工程熱力學(xué)小論文

1、工程熱力學(xué)論文學(xué)院_專業(yè)_姓名_學(xué)號_淺析電冰箱壓縮制冷循環(huán)一、前言隨著科學(xué)技術(shù)進步以及人們生活水平的提高，電冰箱已經(jīng)成為日常生活中越來越不可或缺的必需品。電冰箱的制冷循環(huán)系統(tǒng)是電冰箱的核心部分，其節(jié)能、環(huán)保等改進也主要圍繞著制冷循環(huán)系統(tǒng)進行。因此，了解和熟知電冰箱制冷循環(huán)系統(tǒng)的過程和原理，是我們參與該領(lǐng)域并對其實施改進的重要基礎(chǔ)。目前最普遍的電冰箱的制冷循環(huán)方式是壓縮制冷循環(huán)，本文將對壓縮制冷循環(huán)過程進行簡單的描述與分析。二、電冰箱的壓縮制冷循環(huán)過程從低于環(huán)境溫度的物體中吸取熱量，并將其轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)的過程，稱為制冷。由于熱量只能自動地從高溫物體傳給低溫物體，因此實現(xiàn)制冷必須包括消耗能量(如

2、電能，機械能等)的補償過程。借助制冷系統(tǒng)消耗電能，利用物態(tài)變化過程中的吸熱(液態(tài)氣態(tài))，放熱(氣態(tài)液態(tài))物理過程，強制熱量由低溫物體轉(zhuǎn)至高溫物體從而達到制冷的目的。除少數(shù)環(huán)保冰箱外，現(xiàn)在普通家用冰箱的制冷劑大多還是氟利昂（主要是二氯二氟甲烷），它儲存在冰箱的專用容器中。由于氟利昂會破壞臭氧層，現(xiàn)在已經(jīng)被逐漸淘汰，改用其他的制冷劑，但它們制冷的原理是一樣的。家用電冰箱制冷系統(tǒng)循環(huán)過程，壓縮機將低溫低壓的制冷劑氣體吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機壓縮，變成高溫高壓的氣態(tài)，并排到冷凝器內(nèi)，在冷凝器內(nèi)，高溫高壓的氣體與溫度較低的環(huán)境進行交換，溫度降低并冷凝為液體；液體通過毛細管節(jié)流，降低壓力后進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器

3、內(nèi)吸熱汽化，(未汽化的暫留在儲液管里)，汽化后被吸回壓縮機，重新壓縮。如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)，使柜內(nèi)溫度降低。三、壓縮制冷循環(huán)過程的分析1.逆向卡諾循環(huán)冰箱的制冷是一個熱泵的原理，就是利用機械能，在冰箱保溫的條件下，將熱量從冰箱里面移出，這些熱量在冰箱外面散去。而熱泵的工作原理可以用逆卡諾循環(huán)來表示。在一定的冷庫溫度及環(huán)境溫度下工作的最簡單的制冷循環(huán)是逆向卡諾循環(huán)。工質(zhì)先經(jīng)絕熱膨脹過程1-2而降溫至冷庫溫度T2，接著在定溫吸熱過程2-3從低溫物體系熱，然后經(jīng)絕熱壓縮過程3-4，工質(zhì)的溫度升高至環(huán)境溫度T1，接著在定溫放熱過程4-1向環(huán)境放熱，從而完成卡諾循環(huán)。q2=T2(s3-s2）|q1|=

4、T1(s4-s1)|w0|=|q1|-q2逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，只取決于冷源（即被冷卻物體）的溫度 T2 和熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度 T1；降低 T1，提高 T2 ，均可提高制冷系數(shù)。此外，由熱力學(xué)第二定律還可以證明：“在給定的冷源和熱源溫度范圍內(nèi)工作的逆循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高”。任何實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)?？偵纤?，理想制冷循環(huán)應(yīng)為逆卡諾循環(huán)。而實際上逆卡諾循環(huán)是無法實現(xiàn)的，但它可以用作評價實際制冷循環(huán)完善程度的指標。通常將工作于相同溫度間的實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)k之比，稱為該制冷機循環(huán)的熱力完善度，用符號表示。即：

5、=/k熱力完善度是用來表示制冷機循環(huán)接近逆卡諾循環(huán)循環(huán)的程度。它也是制冷循環(huán)的一個技術(shù)經(jīng)濟指標，但它與制冷系數(shù)的意義不同，對于工作溫度不同的制冷機循環(huán)無法按其制冷系數(shù)的大小來比較循環(huán)的經(jīng)濟性好壞，而只能根據(jù)循環(huán)的熱力完善度的大小來判斷。2.電冰箱制冷循環(huán)過程分析了解了逆向卡諾循環(huán)，電冰箱的制冷循環(huán)過程即可用逆卡諾循環(huán)的原理來進行分析。電冰箱的整個制冷循環(huán)過程可分為4個階段（如下圖所示）：(1)絕熱壓縮（3-4）：壓縮機將蒸發(fā)后的低溫低壓制冷劑吸入，這時氣體的理想狀態(tài)是充分汽化，無液滴，稍微過熱，經(jīng)壓縮機活塞的急劇壓縮，對氣體所做的機械功轉(zhuǎn)換為熱，使之變成高溫高壓氣體，此壓縮過程很短，被升溫氣體

6、的熱量幾乎沒有傳到外部，故此過程稱為絕熱壓縮過程。(2)等溫壓縮（4-1）：壓縮機將高溫高壓氣態(tài)制冷劑送至冷凝器中冷卻到其完全液化，這段時間放出冷凝潛熱，在此過程中，因制冷劑溫度不變，僅發(fā)生氣一液狀態(tài)變化，故稱為等溫壓縮。在冷凝器末端，制冷劑全部液化后，溫度有所下降，即為過冷。在這一過程中，制冷劑通過蒸發(fā)器吸收的熱量和壓縮機活塞做功轉(zhuǎn)換的熱量已全部放出，這時已完成了將低溫物體的熱量送到高溫的外界空氣中的任務(wù)。(3)絕熱膨脹（1-2）：液態(tài)制冷劑在毛細管中受到節(jié)流作用，使液體壓力急劇降到蒸發(fā)壓力，制冷劑在此過程中溫度雖劇降，但因時間極為短暫，未能吸收外界的熱量，故稱絕熱膨脹。(4)等溫膨脹（2-3）：進入蒸發(fā)器的制冷劑迅速蒸發(fā)，不斷從冷柜（冰箱）內(nèi)吸收熱量（蒸發(fā)潛熱），直到液體完全汽化為止，在此過程中，制冷劑的溫度恒定，故稱為等溫膨