逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差)
2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事变，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。
2．对单紦骠汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？
答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，入口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，入口为饱和蒸汽，传热温差为零；
④工质在管路状态不变，压降温差为零。
2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器入口为过冷液体；③蒸发器入口为过热蒸汽；
④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtkto=t-Δto。
3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.E.R？什么(_shen me)是热泵的供热系数？
答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。
2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0 /（Tk—T0）
3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注：εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。
4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。
E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd
式中：wel—电机输入比功；
5）热泵(_re4 beng4)的供热系数是描述评价热泵循环的一个重要技术经济指标。
4．制冷系数.
答：(da1 _)φ=QH/W= Th/（Th—T）=1+ε＞1
同一台机的相同工况下作热泵使用与作制冷机使用的热泵系数与制冷系数关系。
5．为什么要采用回热循环？液体过冷，蒸汽过热对循环各性能参数有何影响？
答：1）采用回热循环，使节流前的常温液体工质与蒸发器出来的低温蒸汽进行热交换，这样不仅可以增加节流前的液体过冷度提高单位质量制冷量，而且可以减少甚至消除吸气管道中的有害过热。
2）液体过冷，可以使循环的单位质量制冷量增加，而循环的压缩功并未增加，故液体过冷最终使制冷循环的制冷系数提高了。
蒸汽过热循环使单位压缩功增加了，冷凝器的单位热负荷也增加了，进入压缩机蒸汽的比容也增大了，因而压缩机单位时间内制冷工质的质量循环量减少了，故制冷装置的制冷威力降
低，单位容积制冷量、制冷系数都将降低。
除了以上的方法外，还应该结合P—H图进行分析。
6．TO（蒸发温度）TK（冷凝温度）的变化对循环各性能参数有何影响？
答：1）假定冷凝温度不变，当蒸(_jia3 ding4 leng3 ning2 wen1 du4 bu4 bian4 _dang 1 zheng1)发温度下降时：⒗铳位质量制冷量qo基本上没有什么变化；②压缩机吸气比容增大了，因而单位容积制冷量qv及制冷量Qo都在减(dou1 zai4 jian3)小；③单位压缩功Wo 增大了。因此，当冷凝温度不变，随着蒸发温度的降低，制冷循环的制冷量Qo，制冷系数εo均明显下降，当压缩比pk/p0约等于3时，功率消耗最大。
2）假定蒸发温度不变，当冷凝温度升高时：①循环的单位质量制冷量qo减少了；②虽然进入压缩(jian shao le __sui ran jin ru ya suo)机的蒸汽比容v1没有变化，但由于qo减小，故单位容积制冷量qv也减少了；③单位压缩功Wo增大了。因此，当蒸发温(zeng da le _ yin ci _dang zheng fa wen)度不变，随着冷凝温度升高，制冷机的制冷量QO减少了，功率消耗增加，制冷系数下降。
注：本题还应结合P—H图进行分析。
7．什么是制冷压缩机的标准工况？空调工况？最大轴功率工况？最大压差工况？
答：标准工况和空调工况分别是用来标明低温和高温用压缩机的名义制冷威力和轴功率，最大轴功率工况是用来考核压缩机的噪声、振动及机器能否正常启动；最大压差工况用来考核制冷机的零件强度、排气温度、油温和电机绕组温度。
8．为什么要采用双级压缩制冷？该循环的特点？
答：采用双级压缩制冷既可以获得较低的蒸发温度，又可使压缩机在的压缩比控制在合理范围内，保证压缩机安全可靠地运行。
双级压缩式制冷循环的主要特点是将来自蒸发器的低压（低温）蒸汽先用低压级压缩机压缩到适当的中间压力p01然后再进入高压级压缩机再次压缩到冷凝压力
9．一次节流，中间完全冷却/中间不完全冷却的两级压缩制冷循环宜采用何种工质？其P-H图，T-S图是怎么样的？其制冷系(tu2 shi4 zen3 me0 yang4 de0 _qi2 zhi4 leng3 xi 4)数是多少？
答：中间完全冷却的压缩制冷循环一般是使用氨为工质；而中间不完全冷却的制冷循环则是使用R12、R22作为工质。其P-H图，T-S图如下：
10．如何确定两级压缩的中间压力？
答：在工程中，一般都是按压力比例中项去确定中间压力p01=（po·pk）1/2
实际工作中常常需要选(shi2 ji4 gong1 zuo1 zhong1 chang2 chang2 xu1 yao4 xuan3)配两台（或两台以上的）压缩机来组成两级压缩制冷循环。对于由两台既定的压缩机（高压级压缩机理论输气量为Vhg，低压级压缩机理论输气量为Vhd）组成的两级压缩制冷循环的中间压力，则应按高低压容积比ζ=Vhg/Vhd为定值的条件确定。
