可逆制冷循环 - 中国制冷网行业论坛-

可逆制冷循环

逆卡诺制冷循环

　　定义：设有恒温热源和恒温热汇，其温度分别为TL 和TH ，在这两个温度之间的可逆制冷循环是卡诺制冷循环。卡诺制冷循环的原理图如下所示：

图1 逆卡诺循环

劳伦茨循环

　　劳仑兹循环热源的热容量是有限的，在与制冷工质进行热量交换过程中，热源的温度也将发生变化，即被冷却物体（冷源）的温度将逐渐下降，环境介质（热源）的温度将逐渐上升。为了达到变温条件下耗功最小的目的，应使制冷工质在吸、排热过程中其温度也发生变化，而且变化趋势与冷、热源的变化趋势完全一样，使制冷工质与冷、热源之间进行热交换过程中的传热温差始终为无限小，没有不可逆换热损失，另外两个过程仍分别为可逆绝热压缩与可逆绝热膨胀过程，如图2所示。这样， 1-2-3-4-1即为一个变温条件下的可逆逆向循环--劳仑兹循环。显然，实现这一循环所消耗的功为最小，制冷系数达到在给定条件下的最大值。

图2 劳仑兹循环

　　为了表达变温条件下可逆循环的制冷系数，可采用平均当量温度这一概念。若用T0m表示工质的平均吸热温度，用Tm表示工质的平均放热温度，则

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)

　　与的大小分别可用面积41562和23652表示，平均吸热温度 T0m与平均放热温度 Tm就是以熵差为底、面积分别等于41564和23652的矩形的高度。变温情况下可逆循环的制冷系数可表示为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3)

即相当于工作在T0m，Tm 之间的逆卡诺循环的制冷系数。

　　劳伦茨循环如右图所示，循环由两个变温过程和两个等熵过程组成。

单级蒸气压缩混合工质制冷循环

　　制冷机在实际工作过程中，冷却介质和被冷却物体的温度将发生变化，冷凝器和蒸发器中也不可避免地存在因温差传热而引起的不可逆损失。为了减少这种不可逆损失，制冷工质和传热介质之间应保持尽可能小的传热温差。

　　非共沸混合制冷剂在等压下冷凝或蒸发时温度均发生变化，冷凝时温度由Tk 逐渐降低至Tk'，蒸发时温度由T0逐渐升高至T0' ，我们利用这一特性，采用非共沸混合工质就可以达到减少传热温差的目的，如图3所示。极限情况下循环即变为劳仑兹循环。

图3 变温热源时逆卡诺循环

　　非共沸混合制冷剂单级蒸气压缩制冷循环的T-S图及p-h 图如图4所示。它与纯制冷剂循环的区别仅在于制冷剂在冷凝和蒸发晨温度在不为断地变化。

　　　　　　　　　　　
(a)T-S图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)p-h图
图4 非共沸混合制冷剂单级蒸汽压缩制冷循环的T-S图及p-h图

　　采用非共沸混合工质不仅可以达到节能，而且可以扩大温度使用范围。