逆卡諾循環(huán)理論

在逆卡諾循環(huán)理論中間，要提高空調(diào)制冷系數(shù)就只有以下二招：

1.提高壓機效率，從上面推導(dǎo)可以發(fā)現(xiàn)小型空調(diào)理論上只存在效率提高空間19%；大型螺桿水機效率提高空間9%。

2.膨脹功損失與內(nèi)部摩擦損失（所謂內(nèi)部不可逆循環(huán)）：其中減少內(nèi)部摩擦損失幾乎沒有空間與意義。在我們songrui版主的液壓馬達沒有問世之前，解決膨脹功損失的唯一方法是采用比容大的制冷劑，達到減少輸送質(zhì)量的目的。如R410A等復(fù)合冷劑由于比容較R22大，使膨脹功損失有所減少，相對提高了制冷系數(shù)。但是就目前情況看通過采用比容大的制冷劑，制冷系數(shù)提高空間不會超過6%。（極限空間12%）

卡諾循環(huán)是由四個循環(huán)過程組成，兩個絕熱過程和兩個等溫過程。它是1824年N.L.S.卡諾（見卡諾父子）在對熱機的最大可能效率問題作理論研究時提出的?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣、磨擦等損耗。為使過程是準靜態(tài)過程，工作物質(zhì)從高溫熱源吸熱應(yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱應(yīng)是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機叫做卡諾熱機。

卡諾進一步證明了下述卡諾定理：①在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切可逆熱機的效率都相等 ，與工作物質(zhì)無關(guān)，其中T1、T2分別是高溫和低溫熱源的絕對溫度。②在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切不可逆熱機的效率不可能大于可逆卡諾熱機的效率?？赡婧筒豢赡鏌釞C分別經(jīng)歷可逆和不可逆的循環(huán)過程。

卡諾定理闡明了熱機效率的限制，指出了提高熱機效率的方向（提高T1、降低T2、減少散熱、漏氣、摩擦等不可逆損耗，使循環(huán)盡量接近卡諾循環(huán)），成為熱機研究的理論依據(jù)、熱機效率的限制、實際熱力學(xué)過程的不可逆性及其間聯(lián)系的研究，導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律的建立。

在卡諾定理基礎(chǔ)上建立的與測溫物質(zhì)及測溫屬性無關(guān)的絕對熱力學(xué)溫標，使溫度測量建立在客觀的基礎(chǔ)之上。此外，應(yīng)用卡諾循環(huán)和卡諾定理，還可以研究表面張力、飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系及可逆電池的電動勢等。還應(yīng)強調(diào)，卡諾定理這種撇開具體裝置和具體工作物質(zhì)的抽象而普遍的理論研究，已經(jīng)貫穿在整個熱力學(xué)的研究之中。

逆卡諾循環(huán)奠定了制冷理論的基礎(chǔ)，逆卡諾循環(huán)揭示了空調(diào)制冷系數(shù)（俗稱EER或COP）的極限。一切蒸汽壓縮式制冷都不能突破逆卡諾循環(huán)。

根據(jù)逆卡諾循環(huán)基本原理：

低溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹機構(gòu)節(jié)流處理后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊簯B(tài)制冷劑，進入空氣交換機中蒸發(fā)吸熱，從空氣中吸收大量的熱量Q2；

蒸發(fā)吸熱后的制冷劑以氣態(tài)形式進入壓縮機，被壓縮后，變成高溫高壓的制冷劑（此時制冷劑中所蘊藏的熱量分為兩部分：一部分是從空氣中吸收的熱量Q2，一部分是輸入壓縮機中的電能在壓縮制冷劑時轉(zhuǎn)化成的熱量Q1；

