逆卡诺循环制冷原理

简介

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，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。

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

卡诺循环的定义、工作原理、创建背景、意义

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

卡诺循环的定义、工作原理、创建背景、意义

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

大学物理学

物理学第五版

13-5 循环过程 卡诺循环

各种热机的效率 液体燃料火箭 48% 柴油机 汽油机 蒸气机

37% 25%

8%

第十三章 热力学基础

大学物理学

物理学第五版

13-5 循环过程 卡诺循环

一 循环过程系统经过一系列变化状态过程后，又 回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . p 特征 E 0 A c W 由热力学第一定律 d B Q W

o第十三章 热力学基础

VA

VB V2

大学物理学

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13-5 循环过程 卡诺循环

净功 W Q1 Q2 Q 总吸热 总放热 净吸热Q1Q2

(取绝对值)

Q

二 热机效率和致冷机的致冷系数热机(正循环) W 0 致冷机(逆循环) W 0第十三章 热力学基础3

大学物理学

物理学第五版

13-5 循环过程 卡诺循环

p

A

c

Wd

高温热源 Q1BVB V

o

VA

热机 Q2 低温热源

W

W Q1 Q2 Q2 1 热机效率 Q1 Q1 Q1第十三章 热力学基础4

大学物理学

物理学第五版

13-5 循环过程 卡诺循环

p

A

c

Wd

高温热源 Q1 BVB V

致冷机

W

o

VA

Q2低温热源

Q2 Q2 致冷机致冷系数 e W Q1 Q2第十三章 热力学基

第三章 制冷循环与冷冻冷藏的基本概念

目的：了解单级压缩循环、双级压缩循环的特点；

了解冷冻冷藏的基本概念；

合理的操作制冷系统、科学管理冷库。

第一节 单级压缩蒸汽式制冷循环

1、 单级压缩制冷循环原理图：可以简单地用图1-9来表示。

制冷剂在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，便完成单级压缩制冷循环，即达到制冷的目的。

2、 单级压缩制冷循环的主要设备：

1

在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件：

1）蒸发器：制冷剂在低压（蒸发压力）下以较低 的温度（蒸发温度）蒸发，吸收被冷却物质的热量实现制冷，是向外输送冷量的设备。

2）压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸汽 的作用，同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压（冷凝压力）下运行。是输入功的设备。

3）冷凝器：制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收 的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质，冷凝成温度较高的（冷凝温度）液体。是放出热量的设备。

4）节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降 压（降到蒸发压力）后进入蒸发器，同时控制和调节制冷剂的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。

在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠 性和安全性，

液氨制冷原理

在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的四大部件：

蒸发器：制冷剂在低压（蒸发压力）下以较低的温度（蒸发温度）蒸发，吸收被冷却物质的热量实现制冷，是向外输送冷量的设备。

压缩机：是系统的心脏，起到输送制冷剂蒸汽的作用，同时保证蒸发器在低压下运行、冷凝器在高压（冷凝压力）下运行。是输入功的设备。 冷凝器：制冷剂蒸汽在高压下将从蒸发器吸收的热量以及压缩功转化的热量传递给冷却介质，冷凝成温度较高的（冷凝温度）液体。是放出热量的设备。

节流阀：将从冷凝器冷凝的制冷剂液体节流降压（降到蒸发压力）后进入蒸发器，同时控制和调节制冷剂的流量，并将系统分为高压侧和低压侧两部分。

在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠性和安全性，还设有一些辅助设备，如气液分离器、油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器、过滤器以及安全附件、阀门等。 制冷原理

从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气被吸入压缩机内，压缩成高压高温的过热蒸气，然后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度，且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态，因而排至冷凝器时，经冷却、冷凝成高压常温的氨液。高压常温的氨液通过膨胀阀时，因节流而降压，在压力降低

制冷原理中文版

制 冷 技 术第 1讲 绪 论

制冷原理中文版

热

热源

热利用

热系统施工

热系统运行

暖通冷 冷源 冷利用 冷系统施工 冷系统运行

流体力学

基础知识热工理论

制冷原理中文版

一、基本概念 制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度， 并使之维持在这一低温的过程。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中 ★ 实例 制冷≠冷却

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制冷机：实现制冷所需的机器和设备。特点：必须消耗能量——电能、机械能等

制冷剂：制冷机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。

制冷循环：在制冷机中，制冷剂周而复始吸热、放热的流动循环。

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二、制冷方法 液体气化制冷：利用液体气化吸热原理。如：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷

