工程热力学基础第八章

1、作作 业业8-5工作在工作在300K和和250K之间之间指环境温度和冷库温度之间指环境温度和冷库温度之间1) 作业中制冷剂氟利昂作业中制冷剂氟利昂-12 改为改为HFC134a2) 不用对比两种制冷剂不用对比两种制冷剂3) 不用求火用效率不用求火用效率8-8第八章第八章 制冷（致冷）循环制冷（致冷）循环Refrigeration Cycles动力循环与动力循环与制冷（热泵制冷（热泵)循环循环 制冷制冷Refrigeration循环循环 输入功量（或其他代价），从低输入功量（或其他代价），从低温温热源取热热源取热 动力动力Power循环循环 输入热输入热, ,通过循环输出功通过循环输出功 热泵热

2、泵Heat Pump循环循环 输入功量（或其他代价），向高温输入功量（或其他代价），向高温热用户供热热用户供热 正循环正循环逆循环逆循环逆循环逆循环蒸气压缩制冷空调蒸气压缩制冷空调装置装置制冷循环和制冷制冷循环和制冷系数系数Coefficient of Performance2COPqwT0环境环境T2冷库冷库卡诺逆循环卡诺逆循环222C1202qqTwqqTTq1q2wTsT2T00211TTT0不变不变, T2 CT2不变不变, T0 CReversed Carnot cycle热泵循环和供热热泵循环和供热系数系数Coefficient of Performance1COPqw卡诺逆循环卡

3、诺逆循环1111210CqqTwqqTTwTsT2T00111TTT1不变不变, T0 CT0不变不变, T1 CT1制冷循环种类制冷循环种类 空气压缩制冷空气压缩制冷 压缩制冷压缩制冷 蒸气压缩制冷蒸气压缩制冷 吸收式制冷吸收式制冷制冷循环制冷循环 吸附式制冷吸附式制冷 蒸汽喷射制冷蒸汽喷射制冷 半导体制冷半导体制冷 热声制冷热声制冷,磁制冷磁制冷Vapor-compressionGas compressionAbsorptionRefrigeration Cycle81 空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环冷却水冷却水膨胀机膨胀机压缩机压缩机冷藏室冷藏室冷却器冷却器3214空气压缩制冷循环过程

4、空气压缩制冷循环过程四个四个主要部件；工质：主要部件；工质：空气空气1 2 绝热压缩绝热压缩 p T2 3 等压冷却等压冷却 向环境放热，向环境放热，T3 4 绝热膨胀绝热膨胀 T T1 （冷库）（冷库）4 1 等压吸热等压吸热 T T1理想化处理：理想化处理：理气；理气； 定比热定比热; 可逆可逆pv图和图和Ts图图1 2 绝热压缩绝热压缩2 3 等压冷却等压冷却3 4 绝热膨胀绝热膨胀4 1 等压吸热等压吸热 pv3214TsT2T01234逆勃雷登循环逆勃雷登循环ssppReversed Brayton Cycle2212p14p23p142314COP()()()11qqwqqc TT

5、c TTc TTTTTT制冷系数制冷系数Ts1234112211111111kkkkTpTp空气压缩制冷循环特点空气压缩制冷循环特点 优点：优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。工质无毒，无味，不怕泄漏。 缺点：缺点： 1. 无法实现无法实现 T ， 弊弊蒸气压缩制冷循环的计算蒸气压缩制冷循环的计算Ts12345蒸发器中吸热量蒸发器中吸热量 21514qhhhh冷凝器中放热量冷凝器中放热量 124qhh制冷系数制冷系数 21414212241421()()qhhhhqqqhhhhhhw两个等压，热与功均与焓有关两个等压，热与功均与焓有关 lnlnp p- -h h图图lnlnp p- -h h图及计

6、算图及计算Ts12345lnph123452q1qw21514qhhhh124qhh21421qhhwhh P-h diagram501001502002503003504004505005506006500.010.1110 x=1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1x=0.00.00070.000750.00080.000850.00090.000950.0010.00110.00120.00130.00140.00150.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010.0150.02m3/kg0.0250.030.040.05

7、0.060.070.080.090.10.150.20.30.40.50.60.7m3/kg0.80.91.01.52.02.53.02.4kJ/(kg K)2.32.22.12.0kJ/(kg K)1.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0kJ/(kg K)0.90.80.7250oC240230220210200190180170160150140130120110100908070605040302010t=0-10-20-30-40-50-60 p(MPa)h(kJ/kg)蒸气压缩制冷循环举例蒸气压缩制冷循环举例Ts1234521421qhhwhh 某蒸气压缩制冷循环

8、，某蒸气压缩制冷循环，用氯甲烷作制冷剂，压缩用氯甲烷作制冷剂，压缩机入口为机入口为干饱和蒸气干饱和蒸气，p1=0.177 MPa，经压缩机，经压缩机定熵压缩到定熵压缩到t2=102，p2=0.967MPa，冷凝器出口，冷凝器出口为为饱和液饱和液，再经绝热节流，再经绝热节流至至p1，进入冷库蒸发吸热到，进入冷库蒸发吸热到饱和蒸气完成循环。试求饱和蒸气完成循环。试求该循环的制冷系数。该循环的制冷系数。 蒸气压缩制冷循环举例蒸气压缩制冷循环举例Ts1234521421qhhwhh解：解：根据根据p1=0.177 MPa根据根据p2=0.967 MPat2=102h4=h(p2)h1=h(p1)查表查

9、表h2过冷措施过冷措施Ts12345lnph12345215qhh21421qhhwhh5421whh不变不变45124qhh工程上常用工程上常用 8-3 8-3 热泵热泵Heat pumpq2q2q1q1wwT2T0T0T12qw制冷制冷系数系数制热制热系数系数11qw制冷制冷热泵热泵蒸气压缩式热泵蒸气压缩式热泵装置装置T0房间房间供暖供暖化工化工温度提升温度提升节能节能热泵热泵lnlnp p- -h h图及计算图及计算Ts12345lnph123452q1qw21514qhhhh124qhh12421qhhwhh 8-4 8-4 吸收式制冷循环吸收式制冷循环利用溶液性质利用溶液性质压缩制冷

10、循环压缩制冷循环以消耗以消耗机械功机械功为代价为代价吸收式制冷吸收式制冷以消耗以消耗热量热量为代价为代价溶液溶液 = 溶剂溶剂 + 溶质溶质溶液溶液T溶液溶液T溶剂溶剂吸收吸收溶质溶质的能力的能力溶剂溶剂吸收吸收溶质溶质的能力的能力溶液溶液浓度浓度溶液溶液浓度浓度氨（溶质）氨（溶质） + 水（溶剂）水（溶剂）溶液溶液 溴化锂（溶剂）溴化锂（溶剂） + 水（溶质）水（溶质）溶液溶液 absorption refrigerationabsorbentAmmonia（NH3）Refrigerant吸收式制冷循环示意吸收式制冷循环示意图图 循环性能系数循环性能系数PHLRWQQCOP)(吸收式制冷循环实体吸收式制冷循环实体图图吸收式制冷循环管路吸收式制冷循环管路图图吸收式制冷循环特点吸收式制冷循环特点用于大型用于大型 空调、中央空调。空调、中央空调。优点：优点：直接利用热能直接利用热能可用低品质热可用低品质热缺点：缺点：设备体积大，启动时间长设备体积大，启动时间长环境