被壓縮后的高溫高壓制冷劑進入熱交換器，將其所含熱量（Q1 Q2）釋放給進入熱換熱器中的冷水，冷水被加熱到60℃直接進入保溫水箱儲存起來供用戶使用；

放熱后的制冷劑以液態(tài)形式進入膨脹機構(gòu)，節(jié)流降壓......如此不間斷進行循環(huán)。

冷水獲得的熱量Q3=制冷劑從空氣中吸收的熱量Q2 驅(qū)動壓縮機的電能轉(zhuǎn)化成的熱量Q1， 在標準工況下：Q2=3.6Q1,即消耗1份電能，得到4.6份的熱量。

它由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。假設(shè)低溫熱源（即被冷卻物體）的溫度為T0，高溫熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度為Tk，則工質(zhì)的溫度在吸熱過程中為T0， 在放熱過程中為Tk， 就是說在吸熱和放熱過程中工質(zhì)與冷源及高溫熱源之間沒有溫差，即傳熱是在等溫下進行的，壓縮和膨脹過程是在沒有任何損失情況下進行的。其循環(huán)過程為：

首先工質(zhì)在T0下從冷源（即被冷卻物體）吸取熱量q0，并進行等溫吸熱4-1，然后通過絕熱壓縮1-2，使其溫度由T0升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度Tk, 再在Tk下進行等溫放熱2-3，并向環(huán)境介質(zhì)（即高溫熱源）放出熱量qk, 最后再進行絕熱膨脹3-4，使其溫度由Tk 降至T0即使工質(zhì)回到初始狀態(tài)4，從而完成一個循環(huán)。

對于逆卡諾循環(huán)來說：

q0=T0(S1-S4）

qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4）

w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4）

則逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)εk 為：T0/(Tk-T0)　由上式可見，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，只取決于冷源（即被冷卻物體）的溫度 T0 和熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度 Tk；降低 Tk，提高 T0 ，均可提高制冷系數(shù)。此外，由熱力學(xué)第二定律還可以證明：“在給定的冷源和熱源溫度范圍內(nèi)工作的逆循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高”。任何實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。

總上所述，理想制冷循環(huán)應(yīng)為逆卡諾循環(huán)。而實際上逆卡諾循環(huán)是無法實現(xiàn)的，但它可以用作評價實際制冷循環(huán)完善程度的指標。通常將工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)ε與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)εk之比，稱為該制冷機循環(huán)的熱力完善度，用符號η表示。即： η=ε/εk。

熱力完善度是用來表示制冷機循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)循環(huán)的程度。它也是制冷循環(huán)的一個技術(shù)經(jīng)濟指標，但它與制冷系數(shù)的意義不同，對于工作溫度不同的制冷機循環(huán)無法按其制冷系數(shù)的大小來比較循環(huán)的經(jīng)濟性好壞，而只能根據(jù)循環(huán)的熱力完善度的大小來判斷。 2100433B

逆卡諾循環(huán)奠定了制冷理論的基礎(chǔ)，逆卡諾循環(huán)揭示了空調(diào)制冷系數(shù)（俗稱EER或COP）的極限。一切蒸發(fā)式制冷都不能突破逆卡諾循環(huán)。

逆卡諾循環(huán)是由四個循環(huán)過程組成，絕熱壓縮、等溫壓縮、絕熱膨脹、等溫膨脹。

假設(shè)低溫熱源（即被冷卻物體）的溫度為T₀，高溫熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度為T_k，則工質(zhì)的溫度在吸熱過程中為T₀，在放熱過程中為T_k，就是說在吸熱和放熱過程中工質(zhì)與冷源及高溫熱源之間沒有溫差，即傳熱是在等溫下進行的，壓縮和膨脹過程是在沒有任何損失情況下進行的。其循環(huán)過程為：首先工質(zhì)在T₀下從冷源（即被冷卻物體）吸取熱量q₀，并進行等溫膨脹4-1，然后通過絕熱壓縮1-2，使其溫度由T₀升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度T_k，再在T_k下進行等溫壓縮2-3，并向環(huán)境介質(zhì)（即高溫熱源）放出熱量qk，最后再進行絕熱膨脹3-4，使其溫度由T_k 降至T₀即使工質(zhì)回到初始狀態(tài)4，從而完成一個循環(huán)。

