工程热力学15制冷循环.docx

工程热力学15制冷循环.docx图15-,并且维持这一低温,称为制冷。为实现这一目的,需要将热量从低温物体(如冷藏室)移向高温物体(如环境)。由热力学第二定律可知,这一过程不能自发实现,必须消耗外部可用能,通常是消耗机械能或高温热源所提供的热能。因此制冷循环是一种逆向循环。如果循环的目的是从低;温物体取走热量,以维持物体的低温状态,称之为制冷循环。前已述及,在两个恒温热源间的动力循环中,卡诺循环的热效率最高。按照图15・1,由两个定温过程和两个定爛过程按照与卡诺循环相反方向(逆时针)运行的循环称为逆卡诺循环。可以证明在两个恒温热源间,逆卡诺循环的制冷系数最maxth-tl(15-1)式中,口和人分别是高温热源与低温热源的温度。£-Ql_=Ql~qh-qlQilAth"从式中可以看出,和卡诺循环一样,逆卡诺循环的制冷系数也只与高温热源与低温热源的温度有关。。和下节将要讲到的蒸汽制冷循环不同的是:在空气制冷循环中,工质不会发生相变,而是依靠显热在定压情况下吸收和放出热量,因此制冷量较小,偏离逆卡诺循环较远,经济性较低。鉴于空气定温吸热、放热不易实现,改用两个定压过程代替,因而压缩空气制冷循环实为逆向的布雷顿循环。环境温度冷库温度®15-1空气制冷循环分析:低温热源(冷库)吸热4=他-/勺⑷二才_§2=(力2_力3)一(瓜-打)高温热源(环境)放热耗功制冷系数“警山牯rm二丄t{-t4过程1-2、3-4定爛,Zl=I£Px丿(15-2)可见71ITE?减小增压比,可使制冷系数提高,1£— 7tK但这会使膨胀温降减小,制冷量下降。压缩空气制冷循环的优点:工质易得,安全。缺点:制冷量不大。(空气热容小,增加龙TT£$)故一般在普冷(>-50°C)很少用(除了用于飞机空调,直排),在深冷(<-100°C)可用于导弹内红外探测器的冷却,不计成本效率)。为增大制冷量须增大流量,活塞式的压气机、膨胀机让位于叶轮式的压气机、膨胀机但叶轮式的压比不高,为能在温差、制冷量不减小的情况下,减小龙,须采用回热。结论:增加回热,可使循环的吸热量①、放热量4,制冷系数£在与不加回热的相同情况下,降低了压比龙;压比的降低,可使叶轮式压气机、膨胀机能适用于深度冷冻的大温差;压比的降低,也减少了膨胀压缩过程的不可逆损失。,它利用低沸点蒸图15-3蒸汽压缩式制冷循环汽(大气压力下的沸点小于0°C)作为制冷剂,利用湿蒸汽在低温下的汽化潜热来吸收热能,达到制冷目的。蒸汽压缩式制冷循环是蒸汽动力循环的逆循环,其结构简图与T—$图如图13・3所示。蒸汽压缩式制冷循环主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀_丄毛细管)组成。从蒸发器中出来的饱和蒸汽1在压缩机中被绝热压缩(可逆时是定爛压缩)成温度和压力都较高的过热蒸汽2;过热蒸汽进入冷凝器被冷却水或空气所冷凝,定压放热,生成饱和液体3;饱和液体流经节流阀,温度和压力都下降,成为湿蒸汽4;湿蒸汽在蒸发器中从冷藏室吸收热量,定压蒸发成饱和蒸汽1,进入压缩机,完成一个封闭的制冷循环。在蒸汽压缩式制冷循环中,系统的制冷量为工质在蒸发器中所吸收的热量:Ql=h\-方4