第2章制冷方法

1、第二章第二章 制冷方法制冷方法制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1制冷方法的选择制冷方法的选择2制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析31.1.按制冷工作原理划分按制冷工作原理划分物质相变（固体融化制冷、固体升华制冷、物质相变（固体融化制冷、固体升华制冷、液体汽化制冷液体汽化制冷） 气体膨胀制冷气体膨胀制冷 热电制冷热电制冷 涡流管制冷涡流管制冷 磁制冷磁制冷 其他新型制冷（热声制冷、氦稀释制冷、化学制冷）其他新型制冷（热声制冷、氦稀释制冷、化学制冷）制冷方法分类：制冷方法分类：制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1液体汽化制冷液体汽化制冷：利用液体气化吸热原理。利用液体气化吸热原

2、理。 如：如：蒸汽蒸汽压缩式压缩式制冷制冷 蒸汽蒸汽吸收式吸收式制冷制冷 蒸汽蒸汽吸附式吸附式制冷制冷 蒸汽蒸汽喷射式喷射式制冷制冷 空调用制冷技术属于空调用制冷技术属于普通制冷普通制冷。2.2.按制冷技术的温度划分按制冷技术的温度划分普通制冷普通制冷 120120K(-153)(-153)深度制冷深度制冷 120-20120-20K低温制冷低温制冷 20-0.320-0.3K超低温制冷超低温制冷 0.30.3K统称为低温制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1以以机械能或电能机械能或电能为补偿为补偿 如：如： 蒸气压缩式蒸气压缩式 热电式热电式以以热能热能为补偿为补偿 如：蒸气吸收式如

3、：蒸气吸收式 蒸气喷射式蒸气喷射式 蒸气吸附式蒸气吸附式3.3.按补偿能量的形式（或驱动方式）按补偿能量的形式（或驱动方式）制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1 物理物理方法方法物质相变的吸热效应制冷物质相变的吸热效应制冷1)1)固体融化制冷固体融化制冷 2)2)固体升华制冷固体升华制冷 3)3)液体汽化制冷液体汽化制冷气体膨胀制冷气体膨胀制冷涡流管制冷涡流管制冷热电制冷热电制冷其他形式：热声制冷、磁制冷其他形式：热声制冷、磁制冷 化学化学方法方法制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1相变制冷相变制冷的原理的原理 原理：利用物质由质密态到质稀态的相变时的吸原理：利用物质由质密态到质稀

4、态的相变时的吸热效应达到制冷的目的热效应达到制冷的目的。 固体融化制冷固体融化制冷 固体升华制冷固体升华制冷 液体气化制冷液体气化制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1水的相平衡图水的相平衡图 标准大气压标准大气压101325Pa下，纯水冰下，纯水冰的融化温度为的融化温度为273.15K固体相变（融化和升华）固体相变（融化和升华） 纯水冰融化：纯水冰融化： 融点：融点：00、潜热：、潜热：335kJ/kg335kJ/kg、传热系数与比表面积有关。、传热系数与比表面积有关。 不足之处：只能制取不足之处：只能制取00以上的温度。以上的温度。( (标准大气压下）标准大气压下） 冰盐融化冰盐融

5、化：冰融化吸热冰融化吸热盐溶解吸热盐溶解吸热能制取能制取00以下的温度以下的温度冰盐种类冰盐种类 制冷温度制冷温度 冰盐浓度冰盐浓度 干冰冷却：干冰冷却：三相点：三相点：-56.6 -56.6 ，0.52MPa0.52MPa 三相点以上吸热融化，以下吸热升华，常压下升华温三相点以上吸热融化，以下吸热升华，常压下升华温度为度为-78.5 -78.5 。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1u常用冰、溶液冰或冰盐的融化过程来吸热降温。常用冰、溶液冰或冰盐的融化过程来吸热降温。以一定数量的固体物质作冷源，作用于被冷却对以一定数量的固体物质作冷源，作用于被冷却对象，象，一旦固体全部相变，制冷过程即

