蒸气压缩式制冷循环 ppt课件.ppt

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1、蒸气压缩式制冷循环1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。2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

2、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3一、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。4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5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

3、是制冷技术中一个很重要的问题。6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）。(1—1)7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

4、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。图1—1逆向卡诺循环8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：（1—3）（1—2）根据热力系统，可逆变化过程中熵的变量等于零这一热力学原理，可以写出逆向卡诺循环的熵变公式：9二、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

5、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。10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）。图1—2有温差的制冷循环T——循环中制冷剂的上

6、限温度，K；T’——周围介质的温度，K；T’0——被冷却物体的温度，K；T0——循环中制冷剂的下限温度，K。ΔT=T-T’ΔT0=T’0-T011(1—4)在可逆情况下，制冷系统熵的变化为：(1—5)在不可逆情况下，制冷系统熵的变化为：（1—6）由式（1—5）可得：，代入式（2—6）可得：（1—7）比较式（1—4）和式（1—7）可得：（1—8）在逆向循环中，由于不可逆过程而多消耗的功，等于周围介质的绝对温度和系统中熵的增量的乘积12三、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

7、为制冷系数，用代号ε表示：制冷系数是衡量制冷循环经济性的一个重要技术指标。国外习惯上将制冷系数称为制冷机的性能系数COP（CoefficientofPerformance）。在给定的温度条件下，制冷系数越大，则循环的经济性越高。（1—9）13如果在制冷机内实现的是可逆的循环，则制冷系数又可写成：(1—10)从式（1—10）中可以看出：按照逆向卡诺循环工作的制冷机，其制冷系数与制冷剂的性质无关，而只是工作温度T’和T’0的函数，即周围介质的温度T’越高。被冷却物体的温度T’0越低，则循环的制冷系数越小。这里还应说明，T

8、’0变化1度对ε的影响比T’变化1度的影响要大。14在理论上分析比较制冷循环经济性好坏时，仅将逆向卡诺循环作为比较的最高标准。通常是将工作于相同温度范围的制冷循环的制冷系数ε与逆向卡诺循环的制冷系数ε’c之比，称为这个制冷循环的热力完善度，亦称制冷效率，用代号η表示：（1—11）式中——表示相同热源温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数。热力完善度