逆卡诺循环的应用小论文

逆卡诺循环在空气能热泵的应用

[摘要]“空气能”热泵热水技术采用目前最先进的新能源技术。产品利用空气压缩机驱动冷媒进行逆卡诺循环，将大量低品位的热源（空气中的热量）通过压缩机和制冷剂，转变为高品位的可利用热能，将水加热制取生活热水，其输出能量是输入电能3倍以上，被业界誉为第四代热水器。

[关键词]空气能；中央热水；逆卡诺循环

这种新型热水器一般由空气能热泵热水机组、保温水箱、水泵及相应的管道阀门等部分组成。而空气能热泵热水机组一般由压缩机、水侧换热器、空气侧换热器、节流装置、低压储液罐、水路调节阀等部分组成，安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供热水。由于使用环境各方面新型专利技术，该产品不仅安全舒适，而且环保节能，实际使用费仅分别相当于电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，将150升水箱中的水加热到65℃，春秋季节需要消耗2 度电，如果采用低谷电价只需要0.6元钱，这箱贮存的热水足够一家3-5口生活热水之用；如果采用一个水龙头放水洗澡，该热水器可以源源不断供应热水。

工作原理

根据逆卡诺循环基本原理：

低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2；

蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1；

被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用；

放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压......如此不间断进行循环。

冷水获得的热量Q3=制冷剂从空气中吸收的热量Q2+驱动压缩机的电能转化成的热量Q1,在标准工况下：Q2=3.6Q1,即消耗1份电能,得到4.6份的热量。

制冷原理：逆卡诺循环

8世纪，瓦特发明了蒸汽机，人类找到了把热能转变为机械能的具体方法。蒸汽机的问世使人类进入了工业社会，生产力得到快速发展。但当时蒸汽机的效率非常低，一般只能达到5%左右。于是，改进蒸汽机，提高其热效率，就成为许多科学家和工程师毕生追求的目标。法国工程师卡诺就是其中杰出代表。他认为，要想改进热机，只有从理论上找出依据。卡诺从热力学理论的高度着手研究热机效率，设计了两条等温线，两条绝热线构成的卡诺循环（如右图所示）：第一阶段，温度为T1的等温膨胀过程，系统从高温热源T1吸收热量Q1；第二阶段，绝热膨胀过程，系统温度从T1降到T2；第三阶段，温度为T2的等温压缩过程，系统把热量Q2释放给低温热源T2；第四阶段，绝热压缩过程，系统温度从T2升高到T1。他研究的结论，就是人们总结的卡诺定理，其核心内容是：在相同高温热源T1与相同低温

热源T2之间工作的一切可逆卡诺热机（在实现热的动力过程中，不存在任何不是由于体积变化而引起的温度变化的热机），不论用什么工作物质，效率η均为：

而在相同高温热源与相同低温热源之间工作的一切不可逆卡诺热机的效率总小于可逆卡诺热机的效率：

卡诺从理论上论证了热机存在极限和可逆卡诺热机的效率最大，这为改进蒸汽机做出了重大的理论突破，同时为热力学的进一步发展奠定了坚实的基础。

而逆卡诺循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为T k, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为T k, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度T k, 再在T k下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量q k, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由T k降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。

逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。

在逆卡诺循环理论中间，要提高空调制冷系数就只有以下两种方式：

1．提高压机效率，从上面推导可以发现小型空调理论上只存在效率提高空间19%；大型螺杆水机效率提高空间9%。

2．膨胀功损失与内部摩擦损失（所谓内部不可逆循环）：其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在液压马达没有问世之前，解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂，达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大，使膨胀功损失有所减少，相对提高了制冷系数。但是就目前情况看通过采用比容大的制冷剂，制冷系数提高空间不会超过6%。（极限空间12%）

空气能是一种广泛存在、平等给予和能够利用的低品位能源，利用热泵循环提高其能源品位后用于加热生活热水，由于使用一份电能可吸收3份空气能,从而供应4份热能加热热水系统, 因而是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，极具实用价值。此外，空气能热泵热水器从根本上消除了电热水器漏电、干烧以及燃气热水器工作时产生有害气体等安全隐患，克服了太阳能热水器阴雨天不能工作等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等诸多优点。

2 热泵主要应用型式

热泵的主要应用型式

按照热泵系统的热力循环型式，通常将热泵分为如下六类：

1气体压缩式热泵

与蒸汽压缩式系统热泵不同的是，在这类热泵系统中，工作介质的工作区域为过热区。对于气体压缩式热泵系统，目前主要以二氧化碳、湿空气作为工作介质的热泵系统及相关技术，是相关领域研究的两类热点课题。使用湿空气作为工作介质的空调热泵系统及装置，以往主要用于航天方面，例如作为飞机客舱的空气调节用冷、热源设备。对于使用湿空气作为工作介质的空调热泵系统在普通工业或民用建筑环境调节应用的可能性，作者曾经作文探讨。

