【正文】 第一章 蒸氣壓縮式 制冷的 熱力學(xué)原理 液體氣化制冷原理 ?氣化 ： 液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的物態(tài)變化稱為氣化（ 蒸發(fā)和沸騰 ），氣化時(shí)需吸收氣化潛熱。 ?氣化 潛熱 ： 1kg液體氣化時(shí)所吸收的熱量。 液體氣化制冷原理 ?液體的 壓力不同 ，其 飽和溫度 （即沸點(diǎn)）也 不同 （壓力越低，沸點(diǎn)越低，如氨在，其沸點(diǎn)為－ ℃ ；，其沸點(diǎn)為 4℃ ）。 ?只要?jiǎng)?chuàng)造一定的低壓條件，利用液體的氣化就可能獲得所需要的低溫。 液體氣化制冷的工作過程 四大部件 ： 壓縮機(jī) ：蒸氣壓縮 冷凝器 ：放熱冷凝 節(jié)流閥 ：節(jié)流降壓 蒸發(fā)器 ：吸熱蒸發(fā) 一、 逆 卡諾循環(huán) 逆卡諾循環(huán)： 在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g進(jìn)行的 理想循環(huán) 。 第一節(jié) 理想 制冷循環(huán) 膨脹機(jī)壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器W cW eq 0q k234 1一、逆卡諾循環(huán) ∑ wT39。 0T39。 kTs0q 0q k1243abT－ S圖 12 ：等熵壓縮 T0→T k， 耗功 wc 23： 等溫壓縮 放熱 qk=Tk(sasb) 34： 等熵膨脹 Tk→T 0， 做功 we 41 ：等溫膨脹 吸熱 q0=T0(sasb) 逆卡諾 循環(huán)結(jié)果 每一制冷循環(huán)， 1kg制冷劑： ? 循環(huán)凈耗功量為： ∑ wT39。 0T39。 kTs0q 0q k1243ab? ? ? ?? ?? ?bakbabakkecssTTssTssTqq????????????39。039。39。039。0 制冷循環(huán)性能指標(biāo) ： 制冷系數(shù) ? ?的定義 ：?jiǎn)挝缓墓α克@取的冷量 ?? Wq 0?∑ wT39。 0T39。 kTs0q 0q k1243ab制冷循環(huán)性能指標(biāo) 00000TTTqqqWqkkc ????????? ???對(duì)于逆卡諾循環(huán)，制冷系數(shù) ?c39。 : ?大小只 取決于兩個(gè)熱源的溫度 ； T039。↗ 或 T k39。↘ ， → ?c39。 ↗ ∑ wT39。 0T39。 kTs0q 0q k1243ab?在實(shí)際制冷系統(tǒng)中，制冷系數(shù)又稱為 性能系數(shù) ，用符號(hào) COP表示 制冷循環(huán)的熱力完善度 ?熱力完善度 是表征實(shí)際制冷循環(huán) 接近 理想循環(huán)的程度 ?蒸氣壓縮式 ： c????? ??m a xR計(jì)算制冷效率或熱力完善度時(shí)，必須： (1)計(jì)算實(shí)際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)或熱力系數(shù) (2)計(jì)算理想循環(huán)的制冷系數(shù)或熱力系數(shù) (3)計(jì)算制冷效率或熱力完善度 制冷系數(shù)與熱力完善度比較 ?制冷系數(shù) ε 和熱力完善度 η 都是反映實(shí)際制冷循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。但二者的 含義不同 。 ?ε 只是從能量轉(zhuǎn)換的角度，反映制冷循環(huán)中收益能與補(bǔ)償能在數(shù)量上的比值， 不涉及二者的能量品位 。 ?η 同時(shí)考慮了能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系和實(shí)際循環(huán)中的不可逆程度的影響。 ? ε 的數(shù)值可能大于 小于 1或等于 1。 η 始終小于 1。 制冷系數(shù)與熱力完善度比較 ?用 ε 值的大小來比較兩臺(tái)實(shí)際制冷機(jī)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須是同類制冷機(jī)，并以相同熱源條件為前提才具有可比性。 ?用 η 作評(píng)價(jià)指標(biāo)，使 任意 兩臺(tái)制冷機(jī)在循環(huán)的熱力學(xué)經(jīng)濟(jì)性方面具有可比性，無論它們是否同類機(jī)，也無論它們的熱源條件相同或是不同。 有溫差傳熱 的逆卡諾循環(huán) cccc wqwq ?? ??? 039。039。逆卡諾循環(huán) —— 熱泵 ?用于供熱 ，性能指標(biāo)為 供熱系數(shù) 。 ?供熱系數(shù) 181。： 單位耗功量所獲取的熱量 ， 1)( 00 ?????? ?? ?? W qqqWq kk用于供熱，供熱量永遠(yuǎn)大于所消耗的功量。 