（如应使制冷工质蒸发温度不要过低，冷凝温度不要过高），同时还可用作评价实际制冷循环完善程度的指标。
实际制冷循环，工质在流动或状态变化过程中，因摩擦、扰动及内部不平衡等因素而引起一定的损失，在换热器中，因存在传热温差而引起传热损失。
可用热力完善度来衡量其不可逆程度。
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