6、告结束。所一旦固体全部相变，制冷过程即告结束。所以不能利用固体融化过程来组成制冷循环。以不能利用固体融化过程来组成制冷循环。u近年来，固体相变蓄冷技术在制冷空调中的研究近年来，固体相变蓄冷技术在制冷空调中的研究和应用日益广泛。蓄冷目的在于缓解能量供求双和应用日益广泛。蓄冷目的在于缓解能量供求双方在时间、强度和地点上的不匹配，合理利用能方在时间、强度和地点上的不匹配，合理利用能源和减少环境污染。源和减少环境污染。 制冷剂液体在制冷剂液体在蒸发器蒸发器内与被内与被冷却对象发生热交换，吸收冷却对象发生热交换，吸收热量并汽化。热量并汽化。 低压制冷剂蒸气被低压制冷剂蒸气被压缩机压缩机吸吸入，经压缩后以

7、高压排出。入，经压缩后以高压排出。 压缩机排出的高压蒸气进入压缩机排出的高压蒸气进入冷凝器冷凝器，放出热量传给冷却，放出热量传给冷却介质，凝结成高压液体。介质，凝结成高压液体。 高压液体经高压液体经膨胀阀膨胀阀节流，变节流，变成低压低温的气、液两相混成低压低温的气、液两相混合物，进入蒸发器。合物，进入蒸发器。液体气化制冷液体气化制冷蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1蒸发蒸发升压升压冷凝冷凝降压降压蒸发器：蒸发器：压缩机：压缩机：冷凝器：冷凝器：节流机构：节流机构：最广泛应用的制冷机最广泛应用的制冷机制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1制冷剂回路：制冷剂

8、回路：溶液回路溶液回路（使用的使用的流体为二元溶液）流体为二元溶液）：升压升压蒸发、冷凝、降压蒸发、冷凝、降压液体气化制冷液体气化制冷蒸汽吸收式制冷蒸汽吸收式制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1 工质对的要求：工质对的要求： 两种液体互溶性好，且具有两种液体互溶性好，且具有不同的沸点。不同的沸点。 1.1.发生器发生器 2 2冷凝器冷凝器 3.3.节流阀节流阀 4.4.蒸蒸发皿发皿 5 5吸收皿吸收皿 6.6.节流阀节流阀 7.7.热交换热交换器器 8.8.溶液泵溶液泵制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1 单效制冷机使用能源广泛，单效制冷机使用能源广泛，可以采用各种工业余热，废

9、可以采用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳热，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源能等作为驱动热源 单效制冷机的驱动热源为低单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其品位热源，其COPCOP在在0.5-0.7. 0.5-0.7. 如果具备高品位的热源，应如果具备高品位的热源，应选择直燃机或蒸气双效制冷选择直燃机或蒸气双效制冷机，其机，其COPCOP可达可达1.301.30及以上。及以上。 直燃吸收式溴化锂直燃吸收式溴化锂冷热水机，冷热水机，是直接是直接燃烧天然气、城市燃烧天然气、城市煤气、液化石油气煤气、液化石油气，柴油作能源，以，柴油作能源，以水水/ /溴化锂作介质的溴化锂作介质的冷热源设备

10、。冷热源设备。 压缩式制冷和吸收式制冷比较压缩式制冷和吸收式制冷比较压缩式制冷和吸收式制冷比较压缩式制冷和吸收式制冷比较 提供的能量不同提供的能量不同 蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗热能。耗热能。 吸取制冷剂蒸气的方式不同吸取制冷剂蒸气的方式不同 蒸气压缩式用压缩机吸取此蒸气，吸收式制冷机蒸气压缩式用压缩机吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。 将低压制冷剂蒸气变为高压蒸气方式不同将低压制冷剂蒸气变为高压蒸气方式不同 蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，蒸气压缩式制冷机通过原动机

11、驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器和溶液节流阀完成。和溶液节流阀完成。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1液体气化制冷液体气化制冷吸附式制冷吸附式制冷(a)白天脱附(b)夜间吸附制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1吸附式制冷吸附式制冷 吸附制冷工质对吸附制冷工质对（吸附剂、制冷剂）（吸附剂、制冷剂） 沸石水沸石水 硅胶硅胶水水 活性炭活性炭甲醇甲醇 活性炭活性炭氨氨制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1 压缩式制冷循环压缩式制冷循环 吸收式制冷循环吸收式制冷循环 吸附式制冷循环吸附式制冷循环制冷工质制冷工质双

