第一章 蒸气压缩式制冷循环.ppt

文档介绍：第一章蒸气压缩式制冷循环
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。
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
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。
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
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,这是制冷技术中一个很重要的问题。
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)
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
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:
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。