文档介绍：压缩式制冷循环能量利用的分析
刘超091120080南大物理基地
摘要对人学物理实验中的制冷实验进一步地从能量角度来分析，寻求整个制冷循环中各个 部分能量的利用情况。利用火用的概念来分析制冷过程,找出制冷的能量利用薄弱的环节.
关键词制冷循环火用能量
引言
表征制冷装置主要性能的物理量有制冷量和制冷系数以及热力完善度[1],但这是从整 体上反映制冷装置制冷的效率，(exergy)的 概念来重新对系统的每部分进行分析,知道其各部分能量的利用。
压缩式制冷
由热力学第二定律可知,要使热量从低温物体流向高温物体外界必须对系统做功，我们 将这些过程称为热泵或制冷，
发器中制冷剂在压力毘温度 压缩至冷凝压力以，到冷凝 冷凝温度◎，冷凝后的液体再 分液休汽化，剩余液体的温度
剂蒸汽是处于蒸发压力
的饱和液体;压缩机的压
》剂在蒸发和冷凝过程中
系统⑵,由压缩机,冷凝器，膨胀I'f 心下沸腾，低于被冷却物体的温 器中冷凝成液体，将热量传给冷却 通过膨胀阀进入蒸发器，在通过膨 降到心，这样进入一个循环。
在分析的时候，做适当的 下的饱和蒸汽;离开冷凝器和 缩过程为等爛压缩;制冷剂通
没有压力损失；在各部件的连
温度，蒸发温度等于被冷却物
冷凝温度等于外部热源
h
简化了的制冷循环
单位时间内制冷剂通过蒸发器吸收的被冷却物体的热量称为制冷量2,它是表征制冷 机制制冷功率的重要物理量，£=直定义为制冷机的制冷系数，对于卡诺循环热机 二 Tc _ 1
£c = Th-T =(Th-T)-1
这样热力完善度为r)= —
火用exergy概念
在热力过程中，可以转换为机械功的那部分能量定义为火用(exergy or available
energy).热量在传递时所能利用的部分称为“热量火用”,以勺表示，微元热量dq的热量火 用⑶为
de厂(1 —¥)dq
其中7；是环境温度，T是传热温度，若在恒温下传递，有
勺7-如q
这样我们可以看到，热量火用与温度有关，TJT的大小决定了 的正负情况，其取值大 于1时，e”与q同号，说明它们流向相同，但e”始终小于q,这正体现了热力学第二定律的开 氏说法，；大于T时，eq 与q异号，表明它们流向相反，也就是说在这个过程中要将温度从低温传到高温处，外界必须 对系统做功， 用的那部分能量可由第二定律直接得出
a =7,(^2
S], $2是始末状态的爛。
用exergy分析制冷循环
£与7/是表征制冷机制的重要的物理量，但制冷系数无法体现热力学完善程度,在不同 的温度下工作的制冷系统若有相同的制冷系数,但它们对应的乞不同导致其热力完善度不 同，火用的效率也不同，在这种情况下,只用制冷系数就无法区分两种系统，另一方面，7/只能 从整体上来表明系统的热力学完善程度，无法具体描述系统各部分的损失，从而不能判断能 量利用的薄弱环节.
下面利用火用来分析整个制冷循环.
4. 1压缩过程
制冷剂由状态1到状态2,由于压缩过程是等爛过程，込=$2，在这个条