制冷基础理论

《制冷基础理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章工程热力学基础3.1热力学第一定律与焙3.1.1热力学第一定律口然界中存在各种各样的能量，如机械能、热能、电能、化学能、光能、声能、原子能等。这些能量形式之间在一定条件下可以相互转化，任何一种形式的能量，在转化成其它形式的能量过程屮，总的能量都是守恒的。例如我们将一个高温物体和一个低温物体放在一起，高温物体将放出热量，低温物体将吸收热量，如果它们都没有从别的物体吸取热量和向别的物体传递热量，那么，高温物体放出多少热量，低温物体就吸收多少热量，放出的热量和吸收的热量总和是相等的。大量的事实告诉我们，各种形式的能都可以在一定条件下相互转化，能量即不会消灭，也不会创生。它只会从一种形式转化成另

2、一种形式或从一种物体转移到另一种物体,而能的总量保持不变，这就是£1然界最普遍、最重要的木质之能量的转化和守恒定律，也就是热力学第一定律的内容。热力学第一定律是制冷技术的基本定律z-o在制冷工程中，最常见的能量形式是热能、机械能与电能Z间的相互转换。3.1.2焙焰是在热力学中经常用到的一个重要的状态参数，它是指制冷剂的内能（热能）与压势能（因外界对它做功而具有的膨胀做功的能量）之和。焙的单位与热量的单位一致,为J或kJ。焰是一个状态参数，它只与物质变化的前后状态有关，与物质变化的过程无关。在制冷系统计算中，由于制冷剂内能与外界做功往往同时发生，用焰计算比校方便,因此我们采用制冷剂两个状态的焙差

3、来反映制冷剂能量的变化。3.2热力学第二定律与炳3.2.1热力学第二定律热力学第二定律是说明热能与机械能之间相互转换的条件和方向。高温物体能门发地向低温物体传热，但低温物体口发地向高温物体传热是不可能的。要实现“逆向”传热，必须消耗机械功（如采用制冷压缩机），从生活中我们知道，热量不能无条件地转换成机械功。上述内容实际上就是热力学第二定律的基木内容，概括起来有两点：⑴热量出低温物体向高温物体口发传递是不可能的。（2）热能全部转变为机械功是不可能的，但消耗一定能量，可以使热量从低温物体传向高温物体。3.2.2爛爛与焙一样，也是一个状态参数。爛也叫热温爛，它是指从外界加入1千克物质内的热量Q与加热

4、时该物质的绝对温度T(K)Z比，用S表示，即S=QATo爛是一个导出的热力状态参数，它表征物质状态变化时其热量传递的程度，单位是KJ/(Kg-K)o在一定状态下，制冷剂的爛值是确定的，是绝对值。在孤立系统中，整个过程的爛只可能增加或保持不变，但不可能减少。3.3热力学第三定律我们己经谈到过绝对零度(K)。在此温度卜•物质分子运动均己停止，而这是不可能的，即不可能使用有限的手段和步骤使一个物体冷到绝对零度，绝对零度只能无限接近而永远无法达到。热力学第三定律明确指出，达到绝对零度是不可能的，这就是它的基木内容。3.4热力过程热力过程是指热力系统状态连续变化的过程。实施热力过程的冃的是实现预期的能量

5、交换或达到预期的状态变化。如制冷剂在蒸发器屮的吸热过程、在冷凝器中的放热过程是为了实现预期的热量交换，制冷剂在压缩机屮的压缩过程是为了达到预期的状态变化。为了分析各种热力过程，常用压力•比容图(p・v图)來表示所要分析的热力过程。p・v图是在直角坐标上，取纵坐标表示工质的压力p的变化，横坐标表示工质的比容v的变化。可用一点来表示某一状态的工质。工质的状态变化过程可用一条过程线来表示,且过程变化所做的功可用过程线下面的面积来表示。因此用p-v图来分析功量是极其方便的。下面用p・v图来分析几种热力过程。一、等温过程在状态变化中工质温度保持不变的过程称为等温过程。等温过程中理想气体的压力与比容成反比

6、，且内能和焙保持不变。等温过程在p・v图上是一条等边双曲线，如下图(a)所示。二、等压过程在状态变化过程中，工质压力保持不变的过程称为等压过程。制冷剂在蒸发器中的吸热过程与冷凝器中的放热过程都是在接近等压过程卜进行的。等压过程中理想气体的比容与绝对温度成正比，且工质在等压变化过程中热交换量等于焰的变化。等压过程在图上表示为一条垂直于纵坐标的直线，如图(b)所示。(a)吸热V(b)三、等容过程在状态变化过程中，工质容积保持不变的过程称为等容过程。等容过程中理想气体的压力与绝对温度成正比，且吸收的热量全部变为内能。等容过程在图上是一条垂宜于横坐标的直线，如图（c）所示。四、绝热过程在状态变化过程中

7、，工质与外界没有热交换的过程称为绝热过程。制冷剂蒸气在压缩机气缸中压缩过程中，由于过程进行得很快，与外界热交换量极少，可视为制冷剂与外界无热量交换，可当作绝热过程。绝热过程在图上是一条高次双曲线。如图（d）所（C）五、多变过程多变过程是-•些有规律的过程的总称。热力过程是非常复杂的过程，对于各种各样的热力过程状态变化规律，可以用多变过程加以描述。3.5压焙图为了对蒸气压缩式制冷循环有一个全面的认识