蒸气压缩式制冷循环 (2).ppt

蒸气压缩式制冷循环 本章介绍单、双级蒸气制冷循环的特性及热力计算方法。着重分析理论循环，并讨论理论循环和实际循环的差别，此外还介绍了复叠式制冷循环的组成及其应用。 第一节 逆向卡诺循环——制冷机的理想循环 正向循环、逆向循环 动力循环，即将热量转化成机械功的循环是正循环。在温—熵图或压—焓图上，循环的各个过程都是依此按顺时针方向变化的。 逆向循环是一种消耗功的循环。在温—熵图或压—焓图上，循环的各个过程都是依此按逆时针方向变化的。 可逆循环、不可逆循环 内部不可逆：制冷剂在流动或状态变化的过程中因摩擦、扰动及内部不平衡而引起的损失； 外部不可逆 ：在蒸发器、冷凝器等热交换器中有温差的传热损失 一、逆向卡诺循环 由热力学第二定律得： ①单热源的热机是不存在的，即利用一个热源是无法完成循环过程的； ②热量不可能自发地、不付代价地、从一个低温物体传到另一个高温物体，如果要实现这样一个反向的过程，就必须要有一个消耗能量的补偿过程。 制冷机 ——实现制冷所必需的机器和设备 低温热源——被冷却物体 制冷剂 ——制冷机使用的工作介质 制冷循环——制冷剂在制冷系统中所经历的 一系列热力过程 在一定的热源温度下，需要怎样来组织制冷机的工作循环，使获得单位冷量所消耗的能量为最小，这是制冷技术中一个很重要的问题。 研究逆向可逆循环的目的是为了寻找热力学上最完善的制冷循环，作为评价实际循环效率高低的标准。 设被冷却物体的温度为T’0，周围介质的温度为T’，在这个温度范围内，制冷机从被冷 却物体中取出热量q0，并将它传递给周围介质，为了完成这一循环所消耗的机械功为w，这部分功转变成热量后和取出的热量q0一起传递给周围介质。因此，根据力学第一定律，可写出制冷机的热平衡式： 式中 q、q0和——传递、取出的单位热量和消耗的单位机械功（kJ／kg）。 逆向卡诺循环是理想的制冷循环，现将逆向卡诺循环表示在T—S图上，如图1—1所示。它由二个可逆的等温过程和二个绝热等熵过程所组成的。 式中为逆向卡诺循环所消耗的机械功，它等于压缩时所消耗的功减去膨胀时所作的 功，即=k—p。因为按逆向卡诺循环工作的制冷机，它所消耗的功为最小功，由式（1—2）可得： 二、有温差的制冷循环 在上面所讨论的逆向卡诺循环，是假定制冷剂与热源之间的热交换在无限小的温差下进行的，因此就需要热交换器的传热面积无限大，这在实际情况下是不现实的。而制冷剂与周围介质，制冷剂与被冷却物体之间总是存在着一定的温差，即有温差的制冷循环如图1—2所示。 很明显，由于温差ΔT与ΔT0的存在，制冷循环的温度范围将比图1—1中的温度范围扩大，即（T—T0） （T’— T’0）。从式1—3中可看出，在获得相同的冷量q0时，有温差的制冷循环将要多消耗功。 在图1—2中，l-2-3-4为没有温差的逆向卡诺循环。a-b-c-d为有温差的制冷循环，二者具有相同的制冷量q0 （即面积4-1-f-e-4 = 面积d-a-g-e-d）。 三、制冷系数 在制冷循环中，制冷剂从被冷却物体中所制取的冷量q0与所消耗的机械功之比值称为制冷系数，用代号ε表示：