2吸收式热泵

吸收式热泵是一种利用低品位热源实现将热量从低温热源泵送向高温热源的循环系统。常用的工质对是“水-溴化锂（其中，以溴化锂稀溶液为工质，以溴化锂浓溶液为吸收剂）”、“氨-水（其中，以氨为工质，以水吸收剂）”、“水-氯化钙（其中，以铝化钙稀溶液为工质，以氯化钙浓溶液为吸收剂）”。

3热电式热泵

热电式热泵又称为温差电热泵。它是利用Peltier效应，即当直流电通过了两种不同导体组成的回路时，就会在回路的两个连接端产生温差现象。

热电式热泵具有无运动部件，工作可靠，寿命长，控制调节方便，振动小，噪声低，对环境污染小等特点，但热电堆的成本较高而且效率较低，因而主要用于一些特殊场合。

4太阳能热泵

这种热泵以太阳能集热器作为热源。图3所示的是其中一种方案的太阳能热泵流程。

除上述几种热泵外，还有化学热泵和吸附式热泵、涡流管热泵等其它主要用于一些特殊场合的其它形式的热泵。

3.主要问题及应用现状

空气源热泵（Air Source Heat Pump）

以空气作为热源的热泵称为空气源热泵或气源热泵（Air Source Heat Pump，ASHP）。通常制作成能够供冷、供热的两用循环系统。

ASHP需要依据给定的气候条件来设计，使其容量及效率在较宽的环境温度范围内达到保证。由此，需要在性能上解决这样一对矛盾，就是当需要供量最大时的空气源的温度最低，同时机组的容量及效率也最低。

此外，ASHP机组需要充分考虑不同循环条件下，节流机构的参数选择以及室内外两个换热器之间的合理匹配问题。以机组生命周期内的总费用最低为目标，作者推荐了以空气处理参数作为ASHP系统室内外两个换热器之间的匹配的原则的方法。

在确定机组的容量时，对于一般地区而言，由于空调负荷大于采暖负荷，因而，根据空调制冷负荷确定即可。对于寒冷地区用户，在一定的时间内，空调负荷可能不再大于采暖负荷。在这种条件下，可以根据情况采取两种处理方法：一是以极端供热负荷及其对应的环境条件与机组的运行条件确定机组容量；二是仍然以空调制冷负荷确定机组容量，在机组供热量不能满足供热的条件下，采取补充辅助加热措施。文献[7]推荐的确定起动辅助加热措施的条件是“热泵系统的运行效率约为1.5至2.0”时。

对于冬冷夏热的湿热地区，需要考虑的另外一个问题就是ASHP机组室外侧换热器的结霜以及由此带来的一系列问题。一般认为，环境温度在-5~5℃区间，为易结霜区，需要特别关注。

物理半期论文

——逆卡诺循环在空气能热泵的应用

姓名：王信

班级：11电子信息工程

学号：1139008

逆卡诺循环的应用小论文

逆卡诺循环在空气能热泵的应用 [摘要]“空气能”热泵热水技术采用目前最先进的新能源技术。产品利用空气压缩机驱动冷媒进行逆卡诺循环，将大量低品位的热源（空气中的热量）通过压缩机和制冷剂，转变为高品位的可利用热能，将水加热制取生活热水，其输出能量是输入电能3倍以上，被业界誉为第四代热水器。 [关键词]空气能；中央热水；逆卡诺循环 这种新型热水器一般由空气能热泵热水机组、保温水箱、水泵及相应的管道阀门等部分组成。而空气能热泵热水机组一般由压缩机、水侧换热器、空气侧换热器、节流装置、低压储液罐、水路调节阀等部分组成，安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供热水。由于使用环境各方面新型专利技术，该产品不仅安全舒适，而且环保节能，实际使用费仅分别相当于电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，将150升水箱中的水加热到65℃，春秋季节需要消耗2 度电，如果采用低谷电价只需要0.6元钱，这箱贮存的热水足够一家3-5口生活热水之用；如果采用一个水龙头放水洗澡，该热水器可以源源不断供应热水。 工作原理 根据逆卡诺循环基本原理： 低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2； 蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1； 被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用； 放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压......如此不间断进行循环。 冷水获得的热量Q3=制冷剂从空气中吸收的热量Q2+驱动压缩机的电能转化成的热量Q1,在标准工况下：Q2=3.6Q1,即消耗1份电能,得到4.6份的热量。 制冷原理：逆卡诺循环 8世纪，瓦特发明了蒸汽机，人类找到了把热能转变为机械能的具体方法。蒸汽机的问世使人类进入了工业社会，生产力得到快速发展。但当时蒸汽机的效率非常低，一般只能达到5%左右。于是，改进蒸汽机，提高其热效率，就成为许多科学家和工程师毕生追求的目标。法国工程师卡诺就是其中杰出代表。他认为，要想改进热机，只有从理论上找出依据。卡诺从热力学理论的高度着手研究热机效率，设计了两条等温线，两条绝热线构成的卡诺循环（如右图所示）：第一阶段，温度为T1的等温膨胀过程，系统从高温热源T1吸收热量Q1；第二阶段，绝热膨胀过程，系统温度从T1降到T2；第三阶段，温度为T2的等温压缩过程，系统把热量Q2释放给低温热源T2；第四阶段，绝热压缩过程，系统温度从T2升高到T1。他研究的结论，就是人们总结的卡诺定理，其核心内容是：在相同高温热源T1与相同低温