第一章 緒論

1.1 概述

1.2 實現(xiàn)制冷的途徑

1.3　制冷技術(shù)的應(yīng)用

第二章　蒸氣壓縮式制冷的熱力學(xué)原理

2.1　蒸氣壓縮式制冷的基本系統(tǒng)

2.2　制冷劑種類

2.3　制冷劑的熱力參數(shù)圖表

2.4　制冷量與制冷系數(shù)

2.5　理想制冷循環(huán)——逆卡諾循環(huán)

2.6　蒸氣壓縮式制冷的飽和循環(huán)

2.7　飽和循環(huán)與逆卡諾循環(huán)的比較

2.8　節(jié)流前過冷對制冷循環(huán)的影響

2.9　吸汽過熱對制冷循環(huán)的影響

2.10　實際循環(huán)

2.11　雙級壓縮制冷循環(huán)和復(fù)疊式制冷循環(huán)

2.12　熱泵循環(huán)

習題與思考題

參考文獻

第三章　制冷壓縮機

3.1　往復(fù)式壓縮機的工作原理

3.2　往復(fù)式壓縮機的容積效率與制冷量

3.3　往復(fù)式壓縮機的功率

3.4　往復(fù)式壓縮機的特性

3.5　往復(fù)式壓縮機的構(gòu)造

3.6　往復(fù)式壓縮機的種類及簡介

3.7　螺桿式壓縮機的構(gòu)造與工作過程

3.8　螺桿式壓縮機的制冷量與功率

3.9　螺桿式壓縮機的能量調(diào)節(jié)

3.10　單螺桿式壓縮機

3.11　滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機

3.12　渦旋式壓縮機

3.13　離心式壓縮機的構(gòu)造與特點

3.14　離心式壓縮機的壓縮過程

3.15　離心式壓縮機的特性與調(diào)節(jié)

習題與思考題

參考文獻

第四章　冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流機構(gòu)

4.1　冷凝器的種類及特點

4.2　冷凝器的選擇計算

4.3　冷凝器內(nèi)傳熱過程的分析

4.4　蒸發(fā)器的種類及特點

4.5　蒸發(fā)器的選擇計算

4.6　蒸發(fā)器內(nèi)傳熱過程的分析

4.7　常見的放熱系數(shù)計算公式

4.8　節(jié)流機構(gòu)

習題與思考題

參考文獻

第五章　制冷劑與載冷劑

5.1　制冷劑的熱力學(xué)性質(zhì)

5.2　制冷劑的其他性質(zhì)

5.3　氯氟烴（CFC）類制冷劑對環(huán)境的影響及對策

5.4　常用制冷劑的主要性質(zhì)及應(yīng)用范圍

5.5　載冷劑

習題與思考題

參考文獻

第六章　制冷劑系統(tǒng)及輔助設(shè)備

6.1　制冷劑系統(tǒng)的典型流程

6.2　制冷劑系統(tǒng)中的輔助設(shè)備

6.3　潤滑油分離設(shè)備和系統(tǒng)

6.4　不凝性氣體分離器與系統(tǒng)

6.5　安全設(shè)備

6.6　制冷劑管路的管徑的確定

6.7　制冷劑管路的設(shè)計原則

6.8　冷卻水系統(tǒng)

6.9　制冷量輸送系統(tǒng)

習題與思考題

參考文獻

第七章 制冷系統(tǒng)的自動控制與運行調(diào)節(jié)

7.1　制冷系統(tǒng)的自動閥門

7.2　制冷系統(tǒng)的控制器

7.3　蒸發(fā)器的自動調(diào)節(jié)

7.4　壓縮機的自動調(diào)節(jié)

7.5　冷凝器的自動調(diào)節(jié)

7.6　制冷系統(tǒng)的自動安全保護

7.7　制冷系統(tǒng)的故障分析

習題與思考題

第八章　溴化鋰吸收式制冷

第九章　制冷在空調(diào)中的應(yīng)用

第十章　熱泵

附錄