6 e. J5 p. H0 ^ x- D0 I- g 逆卡诺制冷循环
0 l W2 t6 d9 v: l4 _8 _, n" H, t 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: 3 N1 R1 D+ O, U/ K( ~9 ?
图1 逆卡诺循环
' L* }5 a; g+ N. f0 k! ?5 ~ { 劳伦茨循环
1 M3 h" j, x9 w5 |3 _ 7 M5 c( a- H" [1 W) P4 l, Z' x. Q
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。
9 U3 K2 }) W" o# }2 b1 ^ 图2 劳仑兹循环
9 \( X+ [" U1 c* ^$ a, _5 [# S 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
. r+ O; u9 Q6 u0 a4 H7 X$ d (1)
( u3 G+ F/ Y/ Q, I* u7 ^, f (2) + ?/ |9 Z% Q! {- |2 X! F
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 t4 l$ x2 l0 _7 W8 m (3) 1 u! d9 {& _2 G' m
即相当于工作在T0m,Tm 之间的逆卡诺循环的制冷系数。
6 X* E* }' ^, l' B1 V 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。
5 w8 {0 @( d8 L# K. a% z 单级蒸气压缩混合工质制冷循环 ' k( n; R) D6 S ^
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。 0 ~/ Z4 R _0 O, [
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。
' `- i# Y/ Q3 |! K, m/ Q/ f1 V# _+ Q 图3 变温热源时逆卡诺循环 ' y* x7 {2 x h/ W4 C# O
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。
* y2 b, \& ^4 D% X5 O (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
7 H/ q. i' q8 @- l2 F) Z 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。 |