制冷原理逆卡诺循环

制冷原理： 逆xx 卡诺循环1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 卡诺循环是由四个循环过程组成，两个绝热过程和两个等温过程。它是1824年N.L.S.卡诺（见卡诺父子）在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、磨擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。 xx进一步证明了下述xx定理： ①在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机的效率都相等，与工作物质无关，为，其中T 1、T2分别是高温和低温热源的绝对温度。②在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆热机分别经历可逆和不可逆的循环过程。 阐明 卡诺定理阐明了热机效率的限制，指出了提高热机效率的方向（提高T 1、降低T 2、减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗，使循环尽量接近卡诺循环），成为热机研究的理论依据、热机效率的限制、实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究，导致热力学第二定律的建立。 在卡诺定理基础上建立的与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标，使温度测量建立在客观的基础之上。此外，应用卡诺循环和卡诺定理，还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调，

卡诺定理这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究，已经贯穿在整个热力学的研究之中。 逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。 理论 在逆卡诺循环理论中间，要提高空调制冷系数就只有以下二招： 1。提高压机效率，从上面推导可以发现小型空调理论上只存在效率提高空间19%；大型螺杆水机效率提高空间9%。 2。膨胀功损失与内部摩擦损失（所谓内部不可逆循环）： 其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在我们songrui版主的液压马达没有问世之前，解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂，达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大，使膨胀功损失有所减少，相对提高了制冷系数。但是就目前情况看通过采用比容大的制冷剂，制冷系数提高空间不会超过6%。（极限空间12%） 工作原理 根据逆xx基本原理： 高温高压气态制冷剂经膨胀机构节流处理后变为低温低压的液态制冷剂，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2； 蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分： 一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1； 被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用；

逆卡诺循环

卡诺循环 1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种 热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 卡诺循环是由四个循环过程组成，两个绝热过程和两个等温过程。它是1824年N.L.S.卡诺（见卡诺父子）在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、磨擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。 卡诺进一步证明了下述卡诺定理：①在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机的效率都相等，与工作物质无关，为，其中T1、T2分别是高温和低温热源的绝对温度。②在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆热机分别经历可逆和不可逆的循环过程。 阐明 卡诺定理阐明了热机效率的限制，指出了提高热机效率的方向（提高 T1、降低T2、减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗，使循环尽量接近卡诺循环），成为热机研究的理论依据、热机效率的限制、实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究，导致热力学第二定律的建立。 在卡诺定理基础上建立的与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标，使温度测量建立在客观的基础之上。此外，应用卡诺循环和卡诺定理，还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调，卡诺定理这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究，已经贯穿在整个热力学的研究之中。 逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。 理论 在逆卡诺循环理论中间，要提高空调制冷系数就只有以下二招： 1。提高压机效率，从上面推导可以发现小型空调理论上只存在效率提高空间19%；大型螺杆水机效率提高空间9%。 2。膨胀功损失与内部摩擦损失（所谓内部不可逆循环）：其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在我们songrui版主的液压马达没有问世之前，解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂，达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大，使膨胀功损失有

逆卡诺循环

逆卡诺循环 它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。 对于逆卡诺循环来说，由图可知： q0=T0(S1-S4） qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4） w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4） 则逆卡诺循环制冷系数εk 为： 由上式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即被冷却物体）的温度T0 和热源（即环境介质）的温度Tk；降低Tk，提高T0 ，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。 总上所述，理想制冷循环应为逆卡诺循环。而实际上逆卡诺循环是无法实现的，但它可以用作评价实际制冷循环完善程度的指标。通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环制冷系数εk之比，称为该制冷机循环的热力完善度，用符号η表示。即：η=ε/εk 热力完善度是用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环循环的程度。它也是制冷循环的一个技术经济指标，但它与制冷系数的意义不同，对于工作温度不同的制冷机循环无法按其制冷系数的大小来比较循环的经济性好坏，而只能根据循环的热力完善度的大小来判断。