12、组分工质对双组分工质对固固液工质对液工质对间歇型吸附式制冷系统间歇型吸附式制冷系统regeneratorevaporatordriverfancoilpumpchimneycondensercheckvalveAadsorberexhaustgasinletvaccumvalvenoserinlet locomotiveroofexhaustgasoutletcheckvalveBcheckvalveCnoserinletcabin柴油机烟气余热驱动吸附式制冰机柴油机烟气余热驱动吸附式制冰机 制冷量制冷量: 20 kg ice/h: 20 kg ice/h ( (实际值实际值:3-3.5kW)

13、:3-3.5kW) 135 135 马力柴油机马力柴油机 活性炭活性炭- -甲醇甲醇 双吸附器双吸附器(48kg(48kg活性炭活性炭/ /台台) ) 上海交大设计上海交大设计, ,湖北登湖北登封换热器有限公司制造封换热器有限公司制造吸附制冷的特点吸附制冷的特点 利用各种热能驱动，包括锅炉蒸气、燃油蒸气、利用各种热能驱动，包括锅炉蒸气、燃油蒸气、太阳能和各种废热。太阳能和各种废热。 大量节约用电，消减空调季节电网峰值负荷。大量节约用电，消减空调季节电网峰值负荷。 结构简单，运行部件少。结构简单，运行部件少。 以水、氨作为制冷剂，对环境无害。以水、氨作为制冷剂，对环境无害。制冷方法的分类及原理制

14、冷方法的分类及原理1液体气化制冷液体气化制冷蒸汽喷射式制冷蒸汽喷射式制冷制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1蒸气喷射制冷的特点蒸气喷射制冷的特点 以热能为补偿能量的方式，以热能为补偿能量的方式，可以使用余热、废热；可以使用余热、废热； 没有运动部件，运行可靠，没有运动部件，运行可靠，使用寿命长；使用寿命长； 喷射器工作介质和蒸发器的喷射器工作介质和蒸发器的制冷工质都是水，不存在工制冷工质都是水，不存在工质分离，设备得到简化。质分离，设备得到简化。 主要用于制取主要用于制取2-202-20的冷媒的冷媒水水. . 缺点：所需的工作蒸气的压缺点：所需的

15、工作蒸气的压力高，当工作蒸气压力降低力高，当工作蒸气压力降低时，效率明显下降。时，效率明显下降。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1空气膨胀制冷空气膨胀制冷等熵膨胀等熵膨胀空气制冷机空气制冷机制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1等熵膨胀制冷的等熵膨胀制冷的p-v图和图和T-s图图 pv3214TsT0TC12341 2 绝热压缩绝热压缩 2 3 等压冷却等压冷却3 4 等熵膨胀等熵膨胀4 1 等压吸热等压吸热制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1气体等熵膨胀制冷气体等熵膨胀制冷（布雷顿制冷循环）（布雷顿制冷循环） 高压气体绝热膨胀时，对膨胀机作功，同时气体的高压气体绝热膨胀时，

16、对膨胀机作功，同时气体的温度降低；温度降低； 通常采用空气作为制冷工质，也可以通常采用空气作为制冷工质，也可以COCO2 2或者或者N N2 2等；等； 采用气体吸收显热来实现制冷，由于气体比热容很采用气体吸收显热来实现制冷，由于气体比热容很小，单位容积制冷量很小。小，单位容积制冷量很小。 主要用于飞机机舱空调和获取零下主要用于飞机机舱空调和获取零下70 70 以下的低温以下的低温制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1气体膨胀制冷原理：气体膨胀制冷原理： 采用高压气体膨胀的方采用高压气体膨胀的方法获得低温法获得低温 等熵膨胀制冷（布雷顿制冷循环）等熵膨胀制冷（布雷顿制冷循环） 在膨胀机内等

17、熵膨胀，对外输出功，温度降低。 绝热节流膨胀（林德循环）绝热节流膨胀（林德循环） 经节流阀膨胀，节流前后焓值不变。 等温膨胀制冷（斯特林循环）等温膨胀制冷（斯特林循环） 气体等温膨胀的同时，从外界吸热。 绝热放气制冷（脉管制冷）绝热放气制冷（脉管制冷） 绝热放气，容器内的存留气体温度下降。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1林德循环林德循环T-s图图 林德循环系统图林德循环系统图 定容回热循环定容回热循环/可逆循环可逆循环 （ 斯特林循环）斯特林循环） 制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1绝热放气制冷绝热放气制冷 刚性容器中的高压气体在绝热放气时温度降低刚性容器中的高压气体在绝热放

