利用热力学第二律推出压缩比.doc

从热力学第二定律得出压缩机的热泵和冰箱的效率 G．alefeld 压缩机的热泵和冰箱的效率通常是由焓平衡计算。从热力学第二定律出发的另一种计算方法得到解析方程的性能系数已经得出了完整和准确焓图。利用热力学第二定律从一开始对流体性质的必要知识减少到几个无量纲参数，对于冷煤最相关的参数为比，其中c为液体的 比热容，r为汽化热，T为所述蒸发器温度。相反利用一个火用平衡，该方法得到的品质因子由其中的一个工作流体的过程或有效性可以明确的特征。 一般程序用于压缩机的热泵或冰箱的COP的计算进行说明说明：首先，完整的焓压力或焓熵或温度 - 熵图必须建立。通过应用热力学第一定律和使用焓图表，确定COP。 每个学过基本热力学的知道，热泵需要的COP会服从热力学第二定律，但那些第二定律得来的答案很简单：用真实流体的实验测定数据图表，热力学第二定律的要求已经考虑到，虽然在一个相当间接的方式，对于这样的COP计算“第一定律效率”，因此，产生误导。 热力学第二定律的陈述是对于独立的流体性质。这是不能令人满意的，第二定律必重新计算考虑每一种情况下，需要一个广泛的实验数据和步步紧扣的计算。因此，在本文中，采用不同的方法，提出：热力学第二定律从一开始到每一步都进行考虑。（第二定律法） 直接引用热力学第二定律，对流体性质的必要知识减少到几个无量纲参数。这些参数可以用来表征和测试流体。在教科书，热力学第二定律通常以文字表述。然而，我们将制作一个事实，即熵是一个陈旧的功能，那就是利用熵平衡使用第二定律中的代数形式。这第二定律的方法。将表明??，不应该与可用性或火用分析的困惑，为此，术语“第二定律分析”是常用的。相反，我们会表明，这种分析没有火用分析的缺点。即，依赖于一个未定义的模棱两可的环境温度。 制冷中COP，采用第二定律的计算方法。 图1表示出了在压缩机冰箱或热泵的能量流（小写字母用于为外部温度，即那些热载体流体，大写字母为内部温度）。在工作流体的混合物的情况下，内部的温度有一定的扩散。图2和3显示用于压缩机的热泵和冰箱的效率压缩过程。 图1中的T为外部温度，t伪内部温度，温度和用于压缩机的热泵热流量。 和是熵的平均值[见公式（3）] 图2温度 - 熵图中ds/ dT0，I，E，/ 1 工质在露水线 流体在露水线会表现出不同特性，即，与DS/ DT0（例如，R 22），或与DS/ DT 0（例如R114）。 热力学第一和第二定律可以写成如下 1 Second Law 2 其中（不可逆熵增加），，，和0. 所有的标量实际上是时间的导数（通量），并指循环工作流体的一种质量单位。等式的右边（2）的总和是对所有熵创建步骤的循环，其中热传递到载体流体。所有的都来自积极的做功。式子，和是单位时间内的熵变的热载体流体和定义如下（见图1）： 3 4 其中是载体流体的热容量。 温度和是精确确定的平均值，称为熵平均值。在大多数情况下在和高于室温的温度，最小温度是一个良好的近似： 5 定义如下的不可逆的过程的步骤： =循环3-7; =介于5和4减温，即，流量的热等熵压缩后的温度; = 6,8和8至5降低过热之间的压缩，即，流量由不可逆压缩到的温度级别产生的热量的那部分； =热传递的冷凝器，即间和; =热传递的蒸发器，即间和; =压力下降时，例如，通过流管道; =液态流体和气态流体的过热过冷; =全过程中的列表； 应当指出的是，个别做功是不相互独立的，例如，在压缩机的不可逆性都在增加，以及（但没有）。中的变化影响着的量（例如，通过使用一个膨胀涡轮的或不同的流体）。 现在，我们将会为制冷过程确定COP，和质量因子。 热泵的COPS的确定将在下一节。 消除方程（1）和（2）的得到下列方程： 6 7 图3温度 - 熵图与ds/ dT0流体，i,e。/ 1，在露水线. 其中=/是用于制冷的可逆或卡诺效率相对于所述外部的温度。可逆蒸气压缩过程()根据卡诺效率操作： 其中，在方程中定义。 过程中的一个品质因子相比于具有无限大的热交换表面，等熵压缩，具有可忽略的过热和节流损失一个假设流体工作的过程可以被定义为： 8 不可逆的是由工艺温度的 ，之和,，而相比之下，从火用的概念在其中的环境温度下，进入导出类似的质量因素。如