逆卡诺循环

逆卡诺循环 ——冰箱的工作原理 专业：数学与应用数学姓名：骆祯梓学号： 在本学期的热学部分的学习中中，我们学习了一种理想气体的循环过程——卡诺循环，卡诺循环由法国工程师N. L. Sadi Carnot于1824年提出的。在卡诺循环中，工作物质仅与两个热源接触，因此循环过程由两条等温线和两条绝热线组成。 如上图所示 a→b程：工作物质通过比如气缸与温度T1的高温热源接触，做等温膨胀，体积V a变 为V b，这一过程中从高温热源中吸收的热量为Q1=νRT1ln V b V a 或Q1T1= ? νRln V b V a b→c过程：绝热膨胀，体积又V b变到V c，吸热为零。 c→d过程：工作物质向低温热源T2（

逆卡诺循环反映了制冷机的工作原理，循环方向为a→d→c→b，在逆卡诺循环中，工作物质把从低温热源吸收热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界做功越少，表明制冷机效能越好。用ξ表示制冷系数，类似于卡诺循环的讨论，可得逆卡诺循环 制冷机的制冷系数为ξ=Q2 Q1?Q2=T2 T1?T2 。 随着经济的发展、科技的进步，现今几乎家家户户都用上了冰箱。对于压缩式家用电冰箱，主要由箱体、制冷系统和控制系统三个部分构成。其中最关键的部分自然就是制冷系统。而制冷系统又主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部分组成。 压缩式冰箱的制冷系统在工作时，气态制冷剂（如氟利昂）经过压缩机变为高温高压的气体后，进入冷凝器，通过其中的散热片向周围空气散热成为高压低温液体，高压低温液体经过膨胀阀节流降压，成为低温低压的液体后进入蒸发器，吸收冰箱中中被冷却物体的热量，变为高温低压的气体再次进入压缩机，这就是一个循环。在这一循环之中，周围空气即为高温热源，冰箱中的被冷却物体即为低温热源，压缩式冰箱的制冷系统工作的时候就是使制冷剂吸收被冷却物体（低温热源）的热量，并将吸收来的热量以及压缩机对它做的功以热量的形式传给周围空气（高温热源）。 由上述分析以及公式ξ=Q2 Q1?Q2=T2 T1?T2 可得，制冷剂吸收的热量Q2相对于压缩机 对它所做的功Q1?Q2越多，即制冷系数ξ越大时，冰箱的效率越高，也就越省电节能。由ξ=T2 T1?T2 可知，要使冰箱的效率越高，需要使被冷却物体的温度相对高一些，且被冷却物体与外界的温差不要太大。

02第1章原理-1

第一章 蒸气压缩式制冷的热力学原理 蒸气压缩式制冷的工作原理是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热冷凝、节流和吸热蒸发四个主要热力过程，从而完成制冷循环，实现对被冷却介质的制冷效果。 第一节 理想制冷循环 一、逆卡诺循环 卡诺循环（Carnot Cycle ）是在两个温度不相同的定温热源之间进行的理想热力循环。图1-2所示的1→2→3→4→1是逆卡诺循环（Reverse Carnot Cycle ），也是理想循环。 0k q q w =+∑ （1-1） 0 q w ε= ∑ （1-2） 00T T T k c ' -'' = ε （1-3） 200)(T T T T k k c '-'' ='??ε 200)(T T T T k k c '-'' ='??ε 因此 k c c T T ' ??>'??εε0 热泵的经济性用供热系数μ表示，供热系数为单位耗功量所获取的热量，即 图1-1 液体气化制冷原理图 图 1-2 逆卡诺循环 T k ?T T 0?

1+== ∑ εμw q k （1-4） 二、劳仑兹循环 劳仑兹循环（Lorenz Cycle ）是由两个等熵绝热过程和两个可逆多变过程组成的理想制冷循环。 劳仑兹循环的制冷系数 m km m k l T T T q q q w q 00000'-''= -==∑ε （1-5） 第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环 一、蒸气压缩式制冷的理论循环 图1-4 蒸气压缩式制冷的理论循环 （a ）工作过程；（b ）理论循环 （a ） （b ） s T T o T a d T'0T'图1-3 劳仑兹循环

论卡诺循环

论卡诺循环 一．引言 通过将近一学期物理化学的学习，对物理化学这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇物化小论文。 二．尼古拉·雷奥纳德·卡诺 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。 三．卡诺热机的由来 随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业话生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从但是主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。 卡诺抛弃“热质”学说的原因，首先是受菲涅耳（A．J．Fresnel，1788－1827）的影响。菲涅耳认为光和热是一组相似的现象，既然光是物质粒子振动的结果，那么热也应当是物质粒子振动的结果，是物质的一种运动形式，而不是什么虚无缥缈没有质量的东西。卡诺接受了菲涅耳的设想，他一方面运用热的动力学新概念重新审度他在1824年提出的热机理论，发现只要用“热量”一词代替“热质”，他的理论仍然成立。另一方面，他又深入研究伦福德伯爵（C．Rrmford）和戴维（H．Davy）的磨擦生热的实验，并计划用实验来揭示在液体或气体中的磨擦热效应的定量关系，他计算出热功当量为3.7焦耳/卡，比焦耳（J．P．Joule）的工作超前将近20年。

