43气体制冷循环_制冷与低温技术原理

低温制冷机，按照卡诺循环工作不切实际， 压比太大。
气体制冷循环
Reitlinger循环 由2个等温压缩，膨胀过程和2个多变过程组成所组成的热力循环， 能达到与卡诺循环相同的热力学效率。
pV n const
n=k, Carnot循环（等熵） n=±∞, Stirling循环（等容） n=0，Ericsson循环（等压）
多变过程通过 回热器实现
气体制冷循环
Reitlinger循环 Stirling制冷机：气体等温膨胀制冷 1－2：等温压缩
2－3：等容放热
3－4：等温膨胀
4－1：等容吸热
气体制冷循环
整体式斯特林制冷机
分置式斯特林制冷机
气体制冷循环
Lorenz循环 （由2个绝热压缩、膨胀过程和2个多变过程组成）
n=±∞，改进型Stirling循环 （等熵与等容）
n=0，布雷顿循环
（等熵与等压）
n=k，Carnot循环
（等熵与等温）
Lorenz循环的T-S图
气体制冷循环
Lorenz循环 布雷顿制冷循环（2等熵+2等压）
气体制冷机 循环
布雷顿循环中的气体工质不发生集聚态改变
膨胀机 4
放热 3
冷却器
冷箱
2 压缩机 1
T
pc
2
Tc
3
T0
1
p0 4
吸热
无回热气体制冷机系统
热力学 效率
i
Qc Q0 Qc
Tc Ta Tc
p2 p1
1
1
1
气体制冷循环
逆卡诺循环 卡诺循环典型的热力学效率所需的压比（Ta=300K）
TC εi p2/p1
100K 0.50 15.59
80K 0.364 27.2
20K 0.071 871
4.2K 0.014 43120
（氦的等熵指数 k=1.67）
制冷与低温 技术原理
气体制冷循环
气体制冷循环
气体液化循环（下一章介绍）
• 实际气体循环
气体制冷循环（闭式循环）：
理想气体制冷循环 --以Carnot为基础
Reitlinger循环（两个等温+两个多变：0<n<）
Lorenz循环（两个绝热+两个多变：0<n<）
气体制冷循环
逆卡诺循环 2个等熵（压缩和膨胀）和2个等温（吸热和放热）过程组成。
逆损失↓
气体制冷循环
思考题
气体制冷循环有哪些基本形式？
s
无回热气体制冷机理论循环T-s图
气体制冷循环
定压回热布雷顿气体制冷循环
冷却器 放热 3
Байду номын сангаас
透 平 膨 胀 机5
4 回热器
2
透 平 压 缩 机 1
6
吸热 冷箱
定压回热气体制冷机系统
优点
T
pc 7
Tc
8
2 ph 3
1
T0
4
p0 6
定压回热 理论循环T-s图
5
s
① 回热式空气制冷循环使压比↓； ② 可用叶轮式压缩机使生产量↑； ③ 可使压缩和膨胀过程的不可