什么是蒸汽压缩循环-制冷循环-定义

典型的蒸汽压缩系统由四个部件组成:压缩机,冷凝器,膨胀阀,蒸发器。蒸气压缩循环 - 制冷循环。优德app热工程学

蒸汽压缩循环-制冷循环

蒸汽压缩循环 - 热泵热力学循环。
蒸汽压缩循环 - 热泵热力学循环。

蒸汽压缩使用循环液体制冷剂作为培养基(通常R134A)吸收并从待冷却的空间中吸收并除去热量,随后拒绝在其他地方的热量。该图描绘了典型的单级蒸汽压缩系统。典型的蒸汽压缩系统由四个组件组成:

  • 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:

  • 虽然熵压缩(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= H.2- H1
  • 异烟体热排斥(在冷凝器中)-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= H.3.- 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= H.3.压力的突然减小导致爆炸性的闪光蒸发的一部分(通常约为约一半)。通过该闪光蒸发吸收的潜热,主要来自相邻的静止液制冷剂,一种已知的现象auto-refrigeration
  • 等压加热(在一个蒸发器) - 冷和部分蒸发的制冷剂继续通过蒸发器单元的线圈或管。在该阶段(在状态4和状态1之间)在来自外部源的液体介质上存在恒压热传递,因为腔室是开放的流动进出。w88优德备用网址 微博当制冷剂通过蒸发器时,来自冷藏空间的热传递导致制冷剂的蒸发。w88优德备用网址 微博添加的净热量由添加= H.1- H4

在蒸汽压缩循环期间,通过状态1和2之间的泵在流体上进行工作(虽然熵压缩)。由于阶段3和4之间,流体没有工作,该过程是恒星的。蒸汽压缩循环中的工作流体遵循闭环并持续重复使用。

R134A制冷剂 - 性质
R134A  - 制冷剂R134A,化学上1,1,1,2-四氟乙烷 (CF 3. CH 2 F)是一种非易燃气体,主要用于家用制冷和汽车空调的“高温”制冷剂。正常处理是安全的,因为它是无毒,不易燃和非腐蚀性的。它现在被用作离心,旋转螺钉,涡旋和往复式压缩机面积更具环保的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,η.th的任何发动机作为比率的工作是这样,W,在高温下输入,qH

热效率公式- 1

热效率,η.th,代表分数,H,转换为工作

热泵-加热和空调
热泵,冰箱,空调 - 操作基本原理

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佳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,表示警察

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,而不是仅仅将工作转换为热量泵额外的热量从热源到所需的热源。

一般来说,警察高度依赖于操作条件,特别是散热器和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,A的冰箱被定义为从冷库中取出的热量q寒冷的,(即冰箱内)除以完成的工作,以去除热量(即压缩机完成的工作)。

COP  - 性能系数 - 方程

可以看出,冰箱更好的(更高效)的热量寒冷的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寒冷的+ w =​​ q),我们可以重写上述等式:

COP  - 性能系数 - 公式2

对于一个理想的冰箱(没有损失和不可逆)可以导出:

COP  - 性能系数 - 公式3

这些公式也适用于冷气机它的工作原理很像冰箱。

另一方面,用于加热和冷却的警察是不同的。

性能系数 - 热泵

加热,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 - 公式2

注意,这些等式必须使用绝对温标(T.寒冷的,T.)它只是一个理论最大效率。根据上述公式,T的最大可实现的警察= 35°C (308 K)和T寒冷的= 0°C(273 k)为8.8。但实际上,最好的系统约为4.5。

可以看出,热泵系统的COP可以通过降低温差(T.- T.寒冷的)。因此,降低输出温度(T)非常有效,但需要从热泵系统到周围的热传递非常有效(即用管道地板使用)。w88优德备用网址 微博输入温度的增加(T寒冷的)表示,例如,超大的地面热源。

示例 - 热泵 - 加热和空调

一个可逆热泵具有绩效系数,COP = 3.0,当在线操作时加热模式。其压缩机消耗1500 W.的电能。

  1. 计算热量()热泵可以添加到房间?
  2. 如果是热泵被转向冷却模式(即夏天作为空调),你会期待它的性能系数成为?承担所有其他人保持不变并忽视所有其他损失。

解决方案:

警察,定义为:

性能系数-热泵-方程

热泵可以添加到房间的热量等于:

=警察加热x w = 3 x 1500 =4500 w或4500 j / s

如遇冷却模式,热泵(空调)与1500 W.电机可散热寒冷的从房子里面然后转储q= 4500 W到热门外部。使用第一个热力学定律,哪些州:w88优德app

寒冷的+ w =​​ q,

我们获得了热量,寒冷的= 3000 W。的定义:警察冷却= 3000/1500 =2

请注意,在此示例中,我们有许多假设。例如,我们认为温差(t- T.寒冷的)两种模式都是一样的。但我们已经交换了水库,没有对警察的任何影响。它只是一个说明性的例子。

参考:
核和反应堆物理学:
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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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