卡诺循环

卡诺循环 一．关键字：卡诺热机、物理、化学、卡诺循环、等温压缩、绝热膨胀、状态、压缩、效率、温度、原理、定温。 二．引言 通过将近一学期物理的学习，对物理这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇文章。 物理学与化学，作为自然科学的两个分支，关系十分密切，任何一种化学变化总是伴随着物理变化，物理因素的作用也都会引起化学变化，自然科学中化学和物理历来是亲如兄弟、相辅相成的两个基本学科，它们虽曾有过约定俗成的分工，各司其职，但非各自为战,“化学和物理合在一起，在自然科学中形成了一个轴心”。就拿卡诺循环来说，卡诺循环在物理学与化学方面都有重要应用。下面我从三方面介绍卡诺循环。 三．尼古拉·雷奥纳德·卡诺 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。 四．卡诺循环的定义 卡诺循环(Carnot cycle) 是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩。即理想气体从状态1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等温膨胀到状态2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再从状态2绝热膨胀到状态3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，从状态3等温压缩到状态4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。 五．卡诺热机的原理 设一热机中有一定量的工质，工作在温度分别为T1和T2的两恒温热源间。卡诺循环由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程（定熵）组成 四个过程的顺序如下：

循环过程,卡诺循环,热机效率,致冷系数

1. 摩尔理想气体在400K 与300K 之间完成一个卡诺循环，在400K 的等温线上，起始体积为0.0010m 3，最后体积为0.0050m 3，试计算气体在此循环中所作的功，以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。 解答 卡诺循环的效率 %25400 300 1112=-=- =T T η （2分） 从高温热源吸收的热量 2110.005 ln 8.31400ln 53500.001 V Q RT V ==??=（J ） （3分） 循环中所作的功 10.2553501338A Q η==?=（J ） （2分） 传给低温热源的热量 21(1)(10.25)53504013Q Q η=-=-?=（J ） （3分） 2． 一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作。如果⑴高温热源提高到1100K ，⑵低温热源降到200K ，求理论上的热机效率各增加多少？为了提高热机效率哪一种方案更好？ 解答： （1） 效率 %701000300 1112=-=- =T T η 2分 效率 %7.721100 300 1112=-=- ='T T η 2分 效率增加 %7.2%70%7.72=-=-'='?ηηη 2分 （2） 效率 %801000 2001112=-=- =''T T η 2分 效率增加 %10%70%80=-=-''=''?ηηη 2分 提高高温热源交果好

3．以理想气体为工作热质的热机循环，如图所示。试证明其效率为 1112121-??? ? ??-???? ??-=P P V V γη 解答： )(22211V p V p R C T C M M Q V V mol -=?= 3分 )(22122V p V p R C T C M M Q p P mol -=?= 3分 )1()1( 1)()(112 12 1 222122121 2---=--- =- =p p V V V p V p C V p V p C Q Q V p γη 4. 如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE 所包围的面积为70 J ，EABE 所包围的面积为30 J ，过程中系统放热100 J ，求BED 过程中系统吸热为多少？ 解：正循环EDCE 包围的面积为70 J ，表示系统对外作正功70 J ；EABE 的面积为30 J ，因图中表示为逆循环，故系统对外作负功，所以整个循环过程系统对外 作功为： W =70+(－30)=40 J 3 分 设CEA 过程中吸热Q 1，BED 过程中吸热Q 2 ，由热一律， W =Q 1+ Q 2 =40 J 3 分 p V O A B E D C 2 V 1 V p p

概述卡诺循环

概述卡诺循环 摘要：本文简述了卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的，以及卡诺热机理论---热机只能在具有温差的两个热源之间工作；热机的效率于工作介质无关而主要取决于两个热源之间的温差。卡诺循环的基本原理，P-V图，热机效率。卡诺循环是理想化的可逆循环，其效率是最高的，但是实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多。 关键词：卡诺循环；绝热过程；卡诺循环原理；P-V图；热机效率 一、卡诺循环的提出 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）生于巴黎，是法国物理学家、军事工程师。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。按照当明的防疫条例，霍乱病者的遗物一律付之一炬。卡诺生前所写的大量手稿被烧毁，幸得他的弟弟将他的小部分手稿保留了下来，其中有一篇是仅有21页纸的论文----《关于适合于表示水蒸汽的动力的公式的研究》，其余内容是卡诺在1824-1826年间写下的23篇论文。 卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的？他研究的方法是什么？具体地说就是，为什么卡诺认为理想热机的循环过程中，从高、低温热源吸、放热过程一定要是等温过程？卡诺为何要选气体(理想)作为理想热机的工质？具体分析如下：随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业化生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。蒸汽机发明以后，它的效率很低。到18世纪末，只有3％左右，即有约97％的热量得不到利用。当时有不少人为提高其效率而继续进行研究。为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从当时主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。 卡诺的父亲是法国大革命中“胜利的组织家”拉萨尔·卡诺。1816年，因其父被流放而从军中退役，专心研究热机理论。他给自己提出的目标是，阐明热机的工作原理，找出热机不完善的原因，以提高热机的效率。当时，卡诺相信热质说。于是，他把热量从高温热源经过热动力机传入低温热源时能够做功，看作水从高

