R22压焓图解读

压焓图解读

在制冷工程中，最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。该图纵坐标是绝对压力的对数值lgp(图中所表示的数值是压力的绝对值)，横坐标是比焓值h。

1、临界点K和饱和曲线

临界点K为两根粗实线的交点。在该点，制冷剂的液态和气态差别消失。

K点左边的粗实线Ka为饱和液体线，在Ka线上任意一点的状态，均是相应压力的饱和液体；K点的右边粗实线Kb为饱和蒸气线，在Kb线上任意一点的状态均为饱和蒸气状态，或称干蒸气。

2、三个状态区

Ka左侧——过冷液体区，该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温度；

Kb右侧——过热蒸气区，该区域内的蒸气温度高于同压力下的饱和温度；

Ka和Kb之间——湿蒸气区，即气液共存区。该区内制冷剂处于饱和状态，压力和温度为一一对应关系。

在制冷机中，蒸发与冷凝过程主要在湿蒸气区进行，压缩过程则是在过热蒸气区内进行。

3、六组等参数线

制冷剂的压-焓（LgP-E）图中共有八种线条：

等压线P(LgP)，等焓线（Enthalpy），饱和液体线（Saturated Liquid），等熵线（Entropy），等容线（Volume），干饱和蒸汽线(Saturated Vapor)，等干度线(Quality)，等温线（Temperature)

（1）等压线：图上与横坐标轴相平行的水平细实线均是等压线，同一水平线的压力均相等。

（2）等焓线：图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线，凡处在同一条等焓线上的工质，不论其状态如何焓值均相同。

（3）等温线：图上用点划线表示的为等温线。等温线在不同的区域变化形状不同，在过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直；在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线；在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。

（4）等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。制冷剂的压缩过程沿等熵线进行，因此过热蒸气区的等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作为起点。

（5）等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。与等熵线比较，等比容线要平坦些。制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。

（6）等干度线：从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区。

上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其余四个状态参数

压焓图画线

压焓图是以焓值为横坐标，以压力为纵坐标的坐标图。对于制冷工况来说，有四个重要的点，压缩机吸气温度点1，压缩机排气温度点2，冷凝器出口温度3，蒸发器入口温度4。可以这样来确定：

a）确定蒸发压力和冷凝压力，按蒸发和冷凝的温度确定也可以。就可以在压焓图上画好两条横线L1和L2。

b) 确定过冷度和过热度。过冷度是冷凝温度与冷凝器出口温度的差值。过热度是压缩机吸气温度与蒸发温度的差值。蒸发压力线L1对应的压缩机吸气温度点就是1，冷凝压力线L2对应的冷凝器的出口温度点就是3。

c) 1点沿等熵线与L2的交点就是2。

d) 3点沿等焓线与L1的交点就是4。

以上指的是理想循环。

自由焓

自由焓

free enthalpy

热力学函数之一，是判断等温、等压下冶金反应的方向及平衡态的依据。有的书刊上称它为：吉氏自由能(Gibbs free energy)。自由焓计算是冶金过程热力学的中心内容和基本手段。

自由焓G 的定义是：

(1)

式中G为自由焓（焦），H为焓(焦)，S为熵(焦/开)，T为绝对温度(开)。以上各参量一般均取1摩尔的值。对纯物质，自由焓与物质的化学本性及其状态以及所处的温度、压力有关。对固体或距临界温度较远的液体，压力的影响可忽略不计。对溶液而言，自由焓还与溶液的组成有关。由A及B组成的二元溶液，其自由焓G：(2)

式中,强Α、强B为组元A、B的偏摩尔自由焓,即化学势,也即在恒温恒压下加入1摩尔该组分到极大量的给定浓度溶液内所引起的自由焓变化。nΑ、nB为组分A和B的摩尔数。

自由焓变量一个等温过程或反应的自由焓变量ΔG根据式（1）为：

(3)

在等温等压下一个过程或反应能否自发地进行，取决于自由焓变量ΔG是负值还是正值。ΔG为负值的反应可以进行；负值越大，则该反应进行的趋势越大。两个同类型反应，其进行的先后顺序取决于其ΔG负值的大小，负值大的反应优先进行。当ΔG＝0，该反应达到平衡,也即反应向正方向进行的速度与向反方向进行的速度相等。对反应方程式

方括弧[A]表示溶于金属液中的A,也可用峎表示；而圆括弧(C)表示溶于炉渣中的C,在中国也有用哫表示的。其平衡常数K为：

(4)

式中,aΑ、aC、pD分别代表平衡时组分A、C的活度和气体组分D的分压（大气压）；B因是纯固体物质，其活度为1，故从略。

反应的平衡常数K 与其标准自由焓变量ΔG°的关系式为：

(5)

式中R为气体常数，其值为8.314焦／（开·摩尔）。标准自由焓变量ΔG°是反应物质和产物都处于标准状态下的自由焓变量。对气体来说,其标准态为1大气压下的纯气体。对溶液来说，其标准态可采用纯物质或1％浓度溶液。

对非标准态的反应，可用等温方程式计算其ΔG：

(6)

J和K相似,但用实际的活度或压力来表达。根据上列反应方程式，

顺便指出，下面谈到的ΔG或ΔG°，均用自由焓或标准自由焓，而将“变量”二字省略。谈到G 时用自由焓的绝对值即绝对自由焓。

化合物的标准生成自由焓ΔG°可用298K的标准生成焓ΔH圏、标准熵S圏和热容Cp求出,其计算公式为：

(7)

a、b为热容Cp与温度T关系式的常数；当只用两项式时：

(8)

(9)

ΔS圏可用反应物及产物的标准熵S圏求出：

(10)