二、勞侖茲循環(huán) ?在實(shí)際的制冷系統(tǒng)中，制冷過程中冷熱源的溫度通常是變化的。 ?勞侖茲循環(huán) （ Lorenz Cycle）是在兩個(gè)變溫?zé)嵩粗g進(jìn)行的理想循環(huán)。 a→b ：等熵壓縮 b→c ：變溫壓縮 c→d ： 等熵膨脹 d→a ：變溫膨脹 T 0iT ki∑ wT 0mT kmTs0q 0abcdT－ S圖 二、勞侖茲循環(huán) 1kg制冷劑： ?從被冷卻介質(zhì)吸收的熱量為： )(00 bamadoi ssTdsTq ??? ??向熱源放出的熱量為： )( bakmcbkik ssTdsTq ???? ?T 0iT ki∑ wT 0mT kmTs0q 0abcdomkmmkl TTTqqqWq?????0000?制冷系數(shù)為： 勞侖茲循環(huán) 可以處理為 平均放熱溫度、平均吸熱溫度 的 逆卡諾循環(huán) 。 變溫?zé)嵩磿r(shí)的逆向可逆循環(huán) —— 洛倫茲循環(huán) TS234O1dq0dsTiT0iT0m( 低溫?zé)嵩雌骄鶞囟?Tm(高溫?zé)嵩雌骄鶞囟?L??? ?mmmL TTT00???第二節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的 理論循環(huán) ? 為了 便于 應(yīng)用熱力學(xué)理論對(duì)蒸汽制冷機(jī)的實(shí)際過程 進(jìn)行分析 ，提出了理論循環(huán)。 ? 理論循環(huán) 忽略 了制冷機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的一些復(fù)雜因素，將循環(huán)加以簡(jiǎn)化抽象。 ? 理論循環(huán)是今后研究實(shí)際制冷循環(huán)的基礎(chǔ)。 （ 1） 壓縮過程 為 等熵過程 ，即在壓縮過程中不存在任何不可逆損失； （ 2）在 冷凝器和蒸發(fā)器中 ， 制冷劑的冷凝溫度等于冷卻介質(zhì)的溫度，蒸發(fā)溫度等于被冷卻介質(zhì)的溫度 ，且 冷凝溫度和蒸發(fā)溫度都是定值 ； 理論循環(huán)是一些假設(shè) ?（ 3） 離開蒸發(fā)器和進(jìn)入壓縮機(jī) 的制冷劑蒸氣為蒸發(fā)壓力下的 飽和蒸氣 ，離開冷凝器和進(jìn)入膨脹閥的液體為冷凝壓力下的飽和液體； ?（ 4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)， 沒有流動(dòng)阻力損失 ，忽略動(dòng)能變化，除了蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的管子外，制冷劑與管外介質(zhì)之間沒有熱交換 ； ?（ 5）制冷劑在流過節(jié)流裝置時(shí)，流速變化很小，可以忽略不計(jì)，且 與外界環(huán)境沒有熱交換 第二節(jié) 蒸汽壓縮式制冷的 理論循環(huán) ?逆卡諾循環(huán) 的關(guān)鍵是 兩個(gè)等溫過程 ，利用純工質(zhì)或共沸工質(zhì)的定壓蒸發(fā)和冷凝實(shí)現(xiàn)，循環(huán)在 濕蒸氣區(qū) 進(jìn)行。 ?實(shí)際循環(huán) 卻是 兩個(gè)定壓 、一個(gè)絕熱壓縮、一個(gè)絕熱節(jié)流過程 逆卡諾循環(huán)的 局限 ?膨脹機(jī)的經(jīng)濟(jì)性 ?液態(tài)制冷劑的比容變化很小，因而可以利用的膨脹功十分有限。 ?膨脹機(jī)的尺寸小，因而摩擦損失相對(duì)較大。 ?干壓縮 代替了濕壓縮 : 壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)為干飽和或過熱蒸汽 。 ?節(jié)流閥 代替了膨脹機(jī) 簡(jiǎn)化了設(shè)備 ， 但損失了膨脹功 ， 并造成節(jié)流損失 。 蒸氣壓縮式制冷工作過程 ?壓縮機(jī)：等熵壓縮； ?冷凝器：等壓放熱； ?節(jié)流閥：絕熱節(jié)流； ?蒸發(fā)器：等壓吸熱 。 壓縮制冷理論循環(huán)組成 WcT 0T kTs1439。3 239。q 0q kab39。139。0 4b a39。2P kP 0 理論循環(huán)與逆卡諾循環(huán)的對(duì)比分析 蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)的 T－ s圖 ?(1)節(jié)流閥代替膨脹機(jī) 1kg制冷劑損失的膨脹功 039。0 3 439。43 ???? hhW e? 節(jié)流過程的不可逆損失 439。439。439。 39。440 bbhhq ??????采用節(jié)流閥代替了膨脹機(jī)，一方面損失了 膨脹功 ，另一方面產(chǎn)生了 無益氣化 ，降低了制冷能力，導(dǎo)致制冷系數(shù)有所下