18、气时温度降低,利用此效用可利用此效用可以制冷。以制冷。 1) G1) G制冷机制冷机 制冷情况：单级制冷情况：单级222277K77K 双级双级 12K12K 三级三级 101077K77K 2) 2) 脉管制冷机脉管制冷机 制冷情况：单级制冷情况：单级 28K28K（法）（法） 23.5K(23.5K(日本日本) ) 多级研发中多级研发中 制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1吉福特麦克马洪（吉福特麦克马洪（G-MG-M）制冷循环）制冷循环 单级单级GM制冷机系统制冷机系统 制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1G-MG-M制冷机工作循环制冷机工作循环n 升压过程升压过程 12 12

19、 n 等压进气过程等压进气过程 23 23 n 绝热放气过程绝热放气过程 3434n 等压排气过程等压排气过程 41 41 单级G-M制冷循环p-V图41ppHVpL23制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1脉管制冷机脉管制冷机 脉管制冷的基本原理是利用高低压气体对脉冲管腔的充脉管制冷的基本原理是利用高低压气体对脉冲管腔的充放气而获得低温的。它实质上是西蒙膨胀制冷的放气而获得低温的。它实质上是西蒙膨胀制冷的种型种型式。式。基本型脉管制冷机结构原理图基本型脉管制冷机结构原理图 制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1热电制冷（温差发电制冷）：热电制冷（温差发电制冷）：利用某种半导体利用某种

20、半导体材料的热电效应材料的热电效应（即帕尔贴效应）（即帕尔贴效应） 。载流子载流子空穴型（空穴型（P P型）：空穴型）：空穴 + +电子型（电子型（N N型）：电子型）：电子 - -载流子在半导体中具有的势能高于在金属中的载流子在半导体中具有的势能高于在金属中的势能势能+-制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1热电制冷热电制冷 制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1热电制冷的特点热电制冷的特点 优点：优点： 不需要工质来实现能量的转移，整个装置没有任何机械运动部件； 体积小、启动快，使用灵活（冷却速度和制冷度可通过调节工作电流实现）； 冷热端可

21、互换。 缺点缺点 热电制冷的效率低，耗电多，半导体器件价格高，不适宜大规模用冷场合；制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1热电制冷的应用场合热电制冷的应用场合 不宜大规模和大制冷量使用。由于它的灵活性强不宜大规模和大制冷量使用。由于它的灵活性强，简单方便冷热切换容易，非常适宜于微型制冷，简单方便冷热切换容易，非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场合，如下：领域或有特殊要求的用冷场合，如下： 空间探测飞机上的科学仪器 电子仪器和医疗机械的制冷装置 手提式冰箱，核潜艇的空调装置制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1涡流管制冷涡流管制冷 19311931年兰克发现旋风分离器中旋转的空气流

22、具有年兰克发现旋风分离器中旋转的空气流具有低温。低温。 19331933年年RanqueRanque发明了一种装置，使得发明了一种装置，使得压缩空气压缩空气产产生涡流、并将气体分成冷热两部分。该装置称为生涡流、并将气体分成冷热两部分。该装置称为涡流管，又叫兰克管。涡流管，又叫兰克管。 涡流管是使压缩气体产生涡流运动并分离成冷、涡流管是使压缩气体产生涡流运动并分离成冷、热两部分，其中冷气流用来制冷。热两部分，其中冷气流用来制冷。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1涡流管装置的结构涡流管装置的结构 由喷嘴、涡流室、孔板、管子喷嘴、涡流室、孔板、管子和控制阀控制阀组成。涡流室将管子分冷端和热端

23、两部分。孔板在涡流室与冷端管子之间，热端管子出口处装控制阀。管外为大气，喷嘴沿涡流室切向布置。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1涡流管制冷的特点涡流管制冷的特点 机构简单，没有运动部件，操作方便；机构简单，没有运动部件，操作方便； 体积小、重量轻；体积小、重量轻； 制冷温度低；制冷温度低； 启动时间短；启动时间短； 工质廉价易得；工质廉价易得； 噪声大、效率低，应用受到限制；噪声大、效率低，应用受到限制； 适用于空间较小容易获得压缩空气的场合。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1热声制冷热声制冷 热声效应热声效应(Thermoacoustic Effect) 声波在空气中传播时会

