文档介绍：制 冷 循 环
教 师：陈 明 鸣
单 位：天津大学化工学院
制 冷
<
制 得
Tlow
保 持
－100℃
普通制冷
深冷
制 冷 的 应 用
气 体 液 化
制 冷
低 温 反 制 冷 循 环
教 师：陈 明 鸣
单 位：天津大学化工学院
制 冷
<
制 得
Tlow
保 持
－100℃
普通制冷
深冷
制 冷 的 应 用
气 体 液 化
制 冷
低 温 反 应
食 品 储 存
结 晶 分 离
润滑油净化
气 温 调节
热力学第二定律分析制冷过程
Q
代价 (W)
自发
OK !!
制冷的实质：利用外功将热持续的从低温物
体传给高温环境介质
主 要 内 容
制冷循环的
常见类型
逆向Carnot循环
蒸气压缩制冷
制 冷 的 常 见 类 型
消耗外功型
消耗内能型
制 冷
蒸气压缩制冷
空气压缩制冷
蒸汽喷射制冷
吸收制冷
主 要 内 容
制冷循环的
常见类型
逆向Carnot循环
蒸气压缩制冷
Carnot 循环
1
2
3
4
高温
低温
Q
Q
热机模型
△U = Q + W
0
V
p
Carnot 循环
T
S
1
2
3
4
Q
Q
Question: How about anti-clockwise cycle ?
V
1
2
3
4
Q
Q
p
逆向 Carnot 循环
1
2
3
4
T
S
逆 向
Q ???
Q ???
高温
低温
T
1
2
3
4
S
Carnot 循环
Q
Q
逆向 Carnot 循环过程分析
绝热压缩
dS < 0
Qr < 0
放热
向高温
T
△U < 0
dS = 0
Qr = 0
W < 0
绝热膨胀
dS > 0
Qr > 0
吸热
从低温
1
2
3
4
T
S
Q
T
△U > 0
dS = 0
Qr = 0
W > 0
1
2
2
3
3
4
4
1
Q
逆向Carnot 循环的热和功的计算
T
1
2
3
4
S
Qr 2-3
Qr 4-1
Qr = T△S
等温
Qr 2-3 = -T2 (S2 – S3)
Qr 4-1 = T1 (S1 – S4) (2)
对整个循环而言：1-2-3-4-1
△U = 0
(1) (2)
W = (S1 – S4)(T2 – T1 )
Qr 2-3 = -T2 (S1 – S4) (1)
W = △U- Q = 0 - (Qr 4-1 + Qr 2-3)
=
T1
T2 – T1
=
T低
T高 – T低
制冷系数 （能效比）计算
定义：
=
从低温热源吸收的热
消耗的外功
=
Qr 4-1
W
T
1
2
3
4
S
Qr 2-3
Qr 4-1
逆向Carnot 循环特点
Q高
Q低
>
= f (T高, T低) 与制冷剂无关
逆向Carnot = max
T
1
2
3
4
S
Qr 2-3
Qr 4-1
主 要 内 容
制冷循环的
常见类型
逆向Carnot循环
蒸气压缩制冷
冷凝、冷却器
蒸发器
压缩机
节流阀
1
2
5
4
3
实际的蒸气压缩制冷循环
T
S
5
4
1
2
3
(饱和l)
(湿蒸汽)
(饱和g)
(饱和g)
等焓线
等压线
过热蒸气
单位制冷量
设备制冷能力
制冷剂循环量
压缩机消耗的理论功率
循环的制冷效率
过程能量分析参数
G = Q0 / q0
实际的蒸气压缩循环(1) ------ q0、 Q 0 和G 的计算
q0 = ?
△H + △u2 +g △Z = Q + Ws
0
0
0
q0
H1-H5 = H1-H4
G = Q0 / q0
H1 – H4
S
T
5
4
1
2
3
1
2
4
5
实际的蒸气压缩循环(2)