什么是冰箱-它是如何工作的-定义

冰箱-它是怎么工作的?电冰箱、空调和热泵的工作原理是一样的,只不过是热机的反面而已。优德app热能工程

冰箱-它是怎么工作的

热泵-加热和空调
热泵,冰箱,空调器-基本操作原理

这个词热泵通常是为一种设备预留的,它可以在冬天通过使用一个电动机来加热房子,这个电动机做W工作来吸收热量从低温的外部传递热量去温暖的屋子里。

工作原理冰箱,空调,热泵相同的这就是反向热机。一般来说,热泵一个设备从一个热源一个“散热器,但在这种情况下,传递发生在自发热传递的相反方向w88优德备用网址 微博吸收热量从一个寒冷的空间释放它到一个温暖的一个。如图所示,通过对外做功W,热量从低温区域(热源)获得,在较高的温度(散热器)排出更多的热量。

最广泛使用的热力循环或方法用于加热,空调,冰箱和热泵是蒸汽压缩循环

什么是热力学中的热w88优德app
zeroth-law-of-w88优德appthermodynamics-heat

参见:在热力学热量w88优德app

内部能量指物体内所有分子的总能量,是能量的多少流动从一个物体自发地到另一个物体由于它们的温差。是能量的一种形式,但确实是吗能源在运输途中。热不是系统的属性。然而,能量的传递作为热发生在分子水平作为一个结果温差

考虑一个的金属块在高温下,原子围绕它们的平均位置剧烈振荡。在低温下,原子继续振荡,但是低强度。如果一块热的金属块与一块冷的金属块接触,热块边缘剧烈振荡的原子将其动能释放给冷块边缘较少振荡的原子。在这种情况下有能量转移在这两个街区和热量流动通过这种随机振动从热的区域到冷的区域。

一般来说,当两个物体被带入热接触,热量会流他们之间直到他们来到平衡彼此。当一个温差存在自发流动的热吗从温暖的系统到寒冷的系统。w88优德备用网址 微博传热发生在传导或通过热辐射。当热量停止流动,据说他们在同样的温度。然后他们就被说成是在热平衡

蒸汽压缩循环-蒸汽压缩制冷

蒸汽压缩循环-热泵的热力学循环。
蒸汽压缩循环-热泵的热力学循环。

蒸汽压缩使用循环液体制冷剂作为介质(通常R134a),它从待冷却的空间中吸收并带走热量,然后将热量排除在其他地方。该图描述了一个典型的单阶段蒸汽压缩系统。典型的蒸汽压缩系统由四部分组成:

  • 压缩机
  • 冷凝器
  • 膨胀阀(也称为节流阀)
  • 蒸发器

在一个理想的蒸汽压缩循环中,执行该循环的系统经历一系列四个过程:一个等熵(可逆绝热)过程,一个节流过程与两个等压过程交替进行:

  • 等熵压缩(活塞式压缩机中的压缩)—循环制冷剂(如R134a)以低压蒸气进入压缩机,温度为或略低于冰箱内部温度。气体介质被活塞压缩机(或离心泵)从状态1绝热压缩到状态2到一个相对较高的压力和温度。环境对气体做功,增加了它的内能(温度)并压缩了它(增加了它的压力)。另一方面熵保持不变。压缩机所需的工作由WC= H2- - - - - - H1
  • 等压排热(冷凝器)-过热蒸汽在压力下通过组成冷凝器的盘管或管。在这一阶段,制冷剂通过冷凝器,在那里制冷剂冷凝,热量从制冷剂转移到更冷的环境。w88优德备用网址 微博所排出的净热由再保险= H3.- - - - - - H2当制冷剂离开冷凝器时,它仍然处于压力之下,但现在仅略高于室温。
  • 等焓过程(膨胀阀内膨胀)—状态3的制冷剂进入膨胀阀,膨胀至蒸发器压力。这个过程通常被建模为一个焓保持不变的节流过程。H4= H3.压力的突然下降导致部分液体(通常约一半)发生爆炸性的闪蒸。这种快速蒸发吸收的潜热主要来自于邻近的静止液体制冷剂,这种现象被称为auto-refrigeration
  • 等压加热(在一个蒸发器) -冷和部分汽化的制冷剂继续通过蒸发器单元的盘管或管。在这个阶段(状态4和状态1之间)有一个恒压热传导从外部来源到液体介质,因为腔室是开放的流动和流出。w88优德备用网址 微博当制冷剂通过蒸发器时,从制冷空间的热传递导致制冷剂汽化。w88优德备用网址 微博加入的净热量由添加= H1- - - - - - H4

在蒸汽压缩循环中,状态1和状态2之间的泵对流体做功(等熵压缩)。流体不做功,因为在第3和第4阶段过程是等焓的。蒸汽压缩循环中的工作流体遵循一个闭环,并不断重复使用。