逆卡诺循环原理

第1章空调制冷原理与基础 采用压缩机使气态制冷剂增压的制冷机称蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。单级蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一种制冷机。这类制冷机设备比较紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能达到的制冷温度范围比较宽广，从稍低于环境温度至-150℃，在普通制冷温度范围内具有较高的循环效率，被广泛地应用于国民经济的各个领域中。 蒸气压缩式制冷循环，根据实际应用有单级、多级、复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机应用最广，是构成其他蒸气压缩式制冷机的基础，据不完全统计，全世界单级蒸气压缩式制冷机的数量是制冷机总数的75%以上。因此，我们的介绍主要针对单级压缩式制冷机。

1．单级蒸气压缩式制冷循环——逆卡诺循环 在日常生活中我们都有这样的体会，如果给皮肤上涂抹酒精液体时，就会发现皮肤上的酒精很快干掉，并给皮肤带来凉快的感觉，这是什么原因呢？这是因为酒精由液体变为气体时吸收了皮肤上热量的缘故。由此可见，液体汽化时要从周围物体吸收热量。单级蒸气压缩式制冷，就是利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷剂 1.1 逆卡诺循环——理想制冷循环 几个概念 焓h=U+PV 表示工质流动能和内能之和。 熵S=△Q/T 表示工质热量变化与工质温度之商。 温熵图 它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为T k, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为T k, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进

热力学第二定律和卡诺循环

热力学第二定律与卡诺循环 203 汪艺塍 各位看到这个标题时，麻烦等下再翻下一版。毕竟有（tao ）趣（yan ）的热力学第二定律，可以被讨（you ）厌（qu ）的人们拿去发展为宇宙的“热寂说”、买彩票中奖的几率甚至是离婚的原因blabla 的。由此可见其重要性。而且2016年全国卷涉及热学内容，希望有兴趣的同学能继续看下去。 热力学第零定律和第一定律向来没有太多质疑，而对于热力学第二定律，却自提出之日起却争议不断。最有影响力的质疑当属麦克斯韦提出的“麦克斯韦妖”① 。不过目前尚未能否定此定律的正确性。 热力学第二定律实际上是对热力学过程不可逆性的表述，即物质总是趋向于混乱的，一切自发进行的过程都不可自发复原。 早在1824年，卡诺提出的卡诺定理②已十分接近热力学第二定律，但卡诺是已当时流 行的“热质说”③加上能量守恒定律解释。如果不从“热质说”而正确推导出卡诺定理，那么就缺乏一条定律。克劳修斯据此提出热力学第二定律。 热力学第二定律有两种主要表述： （1）克劳修斯表述（1850年） 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； （2）开尔文（汤姆孙）表述（1851年） 不可能从单一热源吸取热量，使之完全转化为有用功而不产生其他影响 或表述为：第二类永动机④不可能存在。 我们想要论证二者等价性，此时引入卡诺循环。 这是卡诺提出的一种理想的可逆热机，其工作时的V -p 图象如下所示： ①过程B A →为等温膨胀，温度为1T ，吸热ab Q ； ②过程C B →为绝热膨胀，温度由1T 降为2T ， =ab Q 吸热为0； ③过程D C →为等温压缩，温度为2T ，放热cd Q ； ④过程A D →为绝热压缩，温度由1T 升为2T ，放 热为0。 由理想气体状态方程、热力学第一定律和绝热过程泊松公式⑤ ?????=+?=?=)(常数C pV W Q U RT pV γν 可以得到： （1）对于等温过程①和③：

