蒸气压缩式制冷的整个循环分四个步骤:
压缩、冷凝、节流、蒸发
蒸气压缩式制冷理论循环的主要特征:
等熵压缩、高压冷凝、等焓节流、低压蒸发
冷凝和蒸发过程这里先不阐述,着重介绍等焓节流和等熵压缩
1等焓节流
1、焓
是一种能量,用来表明制冷剂所处状态的热力状态参数,它表示制冷剂所具有总能量的大小;即:
制冷剂的焓等于制冷剂内能与外能的总和(H=U pV)。
焓用符号“h”或“i”表示,单位是“J/kg”或“kJ/kg”。
在热力学中,焓的物理意义是指在特定温度下物质所含有的热量。
在制冷过程中,制冷工质在系统中流动时,其内能和外功总是同时出现的,所以,引入“焓”这个状态参数,可以使热力计算得到简化:
dQ =dh(式中Q为热量、h为焓、d为变量)
焓是状态参数,只与系统的初、终状态有关而与过程无关。
例如:某一制冷剂由状态1(含热量为h1)通过吸热变化为状态2(含热量为h2),那么,其在吸热过程中所吸收的热量(热变量)dQ就是吸热前与吸热后两个状态点的焓差;
即:dQ = h2– h1,而与吸热的过程没有关系。
2、制冷系统热力计算——焓的使用
上图为某制冷系统的压焓图,再来看看这些状态点的参数:
那么制冷系统的单位制冷量我们就可以算出来了:
Q0=h1-h4=467.5-265.7=201.8 kj/kg;
如果有了制冷剂的流量,我们就可以计算出制冷系统的制冷量了。
1等熵压缩
1、熵
是一种用来表明制冷剂所处状态的热力状态参数,用符号“s”表示,单位“J/kg·K”或“kJ/kg·K”。
熵所描述的是在某一温度条件下制冷剂所具有的热量。
当制冷剂吸收热量时,熵值增大;
制冷剂放出热量时,熵值减小;
制冷剂既不吸热也不放热,熵值就不会变化。
压缩机在压缩的过程,是制冷剂从低压到高压的过程,此时的制冷剂既不吸热也不放热,所以压缩机的压缩过程是一个等熵压缩的过程。
制冷剂在状态变化过程中吸收或放出的热量“dQ”和此时制冷剂的热力学温度“T”的比值,就是熵的变化量,即:
ds =dQ/T = s2 – s1 那么:dQ =ds·T =(s2 – s1)T
也就是说,物质吸收或放出的热量,等于物质的热力学温度和熵的变化量的乘积。
2、制冷系统温-熵图: T-S 图
制冷系统热力循环在T-S 图上的表示:
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