制冷循环

•制冷循环输入功量（或其他代价），从低温热源取热•动力循环输入热,通过循环输出功•热泵循环输入功量（或其他代价），向高温热用户供热—正循环—逆循环—逆循环6.7制冷循环普冷：当冷冻温度大于100K，称普冷。深冷：小于100K称深冷。制冷循环：利用机械功使热量从低温→高温的过程。利用制冷循环达到两种目的：1）制冷使指定的空间保持低于环境的温度，热量从低温空间转移到高温环境。夏天的房间、冰箱。制冷机2）加热使指定的空间保持高于环境的温度，热量从低温环境转移到高温空间。冬天的房间。热泵3）制冷深度高温环境热量制冷机夏天低温房间冰柜高温空间冬天热泵热量高温房间应用：Carnot制冷循环逆向卡诺循环：工质吸热温度小于工质放热温度；此即Carnot制冷循环。由两个等温过程与两个等熵过程组成。循环的放热量)(412ssmTQH循环的吸热量)(411ssmTQL12LHTTQQ制冷剂向高温物体放出的热量大于从低温物体所吸收的热量。))((4112ssTTmQQQWLHS5)制冷效能系数εSSQwqWLL＝净功低温下吸收的热逆向Carnot循环的制冷效能系数εC121SCTTTWQL总结：①高温物体从制冷剂获得的热量总是大于制冷剂从低温物体所取出的热量，两者之差等于消耗能量（作压缩功Ws）所转化的热量。②逆向Carnot循环的制冷效能系数仅取决于高温物体与低温物体的温度T2和T1，与制冷剂的性质无关。T0c卡诺逆循环卡诺制冷循环T0T2制冷2212Cqqwqq221202122102()()()TssTTssTssTTT0T2Rcq1q2w0211TTTss2s1T2c6.7.1蒸汽压缩制冷循环1、单级蒸汽压缩制冷循环1→2过程表示等熵压缩过程2→3→4过程为发生相变的等压冷却、冷凝过程。4→5过程为节流膨胀过程（即等焓过程）。5→1过程为蒸发过程（其特点为等压等温相变过程）。蒸汽压缩制冷循环的基本计算1）单位制冷量Lq单位质量的制冷剂在一次循环中所获得的冷量（即在低温环境吸收的热量）。41hhqL-1kJkg制冷装置的制冷能力，制冷剂在给定的操作条件下，每小时从低温空间吸取的热量，其单位为kJ﹒h-1LQ2)制冷剂每小时的循环量mLLqQm-1kgh3)冷凝器的放热量冷凝器的放热量包括显热和潜热量部分24HQH3243HHHH)(2424hhmHH4)压缩机消耗的功)(1221hhmmwHWSS5)制冷效能系数ε制冷装置提供的单位制冷量与压缩单位质量制冷剂所消耗的功量之比。12411241hhhhHHHHWQSL为了提高制冷效能系数，工程上常采用过冷。吸收式制冷循环的工作原理利用溶液性质压缩制冷循环以消耗机械功为代价吸收式制冷以消耗热量为代价溶液=溶剂+溶质溶液T溶液T溶剂吸收溶质的能力溶剂吸收溶质的能力溶液浓度溶液浓度氨（溶质）+水（溶剂）溶液溴化锂（溶剂）+水（溶质）溶液吸收式制冷虚线左边部分是由吸收器、再生器、溶液泵、换热器及节流阀所组成，它替代了蒸汽压缩制冷装置中的压缩机。除此之外，其他的组成部分与蒸汽压缩制冷相同。吸收式制冷循环特点氨吸收制冷，通常用于低温系统，使用温度最低可达208K（-65℃）一般为228K（-45℃）以上；溴化锂吸收制冷，用于大型空调、中央空调，使用温度不低于273K，一般在278K以上。优点：直接利用热能(可用低品质热)缺点：设备体积大，启动时间长环境性能好热泵q2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制冷系数制热系数1'1qw12qq制冷热泵T1’卡诺逆循环卡诺制热循环T0T1制热Ts'1112qqwqq121112102110()()()TssTTssTssTTT1T0Rcq1q2w0111TTs2s1T0’主要供暖方式热用户燃煤、燃气锅炉集中供热直接电采暖热泵（空气源、水源）能量利用系数直接电100%电厂发电33%损失67%房间33%锅炉100%锅炉效率70%房间70%损失30%热泵热泵100%电厂发电33%损失67%66%房间99%COP=3例：某冷暖空调器热泵功率为1kW,环境温度为0℃，要求供热的温度为30℃，制热系数是逆卡诺循环的80％。求此空调的供热量，以及热泵从环境吸收的热量。解：kWwqqkWQTTTwqHLHH084.70.1084.8084.80.10303015.2738.08.0121从环境吸收热为家用空调工作原理1夏天冷凝器（在室外）)(膨胀阀蒸发器（在室内）a）压缩机转换阀家用空调工作原理2冬天蒸发器（在室外）)(膨胀阀冷凝器（在室内）压缩机转换阀b）科学的来龙去脉·蒸汽机－热力学第一定律－卡诺热机循环·－Rankine循环·－制冷循环·－热泵·之间的关系•1769年，瓦特在大量试验的基础上制成了一台单动式蒸汽机，并且获得了第一台蒸汽机的专利权。蒸汽机的发明给瓦特带来巨额的财富，从1775年到1800年，瓦特和波尔顿合办的苏霍工厂，就制造出183台蒸汽机，全用于纺织业、冶金业和采矿业，到了19世纪30年代，蒸汽机推向了全世界，从此人类社会进入了“蒸汽时代”。造福于人类的发明家——瓦特永远被后人敬仰。在蒸汽机的基础上，卡诺开始研究促进蒸汽机发展所需要的理论，他指出热从高温物体移到低温物体时才会产生动力，并认为最理想的机械应该具备：由带着活塞的汽缸里面的气体所产生的等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩等四种循环过程，即卡诺循环。依据“卡诺定律”发明了卡诺热机、实现了Rankine循环,并先后发明了蒸汽机车、蒸汽轮船、用于火力发电。1824年卡诺又发表了《关于可逆的卡诺循环》一文。为后续的制冷循环奠定了理论基础。克劳修斯卡诺你知道吗？1atm，100℃的状况下(1)1kg液态水的体积:0.0010434立方米/1043.4mL；(2)1kg气态水的体积:立方米/1.694×106mL；(3)气液态水体积相差倍数：1623.538倍热力学的发展是在科学家的不断发现和不断创新的过程中前进的，像一些我们耳熟能详的科学家：瓦特，卡诺，焦耳，克劳修斯，开尔文等等。他们的不断发现和总结，为热力学的发展起到了推动作用。然而，又有谁能想到：所有这些都是由于受到生活中最常见的相变（即1atm下，液态水吸收热能后转变为水蒸汽）的启示——物质在吸热或放热时其状态（p，V，T）随物质所拥有能量的不同而变化——实现了动力循环和制冷循环，也改变了我们的生活。