* E; l/ X5 g1 x( C 逆卡诺制冷循环 5 t! B* c. j* p
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:
2 q8 J: b r6 O% D C$ v 图1 逆卡诺循环 , Z8 X5 U/ i& G& y% _) U, u
劳伦茨循环 G5 |* [/ v8 M/ O d( d8 t( w. P
' U' y! v, N' P$ F6 x8 I! x 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。
0 m& B6 V9 X' T6 @, h7 o8 E6 R 图2 劳仑兹循环
& l" g2 m0 j( { S- s7 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 ( t, B# ?/ @' V4 @0 s
(1)
- F. \5 _- ?1 \# e4 s! m (2)
$ d* U8 H9 D4 l. F. t 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 ! g( V6 x1 b6 r) m E: z8 I
(3) ; V: f. z0 {! N$ h" s% a
即相当于工作在T0m,Tm 之间的逆卡诺循环的制冷系数。 % B: ]8 Z& X$ ~4 n$ r n X8 H
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。
) w( d: I2 n6 V( z 单级蒸气压缩混合工质制冷循环 + b! A, T: M" U: p/ {+ g
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。
2 |, N# d7 }: ?7 g3 y$ u 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。 ( q* F2 w* E) O! U! D" e
图3 变温热源时逆卡诺循环 " s3 K. P+ Z9 x P* p6 }
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。 1 s( h& F; }8 Y: I; X& \
(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
! S- g' n% f' c 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。 |