24、产生压力及位移的波动。声波的传播也会引起温度的波动。当声波所引起的压力、位移及温度的波动与一固体边界相作用时，就会发生明显的声波能量与热能的转换，这就是热声效应。制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理11986年，Hofler在他的博士论文中设计并制作了一实验热声制冷机。这是世界上第一台有效的热声制冷机，它以扬声器驱动发声，在3W的热负荷下，其制冷系数达到卡诺系数的12%，制冷温度可达 -50。 热声制冷原型机展出热声制冷原型机展出磁制冷磁制冷 磁制冷是在顺磁体绝热去磁过程中获得冷效应的。磁制冷是在顺磁体绝热去磁过程中获得冷效应的。低温磁制冷（以下）低温磁制冷（以下）磁制磁制冷卡诺循环是由以

25、下四个过程组冷卡诺循环是由以下四个过程组成：成：: :等温磁化（排放热量）等温磁化（排放热量）: :绝热退磁（温度降低）绝热退磁（温度降低）: :等温退磁（吸收热量等温退磁（吸收热量制冷）制冷）: :绝热磁化（温度升高）绝热磁化（温度升高）制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理112：等：等温磁化温磁化（排热）（排热）23：等：等磁场过程磁场过程（温度降（温度降低）低）34：等温退磁（吸热制冷）：等温退磁（吸热制冷）41：等磁过：等磁过程（温度上升）程（温度上升）高温磁制冷高温磁制冷 （20K以上）以上）制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1电化学制冷电化学制冷 利用化学反应伴随的热效应

26、也可以制冷利用化学反应伴随的热效应也可以制冷负极板上发生氧化反应负极板上发生氧化反应 放热放热正极板上发生还原反应正极板上发生还原反应 吸热吸热制冷的方式方法很多；任何伴随有吸热的物制冷的方式方法很多；任何伴随有吸热的物理现象原则上都有可能用来制冷理现象原则上都有可能用来制冷本书主要讲蒸汽压缩式、吸收式制冷方式本书主要讲蒸汽压缩式、吸收式制冷方式制冷方法的分类及原理制冷方法的分类及原理1 合适的制冷温度和制冷量范围合适的制冷温度和制冷量范围 消耗能量的形式消耗能量的形式 运行安全性和可靠性运行安全性和可靠性 环境保护环境保护 系统初投资系统初投资 运行管理费用运行管理费用制冷方法的选择制冷方法

27、的选择2制冷及制冷机种类耗能形式适应温度范围单机制冷量kW安全性主要用途相变制冷蒸气压缩式机械、电能-140以上0.1235000工质相关广泛用于工、农业及民用生活各领域溴化锂吸收式热能0以上3.57000高各种工业和民用空调或工艺低温水氨吸收式-65以上107000中化工工艺过程吸附式-30以上高空调和冰箱膨胀制冷空气制冷机机械、电能-150以上0.0005高人工气候室或空调气体回热式机械、电能-100-2530.0005高液化、红外技术等涡流管制冷高速或高压流体-70以上小冷量高微型制冷等热电制冷电能-120以上0.0013489高医用和仪器用、军事装备绝热去磁制冷电能-273-80高超低

28、温制冷工程各种制冷方法及其特点各种制冷方法及其特点 从从热力学角度热力学角度，制冷系统是利用逆向循环，制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统；的能量转换系统； 按照按照补偿能量的方式补偿能量的方式，归纳为两大类，以，归纳为两大类，以机械能或电能为补偿和以热能为补偿的。机械能或电能为补偿和以热能为补偿的。前者如蒸气压缩式、热电式制冷；后者如前者如蒸气压缩式、热电式制冷；后者如吸收、蒸气喷射、吸附式制冷机等。吸收、蒸气喷射、吸附式制冷机等。制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3机械或电驱动制冷机机械或电驱动制冷机制冷系数制冷系数热能驱动制冷机热能驱动制冷机热力系数热力系数。1.1.性能系数性能系