逆卡诺循环原理

逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差) 2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事变，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。 2．对单紦骠汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？ 答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，入口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，入口为饱和蒸汽，传热温差为零； ④工质在管路状态不变，压降温差为零。 2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器入口为过冷液体；③蒸发器入口为过热蒸汽； ④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtkto=t-Δto。 3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.E.R？什么(_shen me)是热泵的供热系数？ 答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。 2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0 /（Tk—T0） 3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注：εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。 4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。 E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd 式中：wel—电机输入比功； 5）热泵(_re4 beng4)的供热系数是描述评价热泵循环的一个重要技术经济指标。 4．制冷系数. 答：(da1 _)φ=QH/W= Th/（Th—T）=1+ε＞1 同一台机的相同工况下作热泵使用与作制冷机使用的热泵系数与制冷系数关系。 5．为什么要采用回热循环？液体过冷，蒸汽过热对循环各性能参数有何影响？ 答：1）采用回热循环，使节流前的常温液体工质与蒸发器出来的低温蒸汽进行热交换，这样不仅可以增加节流前的液体过冷度提高单位质量制冷量，而且可以减少甚至消除吸气管道中的有害过热。 2）液体过冷，可以使循环的单位质量制冷量增加，而循环的压缩功并未增加，故液体过冷最终使制冷循环的制冷系数提高了。 蒸汽过热循环使单位压缩功增加了，冷凝器的单位热负荷也增加了，进入压缩机蒸汽的比容也增大了，因而压缩机单位时间内制冷工质的质量循环量减少了，故制冷装置的制冷威力降

浅谈卡诺循环原理

浅谈卡诺循环 ——热机的效率研究 李鑫 11社会工作 2011425020 循环过程应用非常常见，如汽车发动机、蒸汽机等，还有冰箱、空调等，它们分别以不同的方式利用了不同种类的循环过程，最终具有了各自不同的功能。那么，这些机器和设备是怎样利用循环过程来达到各自的目的？对于它们什么是最关键的指标？工程师设计高性能的机器和设备以及提高其性能的依据是什么？卡诺循环不是双热源可逆循环的唯一循环，广义卡诺循环是双热源可逆循环的普遍方式；广义卡诺循环对实际热机的理论意义在于，指出采用回热装置，可以提高热机效率；广义卡诺循环使卡诺定理的内涵更为深刻，适用范围更加广泛。 一、卡诺循环 （一）基本介绍 卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。即理想气体从状态1（P1，V1，T1）等温膨胀到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3等温压缩到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环成为卡诺循环。 卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量，对外作功；绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功，温度降低；等温压缩，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的准静态过程，其高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。 （二）工作原理 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的，而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要的就是要求过程的进行是准静态的。这就要求在工作物质与热源接触的过程中基本上不存在温度差，也就是在热交

热力学第二定律与逆卡诺原理

热力学第二定律The second law of thermodynamics ①不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。 ②不可能从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。(这是从能量消耗的角度说的，它说明第二类永动机是不可能实现的）。 说明 热力学第二定律 ①热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。1850年提出的。②的讲法是开尔文于1851年提出的。这些表述都是等效的。在①的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。在②的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。热机能连续不断地将热变为机械功[1]，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律

不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。．②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。有人曾计算过，地球表面有10亿立方千米的海水，以海水作单一热源，若把海水的温度哪怕只降低O.25度，放出热量，将能变成一千万亿度的电能足够全世界使用一千年。但只用海洋做为单一热源的热机是违反上述第二种讲法的，因此要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的。③从分子运动论的观点看，作功是大量分子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。一个不受外界影响的孤立系统，其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行，从此可见热是不可能自发地变成功的。④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。

卡诺循环的原理

卡诺循环 科技名词定义 中文名称：卡诺循环 英文名称：Carnot cycle 定义：由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程所组成的理想循环。 百科名片 卡诺循环 卡诺循环(Carnot cycle) 是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩。即理想气体从状态1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等温膨胀到状态2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再从状态2绝热膨胀到状态3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，从状态3等温压缩到状态4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环成为卡诺循环。 简介 卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩 等温膨胀，在这个过程中系统从环境中吸收热量； 绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功； 等温压缩，在这个过程中系统向环境中放出热量； 绝热压缩，系统恢复原来状态，在这个过程中系统对环境作负功。 卡诺循环可以想象为是工作与两个恒温热源之间的准静态过程，其高温热源的温度为Ｔ1，

低温热源的温度为Ｔ2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机[1]。 原理 卡诺循环的效率 通过热力学相关定理我们可以得出，卡诺循环的效率ηc＝1-Ｔ2/Ｔ1，由此可以看出， 卡诺循环 卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度Ｔ1愈高，低温热源的温度Ｔ2愈低，则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得Ｔ1→∞的高温热源或Ｔ2=0K（-273℃）的低温热源，所以，卡诺循环的效率必定小于1。 任何工作物质作卡诺循环，其效率都一致 可以证明，以任何工作物质作卡诺循环，其效率都一致；还可以证明，所有实际循环的效率都低于同样条件下卡诺循环的效率，也就是说，如果高温热源和低温热源的温度确定之后，卡诺循环的效率是在它们之间工作的一切热机的最高效率界限。因此，提高热机的效率，应努力提高高温热源的温度和降低低温热源的温度，低温热源通常是周围环境，降低环境的温度难度大、成本高，是不足取的办法。现代热电厂尽量提高水蒸气的温度，使用过热蒸汽推动汽轮机，正是基于这个道理。 提高热机效率的方向 卡诺定理阐明了热机效率的限制，指出了提高热机效率的方向（提高T1，降低T3，减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗，使循环尽量接近卡诺循环）。成为热机研究的理论依据、