气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取 被冷却物体的热量从而制冷。

热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应。

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三、制冷技术分类按照制冷温度大小，分为三类：

普通制冷：t>-120℃ 深度制冷： -120℃ >t>-253℃ 超低温制冷：t<-253℃空调用制冷技术属于普通制冷。

制冷原理题库 第一部分

1、 液体是（ ）的总称。 A 液体 B 气体 C 固体 D 液体和气体 2 、 溴化锂系统中，溴化锂是（ ）

A、吸收剂 B、扩散剂 C、制冷剂 D、载冷剂

3 、 制冷系统中干燥过滤器应安装在（ ）上。

A、冷凝器进气管 B、冷凝器出液管道 C、节流阀出液管道 D、蒸发器进液管道

4 、 制冷剂的（ ）要大，可减小制冷压缩机的尺寸。

A、单位质量制冷剂 B、单位容积制冷量 B、单位冷凝热负荷 D、单位功耗

5、 隔热材料应具备的性能是（ ）

A、吸水性好 B、比重大 C、导热系数要小 D、耐火性一般

6、 氯化纳盐水的共晶点温度是（ ）

A、-55°C B、-21.2°C C、-33.6°C D、-16°C

7、 使用开启式制冷压缩机的制冷系统，制冷压缩机轴封的密封是在（ ）协助下建立起 来的。

A、制冷剂 B、空气层 C、水 D、冷冻油

8、 选择双级压缩式制冷循环的原因是（ ）

Ａ、高压过高 Ｂ、低压过低 Ｃ、压缩比过大 Ｄ、压缩比过小

9、 在焓-湿图上，等温度线与∮=100%的交点表示该温度下的（ ）空气。

A、过饱和 B、饱和 C、未饱和 D、过热

10、 水冷式冷凝器中的水是（

制冷原理题库 第一部分

1、 液体是（ ）的总称。 A 液体 B 气体 C 固体 D 液体和气体 2 、 溴化锂系统中，溴化锂是（ ）

A、吸收剂 B、扩散剂 C、制冷剂 D、载冷剂

3 、 制冷系统中干燥过滤器应安装在（ ）上。

A、冷凝器进气管 B、冷凝器出液管道 C、节流阀出液管道 D、蒸发器进液管道

4 、 制冷剂的（ ）要大，可减小制冷压缩机的尺寸。

A、单位质量制冷剂 B、单位容积制冷量 B、单位冷凝热负荷 D、单位功耗

5、 隔热材料应具备的性能是（ ）

A、吸水性好 B、比重大 C、导热系数要小 D、耐火性一般

6、 氯化纳盐水的共晶点温度是（ ）

A、-55°C B、-21.2°C C、-33.6°C D、-16°C

7、 使用开启式制冷压缩机的制冷系统，制冷压缩机轴封的密封是在（ ）协助下建立起 来的。

A、制冷剂 B、空气层 C、水 D、冷冻油

8、 选择双级压缩式制冷循环的原因是（ ）

Ａ、高压过高 Ｂ、低压过低 Ｃ、压缩比过大 Ｄ、压缩比过小

9、 在焓-湿图上，等温度线与∮=100%的交点表示该温度下的（ ）空气。

A、过饱和 B、饱和 C、未饱和 D、过热

10、 水冷式冷凝器中的水是（

稀释制冷机

He3-He4稀释制冷机原理图

1-混合器 （10mk） 2-热交换器 3-蒸馏器（0.6-0.7K）4-液池冷凝器（1K） 5-液氦预冷 6-液氮预冷 7-机械真空泵 8-液氮冷却的冷阱 9-扩散泵 10-限流器 11-真空阀

1951年H.London提出可以用超流4He稀释3He的方法制冷的理论。到1965年P.Das等人根据这一理论制成了3He-4He稀释制冷机，目前已达到2mK的低温。它可以长时间地维持毫K范围的温度，有较大的冷却能力，已成为获得毫K温度的最重要的手段和设备。

3He，4He的混合液在0.86K以上时，液3He可以以任何比例溶解在液4He中，但是当混合溶液的温度降到0.86K以下时，混合液则分离成两相，其中含3He多的相称为浓缩相，而含3He少的相称为稀释相。在低于0.86K的任一温度都对应于一定的3He含量的稀释相和浓缩相，并达到相平衡。当从稀释相中取走3He原子时，为了保持两相的平衡，则由浓缩相中的3He通过相界面进入稀释相以补充被移去的3He原子。可以计算得3He在稀释相中的焓和熵比在浓缩相中要大得多。所以这种稀释过程需要吸热，利用这个吸热现象制成了稀释制冷机。