29、数COP(Coefficience of Performance)COP(Coefficience of Performance)制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3动力装置和制冷装置工作原理比较动力装置和制冷装置工作原理比较 a-a-动力循环动力循环 b-b-制冷循环制冷循环2.2.逆卡诺循环（制冷循环）逆卡诺循环（制冷循环）制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析31 1）实现逆卡诺循环必须具备的条件）实现逆卡诺循环必须具备的条件：高、低温热源温度恒定；高、低温热源温度恒定；工质与外界热源之间无传热温差；工质与外界热源之间无传热温差；工质流经各个设备时无内部不可逆损失；工质流经各个设

30、备时无内部不可逆损失；必要设备是压缩机、冷凝器、必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机膨胀机和蒸和蒸发器。发器。制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3（1 1）绝热压缩）绝热压缩(1(12)2)：T T0 0升至升至T Tk k，外界输入功，外界输入功w w；（2 2）等温冷凝）等温冷凝(2(23)3)：在等温：在等温T Tk k向高温热源放出向高温热源放出q qk k；（3 3）绝热膨胀）绝热膨胀(3(34)4)：T Tk k降至降至T T0 0，膨胀机输出功，膨胀机输出功w we e；（4 4）等温蒸发）等温蒸发(4(41)1)：等温：等温T T0 0吸收低温热源中吸收低温热源中q q0 0

31、。 2 2）逆卡诺循环的热力过程：）逆卡诺循环的热力过程：制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3制冷系数大小只取决于两个热源的温度；制冷系数大小只取决于两个热源的温度；T0 或或Tk 4 4）结论：）结论：v逆卡诺循环难以实现逆卡诺循环难以实现 ：u无温差的传热过程难以实现；无温差的传热过程难以实现；u膨胀机等熵膨胀不经济；膨胀机等熵膨胀不经济；u湿压缩不利于压缩机正常工作湿压缩不利于压缩机正常工作tKFQ制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析33.3.机械机械( (电电) )能驱动的制冷循环能驱动的制冷循环 由热力学第二定律，在两由热力学第二定律，在两个个恒温热源恒温热源间工作的间工作

32、的可逆机可逆机，一个循环的熵增等于零，即一个循环的熵增等于零，即则有则有：100010QTTWTTaaT由热力学第一定律有由热力学第一定律有 0QQWa制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3100010QTTWTTaaT两恒温热源间工作的可逆制冷机，两恒温热源间工作的可逆制冷机，制冷系数制冷系数只与热源温度只与热源温度T Ta a、T T0 0有关，有关，而与制冷机使用的制冷剂性质无关。而与制冷机使用的制冷剂性质无关。实际制冷机制冷系数实际制冷机制冷系数随热源温度的变化趋势与可随热源温度的变化趋势与可逆机是一致的。逆机是一致的。 制冷系数与两热源温度的接近程度有关，制冷系数与两热源温度的接

33、近程度有关，T Ta a与与T T0 0越接近越接近（T Ta a / /T T0 0越小），则越小），则越大；反之越大；反之越小。越小。制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析300agQQQgaTTT0QQQag4.4.热能驱动制冷循环热能驱动制冷循环 对于以热能驱动的制冷机，制冷机从驱动热源对于以热能驱动的制冷机，制冷机从驱动热源（温度为（温度为Tg）吸收热量）吸收热量Qg作为补偿，完成从低温热作为补偿，完成从低温热源吸热，向高温热源排热的能量转换。源吸热，向高温热源排热的能量转换。热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律则有：则有：000gagagTTQTQTTT制冷循

34、环的热力学分析制冷循环的热力学分析3工作在工作在T Ta a、T T0 0可可逆机械制冷机逆机械制冷机的制冷系数的制冷系数工作在工作在T Ta a、 T Tg g之间的可逆热之间的可逆热机机的热效率机机的热效率gagagTTTTTTQQ000制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析3制冷循环的热力学分析制冷循环的热力学分析34.4.热力完善度热力完善度/c/c 热能驱动的制冷机热能驱动的制冷机机械能或电能驱动的制冷机机械能或电能驱动的制冷机 越大，说明循环越好，热力学的不可逆损失越小；越大，说明循环越好，热力学的不可逆损失越小；越小，则说明循环中热力学不可逆损失越大。越小，则说明循环中热力学不可逆损失越大。 工作于工作于相同温度相同温度的实际制冷循环的制冷系数与逆的实际制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环制冷系数的