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空气源热泵的原理是逆卡诺循环吗?

文章出处:未知 责任编辑:admin 发布时间:2017-12-07 11:24 点击数:
逆卡诺循环
 
它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源(即被冷却物体)的温度为T0,高温热源(即环境介质)的温

度为Tk, 则工质的温度
在 吸热过程中为T0, 在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之

间没有温差,即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。

其循环过程为:

 
首先工质在T0下从冷源(即被冷却物体)吸取热量q0,并进行等温膨胀4-1,然后通过绝热压缩1-2,使其温度由T0

升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3,并向环境介质(即高温热源)放出热量qk, 最后再进行绝热膨

胀3-4,使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4,从而完成一个循环。

 
对于逆卡诺循环来说,由图可知: 
q0=T0(S1-S4) 
qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4)
w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4)
 

则逆卡诺循环制冷系数εk 为:
 
由上式可见,逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关,只取决于冷源(即被冷却物体)的温度 T0 和热源(即环境介质)的温度 Tk;降低 Tk,提高 T0 ,均可提高制冷系数。此外,由热力学第二定律还可以证明:“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环,以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
 
总上所述,理想制冷循环应为逆卡诺循环。而实际上逆卡诺循环是无法实现的,但它可以用作评价实际制冷循环完善程度的指标。通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环制冷系数εk之比,称为该制冷机循环的热力完善度,用符号η表示。即: η=ε/εk
 
热力完善度是用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环循环的程度。它也是制冷循环的一个技术经济指标,但它与制冷系数的意义不同,对于工作温度不同的制冷机循环无法按其制冷系数的大小来比较循环的经济性好坏,而只能根据循环的热力完善度的大小来判断。