R134a制冷剂-性能
R134a,制冷剂R134a,化学1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane (CF 3. CH 2 F)是一种非可燃气体,主要用作家用制冷和汽车空调的“高温”制冷剂。它无毒、不易燃、无腐蚀性,正常处理是安全的。在离心、旋转螺杆、涡旋和往复式压缩机领域,它被用作对环境更有害的R-12制冷剂的替代品。
R134a -制冷剂-参数表
R134a -制冷剂-参数表

性能系数-热泵,冰箱,空调

一般来说,热效率,ηth的任何热机作为工作是这样,W,输入在高温下,QH

热效率公式- 1

热效率,ηth,表示的分数,H,转换为工作

热泵-加热和空调
热泵,冰箱,空调器-基本操作原理

但在热泵冰箱,功不是输出。对于制冷泵或热泵来说,热效率表明了功所增加的能量转换为净热量输出的程度。从经济学的观点来看最好的制冷循环是一个最大限度地释放热量从冰箱内部(冷库)以最少的消耗机械功或电能。因此,相关比率,这个比率越大,冰箱越好。我们称这个比值为性能系数,用警察

性能系数,警察,对于热泵也有定义,但是在这一点我们根据热源吸收的净热量。的警察通常超过1,特别是在热泵中,因为它不是仅仅把功转化为热,而是泵额外的热量从热源到需要热量的地方。

一般来说,警察高度依赖于操作条件,特别是散热器与系统之间的绝对温度和相对温度。

性能系数-冰箱,空调

性能系数,警察的,冰箱定义为从低温热源Q中释放的热量(即在冰箱内)除以除去热量所做的功W(即压缩机所做的功)。

COP -性能系数-方程

可以看出,越热越好(越有效率)可以从冰箱里面取出一定量的工作。自热力学第一定律w88优德app在这种情况下也必须有效(Q+ w = q),则可以将上述方程改写为:

性能系数方程2

对于一个理想的冰箱(没有损失和不可逆)可以导出:

性能系数-方程3

这些公式也适用于an空调它的工作原理很像冰箱。

另一方面,加热和冷却的COP是不同的。

性能系数-热泵

取暖,警察是向系统(热热源)吸收的热量之比。根据热力学第一定律,COP也被定义为从低温热源w88优德app放出的热量加上输入的功和输入的功。

性能系数-热泵-方程

对于一个理想的(没有损失和不可逆性的)热泵可以导出:

性能系数-热泵-方程2

注意,这些方程必须使用an绝对温标(TT),它只是一个理论最大效率。由上式可知,T= 35°C (308 K)和T= 0°C (273k)将是8.8。但实际上最好的系统大约是4.5。

可以看出,热泵系统的COP可以通过降低温差(T- T)。因此,降低输出温度(T)是非常有效的,但需要从热泵系统到周围环境的非常有效的热传递(即使用管道地板)。w88优德备用网址 微博输入温度(T)表示,例如,超大的地面热源。

示例-热泵-加热和空调

一个可逆热泵有一个性能系数,警察= 3.0,当操作在加热模式。其压缩机消耗1500 W的电能。

  1. 计算热量()热泵可以增加一个房间吗?
  2. 如果热泵被转向冷却方式(即在夏天充当空调),你期望它是什么性能系数是什么?假设其他一切保持不变,忽略其他所有损失。

解决方案:

警察,定义为:

性能系数-热泵-方程

热泵可以给一个房间增加的热量等于:

=警察加热x W = 3 x 1500 =4500w或4500j /s

如遇冷却方式,用热泵(空调)1500 W电机可散热然后把Q扔出去= 4500w到外面的温度。根据热力学第一定律:w88优德app

+ w = q,

我们得到了热量,= 3000 W。的定义:警察冷却= 3000/1500 =2

注意,在本例中,我们有许多假设。例如,我们假设温差(T- T)在两种模式中是相同的。但我们已经交换了储层,对COP没有任何影响。这只是一个说明性的例子。

反向布雷顿循环-布雷顿制冷循环

反向布雷顿循环-冷却和热泵
逆布雷顿循环

一般来说,布雷顿循环描述一个定压热引擎。今天,现代燃气轮机吸气式喷气发动机也是恒压热机吗

一个布雷顿循环这种反向驱动被称为逆布雷顿循环。它的目的是把热量从较冷的物体传递给较热的物体,而不是做功。根据热力学第二定律,w88优德app热不能自发流动从冷系统到热系统,不需要外部对系统做功。热可以从较冷的物体流向较热的物体,但是只有在外部工作的逼迫下。这正是电冰箱和热泵所实现的。它们是由电动机驱动的,需要从它们周围的工作来操作。一个可能的循环是反向布雷顿循环,它类似于普通的布雷顿循环,但它是通过网络输入反向驱动的。这个循环也被称为气体制冷循环或贝尔科尔曼循环。这种类型的循环广泛应用于喷气式飞机的空调系统中,使用来自发动机压缩机的空气。它也广泛应用于液化天然气行业,其中最大的反向布雷顿循环是使用86mw的电力从燃气涡轮驱动压缩机和氮气制冷剂过冷液化天然气。

引用:
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先进反应堆物理:

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其他参考资料:

柴油发动机-汽车回收

参见:

暖气和空调

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