聿制冷原理：逆卡諾循環(huán)莆 卡諾循環(huán)1824年，法國青年工程師卡諾研究了一種理想熱機(jī)的效率，這種熱機(jī)的循環(huán)過程叫做“卡諾循環(huán)”。這是一種特殊的，又是非常重要的循環(huán) ，因為采用這種循環(huán)的熱機(jī)效率最大。螭卡諾循環(huán)是由四個循環(huán)過程組成，兩個絕熱過程和兩個等溫過程。它是1824年N.L.S.卡諾（見卡諾父子）在對熱機(jī)的最大可能效率問題作理論研究時提出的?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒有散熱、漏氣、磨擦等損耗。為使過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程，工作 物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過 程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做卡諾 熱機(jī)。螂卡諾進(jìn)一步證明了下述卡諾定理：在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)的效率都相等，與工作物質(zhì)無關(guān)，為，其中 T1、T2分別是高溫和低溫?zé)嵩吹慕^對溫度。在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可逆卡諾熱機(jī)的效率?？赡婧筒豢赡鏌釞C(jī)分別經(jīng)歷可逆和不可逆的循環(huán)過程。神闡明>卡諾定理闡明了熱機(jī)效率的限制，指出了提高熱機(jī)效率的方向（提高T1、降低T2、減少散熱、漏氣、摩擦等不可逆損耗，使循環(huán)盡量接近卡諾循環(huán)），成為熱機(jī)研究的理論依據(jù)、 熱機(jī)效率的限制、實際熱力學(xué)過程的不可逆性及其間聯(lián)系的研究，導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律的建立。襖 在卡諾定理基礎(chǔ)上建立的與測溫物質(zhì)及測溫屬性無關(guān)的絕對熱力學(xué)溫標(biāo)，使溫度測量 建立在客觀的基礎(chǔ)之上。此外，應(yīng)用卡諾循環(huán)和卡諾定理，還可以研究表面張力、飽和蒸氣 壓與溫度的關(guān)系及可逆電池的電動勢等。還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，卡諾定理這種撇開具體裝置和具體工作 物質(zhì)的抽象而普遍的理論研究，已經(jīng)貫穿在整個熱力學(xué)的研究之中。膂逆卡諾循環(huán)奠定了制冷理論的基礎(chǔ)，逆卡諾循環(huán)揭示了空調(diào)制冷系數(shù)（俗稱EER或COP的極限。一切蒸發(fā)式制冷都不能突破逆卡諾循環(huán)。羋理論腿在逆卡諾循環(huán)理論中間，要提高空調(diào)制冷系數(shù)就只有以下二招：肄 1。提高壓機(jī)效率，從上面推導(dǎo)可以發(fā)現(xiàn)小型空調(diào)理論上只存在效率提高空間19%;大型螺桿水機(jī)效率提高空間9%,著 2。膨脹功損失與內(nèi)部摩擦損失（所謂內(nèi)部不可逆循環(huán)）：其中減少內(nèi)部摩擦損失幾乎沒有空間與意義。在我們songrui版主的液壓馬達(dá)沒有問世之前，解決膨脹功損失的唯一方法是采用比容大的制冷劑，達(dá)到減少輸送質(zhì)量的目的。如R410A等復(fù)合冷劑由于比容較R22大，使膨脹功損失有所減少，相對提高了制冷系數(shù)。但是就目前情況看通過采用比容大的制冷劑，制冷系數(shù)提高空間不會超過6%。（極限空間 12%）蟹工作原理墨根據(jù)逆卡諾循環(huán)基本原理：肄高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹機(jī)構(gòu)節(jié)流處理后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊簯B(tài)制冷劑，進(jìn)入空氣交換機(jī)中蒸發(fā)吸熱，從空氣中吸收大量的熱量Q2;蝕蒸發(fā)吸熱后的制冷劑以氣態(tài)形式進(jìn)入壓縮機(jī)，被壓縮后，變成高溫高壓的制冷劑（此時制冷劑中所蘊(yùn)藏的熱量分為兩部分：一部分是從空氣中吸收的熱量Q2, 一部分是輸入壓縮機(jī)中的電能在壓縮制冷劑時轉(zhuǎn)化成的熱量Q1;曹被壓縮后的高溫高壓制冷劑進(jìn)入熱交換器，將其所含熱量（Q1+Q2）釋放給進(jìn)入熱換熱器中的冷水，冷水被加熱到60 c直接進(jìn)入保溫水箱儲存起來供用戶使用；嵋放熱后的制冷劑以液態(tài)形式進(jìn)入膨脹機(jī)構(gòu)，節(jié)流降壓 如此不間斷進(jìn)行循環(huán)。