制冷原理培训教材(PPT44页)

原
转化过程中能量的总量保持不变。
理
• 能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一。
与
技
• 确定了热力过程中热力系与外界进行能量交换 时，各种形态能量数量上的守恒关系。
术
1.2 热力学第一定律
1.2.1 能量传递方式
制
• 做功
冷
如工质膨胀推动活塞做功，做功的结果是工质把热力
原
学能传递给活塞和飞轮，成为动能，此时热力学能转 变为机械能，反之亦然。
制
冷
• 理想气体状态方程 ：
p RT
原
• 实际气体状态方程 ：
p zRT
理 与
• 制冷中常用实际气体状态方程 P-R(Peng-Robinson)方程 ：
p RT
a(T )
b ( b ) b ( b )
技
术
式中R-气体常数，z-压缩性系数，a(T)，b修正系数。
1.1 气体的热力性质
与
=0 可逆循环
技 术
克劳修斯积分 qrev
T
＜0 不可逆循环 ＞0 不可能实行的循环
1.4 热力学定律在制冷/热泵机的应用
∆ 制冷/热泵过程是从低温热源吸热向高温热源排
制
热过程，为实施该过程需要消耗功。
冷
高温热源
To
原
Qo
理 制冷机
与
或热泵 Wnet
技
Qi
术
低温热源 TR
Qo=Qi+Wnet
1.5 逆卡诺循环---理想循环
制 冷 原 理 与 技 术
1.5.1 循环特点
• 热源温度不变的逆向可逆循环
• 具有两个可逆的等温过程和 两个等熵过程组成。
• 在相同温度范围内，它是 消耗功最小的循环，即热力 学效率最高的制冷循环，因 为它没有任何不可逆损失。
CARNOT REFRIGERANTION CYCLE
T0
4
3
Absolute Temp.
理
◆功的形式
与
→与系统界面宏观移动有关的功：如压缩功，膨胀功
技
→工质在开口系统中流动而传递的功：推动功
术
1.2 热力学第一定律
1.2.1 能量传递方式
制
◆推动功定义 p
冷
进入气缸质量为m的工质作用在面积为A的活塞上的力为PA，推动活
原
塞所做的功为 PA L PV mp
理 与 技
工质p,v,T
术
热力完善度
1
c
1.6 劳伦兹循环----理想循环
1.6.1 循环特点
制
冷
• 热源温度可变的逆向 可逆循环（换热没有热
原
阻，工质温度在冷凝和 蒸发过程中跟随外部热
理
源温度而变化）
与
• 具有两个可逆的不等
技
温过程和两个等熵过程 组成。
术
温度 T
劳伦兹循环的T-s图 熵S
1.6.2 劳伦兹循环计算 (假设蒸发过程和冷却过程传热温差均为ΔT )
理
与
q h2 h1
q
技
h1
h2
术
换热器能量平衡图
1.3 热力学第二定律
• 热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体
制
∆ 温差传热、自由膨胀、混合等过程是在温度差、压力差、浓度
冷
差等有限势差作用下进行的非准平衡过程，是不可逆的过程。
原
理
• 研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条件 及限度的定律
制冷原理培训教材(PPT44页)
制 冷 原 理 与 技 术
制冷原理培训教材(PPT44页)
制冷原理培训
2008.03
目录
制
一. 热工基础
冷
原
二. 蒸汽压缩式制冷
理
与
技
三. 制冷工质
术
一. 热工基础
1.1 气体的热力性质
制
在制冷与热泵中，大都是利用气体的热力参数变化进行工作的，用到 的主要热力参数与方程有：气体状态方程，熵，焓，气体状态变化的
1.1.3 气体状态变化过程方程
气体状态的变化，主要表现为压力和温度的变化，而压力的变化是由比
制
体积的变化得来的（压缩式循环中），或者是由温度变化得来的（在吸 收式循环中）。
冷
• 过程方程 ： p n 定值
原
∆ 绝热过程：指数n=k，称为绝热过程指数 k c p cv
理
∆ 等温过程：n=1
与
∆ 多变过程：介于两者间有热量交换的过程，1<n<k
制
h u p
冷
在热力设备中，工质总是不断地从一处流到另一处，随着工质
原
流动而转移的能量不等于热力学能而等于焓，故在热力工程计
理
算中焓具有更广泛的应用。
与
比熵：单位工质在恒温下吸热量与温度之比
技 术
ds
dq T
是判别实际过程的方向，提供过程能否实现、是否可逆的判据。
1.1 气体的热力性质
1.1.2 气体状态方程
技
气体状态过程的变化需加入热量或外功----压缩过程，也可释放 热量或对外作功---膨胀过程。
术
定容加热过程
理想气体外功
n 1
q cv (T 2 T1 )
w
p11
n
1 1
p2 p1
n
1
1.2 热力学第一定律
自然界中的一切物质都具有能量，能量不
制
可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以
冷
从一种形态转变为另一种形态，且在能量的
制
例1.压缩机能量平衡
冷
工质流经压缩机时，机器对工质做
原
功wc，使工质升压，工质对外放热q，
理
动能和位能差可忽略不计，则有
与
w c h2 h1 q
技
q=0时，为绝热过程
术
1.2 热力学第一定律
1.2.3 能量方程式的应用
制
例2.换热器能量平衡
冷
工质流经换热器时，和外界有热量交换而无功
原
的交换，动能和位能差可忽略不计，则有
冷
过程方程，以及状态变化的外功，相变时的潜热，气体与液休的导热 系数，粘性等。
原
理
Байду номын сангаас
1.1.1 气体状态参数
与
• 气体的状态参数：压力p，温度T，比体积υ • 与气体状态有关的另三个参数：比内能u，比熵s，比焓h
技
du c pdT
术
c p ---质量定压比热j/kg.k
1.1.1 气体状态参数
比焓：单位工质流动过程具有的内能和流动功
Wnet
TR
1
2
Qo
Entropy,S
1.5.2 卡诺循环热力计算
制冷工质向高温热源放热量 qi T0s12
制
制冷工质从低温热源吸热量 q0 TR s12
冷 原 系统所消耗的功 wnet qi q0 (T0 TR )s12
理
与 技
卡诺制冷系数
c
q0 wnet
q0 qi q0
TR T0 TR
制
制冷量 q0 (T0 T / 2)(s2 s3 )
冷
排热量
原
qi (TR T / 2)(s1 s4 ) (TR T / 2)(s2 s3)
工质膨胀推动活塞做功过程 活塞面积A
术
移动距离L
推动功只有在工质移动位置时才起作用
1.2 热力学第一定律
1.2.2 热力学第一定律的基本能量方程式
制
冷
进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加
原
理
与
任何系统，任何过程均可据此原则建立能量平衡式
技
术
1.2 热力学第一定律
1.2.3 能量方程式的应用