工程热力学-制冷循环.ppt

1 4 2 3 T1 T2 12 1逆向卡诺循环 T s 第十二章制冷循环 热力学第二定律表述 热不可能自动地不付代价地从低温物体传向高温物体 1 Refrigerator WARMenvironment 制冷循环 从冷库取出热量并输送到环境中 使冷库温度始终低于环境温度 制冷示意图 R COLDRefrigeratedspace 热泵供暖循环 从环境提取热量并输送到暖 其效果就是维持暖房温度始终高于环境温度 Warmhouse 2 Heatpump HP COLDenvironment 1 4 2 3 T1 T2 T s T0 制冷循环 热泵循环 制冷量q2 耗净功w0 耗净功w0 吸热量q2 供热量q1 3 制冷循环与热泵循环的比较 s T 1 4 2 3 T2 T s T0 制冷量q2 耗净功w0 4 制冷循环的计算内容 制冷量 1kg制冷剂从低温物体吸收的热量 循环放热量 循环耗净功 制冷系数 制冷系数 卡诺制冷系数 表达式 制冷循环的计算 卡诺制冷系数 结论 1 逆向卡诺循环的制冷系数只与热源和冷源的温度有关 而与工质的性质无关 2 当环境温度一定 制冷系数只与被冷却物体的温度有关 3 制冷系数可以大于1 也可以小于1 卡诺制冷系数分析 T2是高好还是低好 T1 T s T0 耗净功w0 吸热量q2 耗净功w0 5 热泵供暖循环的计算 供暖量w0 q2 供暖量 吸热量 循环耗净功 供暖系数 供暖系数 供暖量 循环耗净功 卡诺供暖系数 例题夏季某计算机房内需保持温度在20 计算机散热量为1 5 10 kJ h 外界大气向机房内传热0 1 105kJ h 室外环境温度为35 问所用的制冷空调机所耗的最小电功率是多少 例题 大气传热量0 1 105kJ h 计算机散热量1 5 105kJ h 计算机散热Qj 1 5 10 kJ h 大气传热量Qh 0 1 105kJ h 35 20 例题夏季某计算机机房内需保持20 计算机散热量为1 5 10 kJ h 外界大气向机房内传热0 1 105kJ h 室外环境温度为35 问所用的制冷空调机所耗的最小电功率是多少 解 空调机的制冷量 在给定机房20 和室外35 的范围内 卡诺制冷机的制冷系数最大 所消耗的功率 例题 12 2空气压缩制冷循环 GASREFRIGERATIONCYCLES COLDrefrigeratedspace q2 win wout 空气压缩制冷操作系统简图 Turbine Compressor Heatexchanger Heatexchanger 1 2 3 4 T s T0 TR 空气压缩制冷循环的p v图和T s图 1 2 3 4 p v s s p p 1 空气压缩制冷循环的计算 1 制冷量 制冷剂从低温热源吸收的热量 2 制冷剂放给高温热源的热量 3 制冷循环消耗的净功 4 制冷系数 4 制冷系数 因 得 代入上式 上式表明 增压比越小 制冷系数越大 制冷量呢 续11 1 空气压缩制冷循环的计算 4 4 4 1 2 2 2 3 3 3 T s 增压比对制冷系数的影响 T3 T1 T0 增压比对制冷系数的影响 上式表明 增压比越小 制冷系数越大 但增压比越小循环中单位工质的制冷量也越小 2 4 4 4 1 2 2 2 3 3 3 T s 2 增压比对制冷系数的影响 T3 T1 T0 相同大气温度和冷藏室温度范围内的卡诺逆循环的 制冷系数为 与 知在相同温度范围内 卡诺逆循环的制冷系数最大 比较可 2 1 2 3 4 4 4 8 7 5 6 6 2 T T2 T1 T0 s 3 具有回热的空气压缩制冷循环 具有回热的空气压缩制冷循环的T s图 单位制冷量不变 而 采用叶轮式压气机后气体流量增大 8 Turbine 1 4 Regenerator 1 具有回热的空气压缩制冷装置系统图 7 6 5 q2 具有回热的空气压缩制冷装置系统图 Compressor Heatexchanger q1 Heatexchanger WARMenvironment COLDrefrigeratedspace 1 2 3 4 8 7 5 6 T T2 T1 T s 2 具有回热的空气压缩制冷循环的计算 制冷量 放热量 耗净功 制冷系数 制冷量 放热量 耗净功 制冷系数 具有回热的空气压缩制冷循环的计算 1 2 3 4 8 7 5 6 2 T T2 T1 T s 4 有回热与无回热两循环的比较P258 理论循环的比较 实际循环的比较 制冷量 具有回热的空气压缩制冷循环的计算 制冷系数 制冷量 增压比 制冷系数 增压比 2 1 T 4 s d b a 12 3蒸汽压缩制冷循环 蒸汽压缩制冷循环T s图 2 T1 T2 1 4 3 lnp h t v x s C 压焓图lnp h图 见P333附图2 P334附图3 12 3蒸汽压缩制冷循环 t 蒸汽压缩制冷装置流程简图 Compressor ExpansionValve 1 2 3 4 Condenser Evaporator q2 q1 Vapor liquidseparator 蒸汽压缩制冷装置流程简图 T 3 2 T2 1 4 s 蒸汽压缩制冷循环的计算 制冷量 放热量 耗净功 制冷系数 冷藏室 过滤器 蒸发器 冷凝器 压缩机 家用冰箱系统图 Pump Condenser Steamboiler 7 1 3 2 4 Jettube Mixingchamber Expansionvalve 蒸汽引射制冷装置示意图 8 6 Evaporator Diffuser Q2 Q Q1 Compressor 蒸汽喷射制冷装置示意图 5 1 5 3 4 2 8 6 7 T s 蒸汽喷射制冷T s图 热利用系数 蒸汽喷射制冷T s图 3 4 Expansionvalve Valve Pump Heating Evaporator Condenser 氨吸收式制冷原理图 Evaporator Q2 Absorber Q1 Q Q1 Compressor 制冷剂 氨 吸收剂 水 供暖系统示意图 House Evaporator Condenser Expansionvalve Compressor Q2 Win Q1 制冷系统示意图 House Evaporator Condenser Expansionvalve Compressor Q Win Q 12 3空气压缩制冷循环 冷库温度 10 环境温度25 压气机增压比为3 压气机效率为0 82 膨胀机相对内效率为0 84 制冷量为0 8 106kJ h 1 2 3 4 s 2 4 解各点的温度 12 3空气压缩制冷循环 冷库温度 10 环境温度25 压气机增压比为3 压气机效率为0 82 膨胀机相对内效率为0 84 制冷量为0 8 106kJ h 1 2 3 4 s 2 4 解各点的温度 循环空气量 压气机耗功率 膨胀机输出功率 装置耗功率 12 3空气压缩制冷循环 冷库温度 10 环境温度25 压气机增压比为3 压气机效率为0 82 膨胀机相对内效率为0 84 制冷量为0 8 106kJ h 1 2 3 4 s 2 4 解各点的温度 循环空气量 压气机耗功率 膨胀机输出功率 装置耗功率 制冷系数 1 空气压缩制冷装置循环的制冷系数越大 其制冷量越大 2 蒸汽压缩制冷装置中采用节流阀可简化设备 同时增加了制冷量 3 将热量从低温物体传到高温物体 只能靠消耗功才能实现 4 制冷循环与热泵循环的工作原理是相同 工作的温度范围却不同 思考