膈冷水獲得的熱量 Q3=IU冷劑從空氣中吸收的熱量Q2+驅(qū)動壓縮機(jī)的電能轉(zhuǎn)化成的熱量Q1,在標(biāo)準(zhǔn)工況下：Q2=3.6Q1,即消耗1份電能，得到4.6份的熱量。屋分解膀它由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。假設(shè)低溫?zé)嵩矗幢焕鋮s物體）的溫度為T0,高溫?zé)嵩矗喘h(huán)境介質(zhì)）的溫度為Tk,則工質(zhì)的溫度嫌 在 吸熱過程中為 T0,在放熱過程中為 Tk,就是說在吸熱和放熱過程中工質(zhì)與冷源及高溫?zé)嵩粗g沒有溫差，即傳熱是在等溫下進(jìn)行的，壓縮和膨脹過程是在沒有任何損失情況下進(jìn)行的。其循環(huán)過程為：司 首先工質(zhì)在 T0下從冷源(即被冷卻物體)吸取熱量q0,并進(jìn)行等溫膨脹 4-1 ,然后通過絕熱壓縮1-2 ,使其溫度由 T0升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度 Tk,再在Tk下進(jìn)行等溫壓縮 2-3 , 并向環(huán)境介質(zhì)(即高溫?zé)嵩?放出熱量qk,最后再進(jìn)行名熱膨脹 3-4 ,使其溫度由 Tk降至T0即使工質(zhì)回到初始狀態(tài) 4,從而完成一個循環(huán)。蒂對于逆卡諾循環(huán)來說，由圖可知：妍q0=T0(S1-S4 )薇qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4)第w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4)裂則逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)£ k為：T0/Tk-T0由上式可見，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，只取決于冷源(即被冷卻物體)的溫度T0和熱源(即環(huán)境介質(zhì))的溫度Tk;降低Tk，提高T0 ,均可提高制冷系數(shù)。此外，由熱力學(xué)第二定律還可以證明：“在 給定的冷源和熱源溫度范圍內(nèi)工作的逆循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高”。任何實際 制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。展總上所述，理想制冷循環(huán)應(yīng)為逆卡諾循環(huán)。而實際上逆卡諾循環(huán)是無法實現(xiàn)的，但它可以用作評價實際制冷循環(huán)完善程度的指標(biāo)。通常將工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)的制 冷系數(shù)£與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)£ k之比，稱為該制冷機(jī)循環(huán)的熱力完善度，用符號Y表不'。即： Y = £ / £ k熱力完善度是用來表示制冷機(jī)循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)循環(huán)的程度。它也是制冷循環(huán)的一個 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，但它與制冷系數(shù)的意義不同，對于工作溫度不同的制冷機(jī)循環(huán)無法按其制冷 系數(shù)的大小來比較循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性好壞，而只能根據(jù)循環(huán)的熱力完善度的大小來判斷。以下無正文僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' etude et la recherche uniquementd des fins personnelles; pasd des fins commerciales.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途tojibko AJiHjifoaefTK pTOpMenojib 3yp）加區(qū) oiGyqeHH 兄 ceaoB 周 hhm a o ji >k h biHCn0JIb30BaTbCHB KOMMepHeCKHX