制冷与低温原理第2版陈光明陈国邦电子课件教学课件 01第一章.ppt

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1、《制冷与低温原理》配套教材第一章制冷与低温的热力学基础目录气体绝热膨胀制冷2其他制冷方法4相变制冷31制冷循环热力学特性分析33《制冷与低温原理》配套教材一、液体汽化物质从液态变为汽态的过程称为汽化。任何液体汽化时都要吸收热量。在定压下单位质量液体汽化时所吸收的热量称为汽化热。r=h''-h'=T(s''-s')  (1-2)式中h‘’和h‘分别为饱和蒸气和饱和液体的比焓，s’‘和s’分别为饱和蒸气和饱和液体的比熵。对于任何一种液体，汽化热是随其汽化时的压力变化而变化的；而在相同压力下，不同的液

2、体其汽化热也是不同的。《制冷与低温原理》配套教材1.1相变制冷《制冷与低温原理》配套教材1.1相变制冷从图中可以看出：①制冷剂的分子量(R22分子量为86.5，R744为44，R717为17)越小，其汽化热的数值越大；②对任何一种物质，随着汽化温度的提高其汽化热不断减小，当到达临界状态时汽化热为零。在制冷机的工作过程中，在低温下蒸发的制冷剂液体都是令高压液体经节流降压而得到的。较高压力的饱和液体节流降压后即进入两相区，并闪发出一定的饱和蒸气。对于1kg制冷剂，若用x表示闪发后的干度，则当其余液体

3、全部转变为饱和蒸气时吸收的热量为式中r为制冷剂的汽化热，q0一般称为单位质量制冷量，简称单位制冷量。分析式（1-3）可知，单位制冷量不仅与制冷剂的汽化热有关，还随节流后的干度而变。制冷剂液体在节流膨胀前后压力变化范围越大，则节流过程中闪发的气体量越多，单位制冷量就越小。(1-3)二、固体的融化与升华在制冷技术中常应用纯水冰或溶液冰的融化及干冰（即固体二氧化碳）的升华过程来制冷。除干冰可以由高压液体二氧化碳用降压法得到外，纯水冰和溶液冰都需用制冷机制备。无论纯水冰、干冰或溶液冰，因不具备流动性，所

4、以都不能利用它们的融化或升华过程来组成制冷机的循环。天然冰的来源是有限的，现代制冷技术中大量应用的纯水冰都来源于人工制冰厂。利用纯水冰融化只能使被冷却的物体保持0℃以上的温度。溶液冰是指由共晶溶液冻结成的冰，也称共晶冰。在共晶固体未完全融化成液体之前，它的温度是不变的，称为共晶温度。共晶温度低于0℃的共晶冰，通常应用于无机械制冷的冷藏汽车中。共晶温度高于0℃的共晶冰，通常作为储能空调系统的储能介质。干冰是固体二氧化碳的习惯叫法。干冰升华时需要吸收升华热，故可用来制冷。干冰可用来冷却和保存食物，并

5、可直接与食物接触。《制冷与低温原理》配套教材1.1相变制冷三、压焓图《制冷与低温原理》配套教材1.1相变制冷压-焓图的纵坐标表示压力，横坐标表示比焓值。通常纵坐标都以对数坐标表示，因此也叫lgp-h图。图中，拱状曲线代表制冷剂所有的饱和液体和饱和蒸气的状态，曲线上的最高点为临界点，它是饱和蒸气和饱和液体的分界点，在它左面的曲线为饱和液体线，在它右面的曲线为饱和蒸气线。拱状线内的区域为两相区，饱和液体线左边的区域为过冷液体区，饱和蒸气线右边为过热蒸气区，临界点以上为超临界区。《制冷与低温原理》配套

6、教材1.1相变制冷纯物质的等温线在两相区为水平线，在过冷液体区为略向左上方延伸的上凹曲线，非常接近于垂直线。这是因为压力对过冷液体比焓值的影响很小的缘故。有些图在该区域没有标出等温线，这时就用垂直线代替，不会导致很大的误差。在过热蒸气区，等温线是向右下方延伸的下凹曲线。温度较高的等温线在压力较低时也接近于垂直线，这是因为此时的制冷剂气体已接近于理想气体，因而比焓值与压力无关。在过热蒸气区，等比体积线和等比熵线都是向右上方延伸的下凹曲线，但等比熵线的斜率比等比体积线大。在压-焓图上，等压线和等比焓

7、线是最简单的，分别为水平线和垂直线。各种等值特性线已经在图1-2中给出。1.2气体绝热膨胀制冷气体制冷机是利用高压气体的绝热膨胀以达到低温，并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷。气体绝热膨胀的特性随所使用的设备而变，一般有三种方式：一是令高压气体经膨胀机（常用活塞式或透平式）膨胀，此时有外功输出，因而气体的温降大，复热时制冷量也大；但要用膨胀机，系统结构比较复杂。在一般大制冷量的气体制冷机中均采用这一膨胀方式。二是绝热放气制冷，这种膨胀方式无外功输出，它在小型低温制冷机中大量使用；三是令气

8、体经节流阀膨胀（通常称为节流），此时也无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但系统结构比较简单，也便于进行气体流量的调节。《制冷与低温原理》配套教材一、有外功输出的膨胀过程《制冷与低温原理》配套教材1.2气体绝热膨胀制冷当气体实现有外功输出的绝热膨胀时，最理想的情况是可逆绝热膨胀，即等熵膨胀。等熵膨胀中温度随微小压力变化而变化的关系可用下式表示（1-4）αs称为微分等熵效应。对于理想气体，,故（1-5）膨胀过程的全部温降称为积分等熵效应对于理想气体经过演算以后可得