qc wnet
h2
h1 h4
h3 h1
h4
T2
T1 T4
T3 T1 T4
1
1
1
1
T1 T2
T1
T2 T1
1
T3 T4
定比热—invariable specific heat capacity
12
空气压缩制冷循环特点
• 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。
• 缺点：
一.简介 3
冷却水 2
冷却器
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
空气压缩制冷循环过程
四个主要部件；工质：空气
1 2 绝热压缩 p T 2 3 等压冷却 向环境放热，T
3 4 绝热膨胀 T <T1 （冷库）
4 1 等压吸热 T
T1
理想化处理：①理气； ②定化热; ③ 可逆；
p
3
4
P-v图和T-s图
T
2 3Βιβλιοθήκη 1 42T01 T2
1
v 2 绝热压缩
s
s
2 3 等压冷却 p
3 4 绝热膨胀 s
逆布雷登循环
4 1 等压吸热
p
二.制冷系数—the coefficient of performance(COP)
qc qc
wnet q1 qc
q1 h2 h3
qc h1 h4
wnet h2 h1 h3 h4 h2 h3 h1 h4
T
卡诺逆循环
q1T1
w
C
q1 w
q1 q1 q2
T1 T1 T0
T1不变, T0 εC
T0 qT2 2
T0不变, T1 εC
q1 w q2
s
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小
制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。
商业上常用冷吨来表示。 1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷
冻 水的凝结到（0熔°化C的）冰热所r需=3冷34量k。J/kg
1冷吨=3.86 kJ/s 1美国冷吨=3.517 kJ/s
制冷循环种类
√ 空气压缩制冷
压缩制冷
√ 蒸汽压缩制冷 √ 吸收式制冷
制冷循环
吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
8
§12-2 压缩气体制冷循环
-- Gas-compression refrigeration cycle
工程热力学课件
第十二章 制冷循环
—refrigeration cycle
§12-1 概述
• 动力循环 —正循环 输入热通过循环输出功
• 制冷（热泵)循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），从低温
热源取热
• 热泵循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），向高温
热用户供热、
3
制冷循环和制冷系数
Coefficient of Performance
wnet 40.04kJ / kg
(2) 求有回热时的压力比 据题意，参照教材图12-4，有
T3' 401 .13K T2 293 .15K 且
循环的净功为：
wnet wc wT 148.72kJ / kg 108.68kJ / kg 40.04 kJ / kg
循环的净热量为
qnet q0 qc 108 .52kJ / kg 68.48kJ / kg 40.04 kJ / kg
故循环的制冷系数为：
qc 68.48kJ / kg 1.71
k
压缩机耗功为
wc h2 h1 c p (T2 T1 )
1.005kJ /(kg K) (401.13K 253.15K) 148.72 kJ / kg
膨胀机作出的功为
wT h3 h4 c p (T3 T4 ) 1.005kJ /(kg K) (293.15K 185.01K) 108.68 kJ / kg
14
例：导出以空气为工质的斯特林制冷机的工作系数
解： wnet w12 w34
RgT0
ln
v1 v2
RgTc
ln
v1 v2
Rg
ln
v1 v2
T0
Tc
qc
Tcs34
Tc Rg
ln
v1 v2
qc wnet
Tc T0 Tc
c
三.回热式压缩空气制冷循环 压缩空气制冷，qc较小， 且随π上升，ε下
解： (1)求无回热时的和 据题意，
T1 Tc 253 .15K T3 T0 293 .15K
p2 0.5MPa 5 p1 0.1MPa
1
且由 故 T2 T1
p2 p1
T3 T4
1
1.41
T2 T1 253 .15k 5 1.4 401 .13
k
1
1.41
T4 T3 293.15k 5 1.4 185.01
COP q2
w
T
卡诺逆循环
C
q2 w
q2 q1 q2
T2 T0 T2
T0不变, T2 εC T2不变, T0 εC
TT001环1境 T2 q1 w T0 qT2 2
s
热泵循环和供热系数
Coefficient of Performance
1
COP ' q1
w
T1房间1
T0 T1
1. 无法实现 T ， < C
2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不 能太大， q2 很小。
若(T1-T4)
3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小，
• 使用叶轮式，再回热则可用。
讨论： 1）相同温度的T 0和TC
2） , 但qc
c
Tc T0 Tc
T1 T2 T1
降，为兼顾 Qc及ε，采用大流量叶轮压缩 机 并回热。
16
回热后： 因为 面积12nm1=面积45gk4
所以 qc=面积1mg61 q1=面积34kn3=面积3’5’gm3’
ε相等， π下降
17
例：假定空气进入压气机时的状态为p1=0.1MPa， t1=-20 ℃，在压气机内定熵压缩到p2=0.5MPa， 然后进入冷却器。离开冷却器时空气的温度为 t3=20℃。若tc=-20℃，t0=20℃，空气视为定比 热容的理想气体，κ=1.4。试求：(1)无回热时的制 冷系数及每kg空气的制冷量；(2)若保持不变而采用 回热，理想情况下压缩比是多少?
空气在冷却器中放热量为
q0 h2 h3 c p (T2 T3 ) 1.005kJ /(kg K) (401.13K 293.15K) 108.52 kJ / kg
每kg空气在冷库中的吸热量即为每kg空气的制冷量：
qc h1 h4 cp (T1 T4 ) 1.005kJ /(kg K) (253.15K 185.01K) 68.48 kJ / kg