11-1  逆向卡诺循环

逆向卡诺循环的t-s图

    在一定的冷库度及环境度下工作的最简单的制冷循环是逆向卡诺循环。如图所示，逆向卡诺由四个过程组成：绝热膨胀过程1-2，度降低至冷库度t2；定吸热过程2-3，从低物体吸热；绝热压缩过程3-4，度升高至环境度t1，定放热过程4-1，向环境放热。循环中系统消耗净功 ，从冷库中的低物体吸热q2，而向度较高的环境放热 。

定吸热过程2-3中，工质从冷库中吸取的热量

q2＝t2(s3－s2 )

定放热过程4-1中，工质向环境放出的热量

＝t1(s4－s1 )

循环中消耗的净功

w0=q1-q2

    制冷系数（制冷性能系数）ε—从低物体吸收的热量与所消耗的净功之比，是描述制冷循环的工作有效程度的评价指标，即

逆向卡诺循环的制冷系数可表示为

根据此式，逆向卡诺循环所消耗的净功可表示为

可见，在一定的环境度t1的条件下，冷库的度t2越低，逆向卡诺循环的制冷系数就越小，循环消耗的净功就越大。反之，冷库的度t2 稍高一些，制冷系数就可以大一些，而循环消耗的净功就可小一些。上述结论，对各种制冷循环有重要的指导意义。因此，在保证必须的冷冻条件的情况下，为了避免无谓地消耗过多的机械功，制冷装置的冷库度应该尽量地接近环境度。

     

    热泵的理想循环也是制冷循环，但热泵用于供热时，其工作的有效程度，常采用供热系数作为评价指标。供热系数的定义式为

实际制冷装置并不是按逆向卡诺循环工作的，而是根据制冷装置所采用的工质性质，按不同的制冷循环工作。

 

压焓图

在制冷工程中，最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。该图纵坐标是绝对压力的对数值lgp(图中所表示的数值是压力的绝对值)，横坐标是比焓值h。
  1、临界点K和饱和曲线
  临界点K为两根粗实线的交点。在该点，制冷剂的液态和气态差别消失。
  K点左边的粗实线Ka为饱和液体线，在Ka线上任意一点的状态，均是相应压力的饱和液体；K点的右边粗实线Kb为饱和蒸气线，在Kb线上任意一点的状态均为饱和蒸气状态，或称干蒸气。
  2、三个状态区
  Ka左侧——过冷液体区，该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温度；
  Kb右侧——过热蒸气区，该区域内的蒸气温度高于同压力下的饱和温度；
  Ka和Kb之间——湿蒸气区，即气液共存区。该区内制冷剂处于饱和状态，压力和温度为一一对应关系。
  在制冷机中，蒸发与冷凝过程主要在湿蒸气区进行，压缩过程则是在过热蒸气区内进行。
  3、六组等参数线
  （1）等压线：图上与横坐标轴相平行的水平细实线均是等压线，同一水平线的压力均相等。
  （2）等焓线：图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线，凡处在同一条等焓线上的工质，不论其状态如何焓值均相同。
  （3）等温线：图上用点划线表示的为等温线。等温线在不同的区域变化形状不同，在过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直；在湿蒸气区却是与横坐标轴平行的水平线；在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。
  （4）等熵线：图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。制冷剂的压缩过程沿等熵线进行，因此过热蒸气区的等熵线用得较多，在lgp-h图上等熵线以饱和蒸气线作为起点。
  （5）等容线：图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。与等熵线比较，等比容线要平坦些。制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容值。
  （6）等干度线：从临界点K出发，把湿蒸气区各相同的干度点连接而成的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区。
  上述六个状态参数（p、t、v、x、h、s）中，只要知道其中任意两个状态参数值，就可确定制冷剂的热力状态。在lgp-h图上确定其状态点，可查取该点的其余四个状态参数