上海交通大学：《制冷原理与技术》课程教学资源（PPT课件）第二章 制冷原理与技术 2.3 其他形式的制冷循环

制 冷 原 理 与 技 术 第三节 其他形式的制冷循环 2.3.1 空气制冷 2.3.2 热电制冷 2.3.2.1 热电制冷的原理 2.3.2.2 热电制冷的特性分析 2.3.2.3 多级热电堆 2.3.3 蒸气喷射式制冷循环

制 冷 原 理 与 技 术 第三节 其他形式的制冷循环 2.3.1 空气制冷 2.3.2 热电制冷 2.3.2.1 热电制冷的原理 2.3.2.2 热电制冷的特性分析 2.3.2.3 多级热电堆 2.3.3 蒸气喷射式制冷循环

制 冷 原 理 与 技 术 2.3.1 空气制冷 ➢ 历史上第一次实现的气体制冷机是以空气 作为工质的，并且称为空气制冷机 ➢ 压缩式空气制冷机的工作过程也是包括等 熵压缩，等压冷却，等熵膨胀及等压吸热 四个过程 ➢ 这与蒸汽压缩式制冷机的四个工作过程相 近，其区别在于工质在循环过程中不发生 集态改变

制 冷 原 理 与 技 术 2.3.1 空气制冷 ➢ 历史上第一次实现的气体制冷机是以空气 作为工质的，并且称为空气制冷机 ➢ 压缩式空气制冷机的工作过程也是包括等 熵压缩，等压冷却，等熵膨胀及等压吸热 四个过程 ➢ 这与蒸汽压缩式制冷机的四个工作过程相 近，其区别在于工质在循环过程中不发生 集态改变

图2-162 无回热空气制冷机系统图 Ⅰ-压缩机 Ⅱ-冷却器 Ⅲ-膨胀机 Ⅳ-冷箱 图2-163 无回热空气制冷机 理论循环的p-V图与T-s图

图2-162 无回热空气制冷机系统图 Ⅰ-压缩机 Ⅱ-冷却器 Ⅲ-膨胀机 Ⅳ-冷箱 图2-163 无回热空气制冷机 理论循环的p-V图与T-s图

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制 冷 原 理 与 技 术 ➢ 图2-162示出无回热空气制冷机系统图 ➢ 图2-163所示是冷箱中制冷温度是环境 介质的温度 1-2是等熵压缩过程 2-3是等压冷却过程 3-4是等熵膨胀过程 4-1是在冷箱中的等压吸热过程

制 冷 原 理 与 技 术 ➢ 图2-162示出无回热空气制冷机系统图 ➢ 图2-163所示是冷箱中制冷温度是环境 介质的温度 1-2是等熵压缩过程 2-3是等压冷却过程 3-4是等熵膨胀过程 4-1是在冷箱中的等压吸热过程

制 冷 原 理 与 技 术 现在进行理论循环的性能计算，单位制 冷量及冷却器的 单位热负荷 分别是： ( ) 0 1 4 T1 T4 q h h c = − = p − ( ) 2 3 T2 T3 q h h c c = − = p − (2-144) (2-145) 单位压缩功 和 膨胀功 分别是： ( ) 2 1 T2 T1 w h h c c = − = p − ( ) 3 4 T3 T4 w h h c e = − = p − (2-146) (2-147)

制 冷 原 理 与 技 术 现在进行理论循环的性能计算，单位制 冷量及冷却器的 单位热负荷 分别是： ( ) 0 1 4 T1 T4 q h h c = − = p − ( ) 2 3 T2 T3 q h h c c = − = p − (2-144) (2-145) 单位压缩功 和 膨胀功 分别是： ( ) 2 1 T2 T1 w h h c c = − = p − ( ) 3 4 T3 T4 w h h c e = − = p − (2-146) (2-147)

制 冷 原 理 与 技 术 从而可计算出循环消耗的 单位功 及 制热系数： ( ) ( ) 2 1 T3 T4 w w w c T T c c e p p = − = − − − ( ) ( ) ( ) 2 1 3 4 0 1 4 c T T c T T c T T w q p p p − − − −  = = (2-149) (2-148) 若不计比热随温度的变化，并注意到 k k c p p T T T T 1 4 0 3 1 2 ( ) − = =

制 冷 原 理 与 技 术 从而可计算出循环消耗的 单位功 及 制热系数： ( ) ( ) 2 1 T3 T4 w w w c T T c c e p p = − = − − − ( ) ( ) ( ) 2 1 3 4 0 1 4 c T T c T T c T T w q p p p − − − −  = = (2-149) (2-148) 若不计比热随温度的变化，并注意到 k k c p p T T T T 1 4 0 3 1 2 ( ) − = =

制冷原理与技术 则上式可简化为： 3 4 4 2 1 1 1 0 ( ) 1 1 T T T T T T pp k k c − = − = − = −  (2 -150) ( ) ( ) ( ) 2 1 3 4 0 1 4 c T T c T T c T T wq p p p − − − −  = = k k c pp TT TT 1 4 0 3 12 ( ) − = = (2 -149)

制冷原理与技术 则上式可简化为： 3 4 4 2 1 1 1 0 ( ) 1 1 T T T T T T pp k k c − = − = − = −  (2 -150) ( ) ( ) ( ) 2 1 3 4 0 1 4 c T T c T T c T T wq p p p − − − −  = = k k c pp TT TT 1 4 0 3 12 ( ) − = = (2 -149)

制 冷 原 理 与 技 术 因为热源温度是恒值，此时比较标准循环 应当是可逆卡诺循环，其 制冷系数 为： 3 1 1 T T T c −  = 因此上述理论循环的 热力完善 度为： 2 0 0 1 3 1 2 1 1 ( )( ) T T T T T T T T T T c c − − = − − = =    (2-151) 显然，永远 Tc T c     2

制 冷 原 理 与 技 术 因为热源温度是恒值，此时比较标准循环 应当是可逆卡诺循环，其 制冷系数 为： 3 1 1 T T T c −  = 因此上述理论循环的 热力完善 度为： 2 0 0 1 3 1 2 1 1 ( )( ) T T T T T T T T T T c c − − = − − = =    (2-151) 显然，永远 Tc T c     2

图2-164 无回热空气制冷机实际循环

图2-164 无回热空气制冷机实际循环