建环制冷原理》部分练习题参考解答

建环《制冷原理与设备》课程 部分思考题、练习题参考解答 08年10月 一、判断题 1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。 (×) 2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。 (×) 3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。(×) 4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。(√) 5．描述系统状态的物理量称为状态参数。 (√) 6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。 (√) 7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。(×) 8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜ 2000时为紊流。 (×) 9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。(√) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。 (×) 11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。 (√) 12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。 (×) 13．制冷剂R717、R12是高温低压制冷剂。 (×) 14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。 (×) 15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。 (√) 16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。 (×)

17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。 (√) 18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。 (×) 19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。 (×) 20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。 (×) 21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a属于HFC类物质。 (√) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。 (√) 23．市场上出售的所谓“无氟冰箱”就是没有采用氟利昂作为制冷剂的冰箱。(×) 24．R134a的热力性质与R12很接近，在使用R12的制冷装置中，可使用R134a替代R12而不需对原设备作任何改动。 (√) 25．比热容是衡量载冷剂性能优劣的重要指标之一。 (×) 26．对蒸气压缩式制冷循环，节流前制冷剂的过冷可提高循环的制冷系数。 (√) 27．半导体制冷效率较低，制冷温度达不到0℃以下温度。 (×) 28．压缩制冷剂要求“干压缩”，是指必须在干度线X＝1时进行压缩。 (×) 29．螺杆式压编机和离心式压缩机都能实现无级能量调节。 (√) 30．当制冷量大干15KW时，螺杆式压缩机的制冷效率最好。 (√) 31．风冷冷凝器空气侧的平均传热温差通常取4~6℃。 (×) 32．满液式蒸发器的传热系数低于干式蒸发器。 (×) 33．两级氟利昂制冷系统多采用一级节流中间完全冷却循环。 (×) 34．回热器不仅用于氟利昂制冷系统，也用于氨制冷系统。 (×) 35．从冷凝器出来的液体制冷剂，已经没有热量，经过节流才能吸热。(×) 36．在制冷设备中，蒸发器吸收的热量和冷凝器放出的热量是相等的。(×)

逆卡诺循环

逆卡诺循环 一种被称作冷媒的低沸点工质在制冷四大部件中循环。 四大部件分别为，压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器。 低压气态工质进入压缩机，经过压缩成为高温高压气体，这时工质沸点随压力升高也升高（就像水在海平面烧开时温度最高的性质一样)。高沸点的工质进入冷凝器开始液化，这时工质放出热量，变成液体。接下来在进入蒸发器前先经过节流阀，节流阀又使工质压力降低，压力降低的工质在蒸发器中又开始蒸发，这时工质吸收热量，又变为低压的气体。再进入压缩机，冷媒就这样一直循环下去。 通过以上冷媒的气化和液化的过程，热量从蒸发器被转移到了冷凝器。 家用空调蒸发器在室内，冷凝器在室外来实现制冷。 冰箱蒸发器在冷冻室内，冷凝器在外面散热，也就是以前老冰箱在外面能看到的盘管。 万维网万维网万维网 最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器； 我们日常使用的电冰箱，正好由这四要件加上箱体组成，箱体就好像冷库。不过电 冰箱上的③节流阀在技术上由相同作用的毛细管替代。首先讲讲什么叫制冷。制冷 两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出 “冷”来。那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说 今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热， 但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学 中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了吗？ 你说打冷了，这个冷是指－18℃；老总问，水果库温度稳定吗？你说很稳定，这回 答的含义是水果库温度稳定在±0℃了，这是我们这个行业对冷的定义。但是我们 还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。 什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上， 没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热， 反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤 水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外 界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。 如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板 降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上，那就更直观了。 在上述的制冷过程中，如果钢板的大小一定，并排除外界空气的降温因素，那么钢 板降了多少度，是可以精确计算出来的。在这里所述及到的…热量?、…温度?、 …大卡?、…℃?等物理量，我想学过物理的人都能理解。 初中物理就讲到，热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低 的物体，绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。 我们的目的就是通过制冷系统，将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷 剂传递，达到降低商品温度的目的。 我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的，它们的热传导公 式也完全一样，我们先以锅炉作比拟，进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。 上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉，不过水烧开了，我们就灌热水瓶了，如果我们 在壶嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壶就成小锅炉了。要注意的 是这时水壶中的水永远是100℃，水壶出口处的蒸汽温度也是100℃，为什么不是