11.对制冷剂、载冷剂有什么要求？
答：对于制冷剂：
一、在热力学方面(yi1 _zai4 re4 li4 xue2 fang1 mian4)的要求：1.蒸发压力和冷凝压力要适中；2.单位容积制冷量qv要大；3.临界温度要高而凝固温度要低；4.绝热指数要小。二、在物理与化学方面的要求：1.制冷剂的粘度和密度应尽可能小；2.导热系数和放热系数(dao re xi shu he fang re xi shu)要高；3.具有一定的吸水性；4.具有化学稳定性；5.溶解于油的性质应从正反两方面分析。
三、其它方面的要求：1.制冷剂对人的生命和健康应无危害，不具有毒性、窒息性和刺激性；
2.制冷剂应易于制取且价格便宜。
对于载冷剂的要求：1.在工作温度范围内始终处于液体状态；2.载冷剂循环运行中能耗要低；
3.载冷剂的工作要安全可靠；
4.价格低廉，便于获得。
12.常用的制冷剂、载冷剂有哪些？各自有什么特性？
答：常用的制冷剂有：
一、无机化合物：如①氨（R717）：氨有良好的热力性能，其标准蒸发温度—33.3℃氨具有强烈刺激作用，并且具有比较大的毒性，对人体有一定的危害，氨可以燃烧和爆炸，但是氨的单位容积制冷量较大，蒸发压力和冷凝压力适中，氨还对钢铁不腐蚀，但含水时会对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用，因此，一般使用中含水量＜0.2%，采(_cai3)用无逢钢管，氨还价廉易得；②水（R718）：水作为制冷剂最大的优点是无毒、无臭、不燃不爆、汽化潜热大而且极易获得，但水的蒸汽比容很大，因此它的单位容积制冷量很小，水作为制冷剂只能制取0℃以上的冷冻水(_yi3 shang4 de0 leng3 dong4 shui3)；
二、甲烷和乙烷的卤素衍生物，这些物质无毒、难燃，绝热系数小，故排气温度低，分子量大，但其价格昂贵，泄漏不易被发现，比重大，工质循环量大，故流动阻力损失大，耗功增加，对天然橡胶有腐蚀作用。氟里昂遇到明火或高温会分解出有毒有害气体，因此在氟里昂车间禁止明火和高温。如①氟里昂12（R12）：R12是早期中小型空调和冰箱中使用较普遍的制冷剂，R12在大气压下的沸点为—29.8℃，凝固点为—158℃。R12易溶于润滑油，为确保压缩机的润滑油应使用粘度较高的冷冻机油。R12中水的溶解度很小，且(zhong1 shui3 de0 rong2 jie3 du4 hen3 xiao3 _qie3)无色、无臭、对人体危害极小，其分子中不含氢原子，因而也不燃不爆，但其在大气中的寿命长，对臭氧层有破坏作用。属于中温制冷剂。②氟里昂22（R22）：R22的热力学性能与氨很相近，其沸点是—40.8℃，凝固点是—160℃，但是R22不燃不爆，在大气中的寿命约20年。R22对绝缘材料的腐蚀性较R12为大，毒性也比(wei4 da4 _du2 xing4 ye3 bi3)R12稍大。R22的化学性能不如R12稳定，分子极性也比R12大，故对有机物的膨润作用强。③氟里昂11（R11）R11在大气压力下蒸发温度为23.7℃，凝固点—111℃。由于分子量大，冷凝压力很低，所以主要用于空调用离心式制冷压缩机中。因为它含有三个氯原子，毒性较R12大。R11的其它理化性质与R22相近。R11是全卤化甲烷衍生物，在大气中(shi4 quan2 lu3 hua4 jia3 wan2 yan3 sheng1 wu4 _zai4 da4 qi4 zhong1)寿命约47~80年。属于高温制冷剂。④氟里昂114（R114）：R114在大气压力下蒸发温度为3.55℃。冷凝压力很低，冷凝温度达60℃时其饱和压力只有0.596MPa。所以适用于高温环境中，如冶金厂的吊车用空调机组。它的毒性及水在其中的溶解度与R1 2相近，与润滑油的溶解度和R22相似。R114是全卤化乙烷衍生物，在大气中的寿命长达2 10~320年。⑥氟(nian2 __fu2)里昂134a（R134a）C2H2F4（四氯乙烷）：R134a的分子量102.3，在大气压力下的沸点是—26.25℃，凝固点—101℃，临界温度101.5℃，临界压力4.06MPa。R134a的热力性质与R12非常接近，对绝缘材料的腐蚀程度比R12还稳定，毒性级别与R12相同。但R134a难溶于油，因此采用R134a的制冷系统还需配用新型的润滑油。目前R134a已取代R12作为汽车空调中的制冷剂。R134a在大气中的寿命约8~11年。
⑦氟里昂123（R123）CHCl2CF3（三氟二氯乙烷）：R123的分子量152.93，大气下压力沸点为27.61℃，凝固点—107℃，(__)临界温度183.79℃，临界压力3.676MPa。R123的热力性质与R11很相似，但对金属的腐蚀性比R11大，毒性级别与尚待确定。R123在大气中的寿命约1~4年。⑧R13 CF3Cl R14 CF4：着两种物质都属于低温制冷剂，它们的沸点分别是—81.5℃和—128℃，性能稳定，微溶于水，不溶于油。
三、混合制冷剂：如①氟里昂502（R502）：R502是由质量百分比为48.8%的R22和51.2%
的R115组成，属共沸制冷剂。与R22相比，压力稍高，在较低温度下制冷威力约大13%。在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下压缩比较小，压缩后的排气温度较低。采用单紦骠汽压缩式制冷时，蒸发温度可低达—55℃。
常用的载冷剂：
1.水：水可用作工作温度高于0℃的载冷剂。水的比热大，对流传热性能好，价格低廉。
2.盐水，一般由氯化钙(CaCl2)或氯化钠(NaCl)配制而成的水溶液：其可用于工作温度低于0℃的载冷剂，盐水浓度越大，其密度也越大，流动阻力也增大；同时，浓度增大，其比热减小，输送一定冷量所需盐水溶液的流量将增加，造成泵消耗的功率增大。因此，配制盐水溶液时，只要使其浓度所对应的凝固温度不低于系统可能出现的最低温度即可，一般使凝固温度比制冷剂的蒸发温度低5~8℃。盐水溶液对金属还具有腐蚀性，尤其是略带酸性并与空气相接触的盐水(xiang jie chu de yan shui)溶液，其腐蚀性更强。为了降低盐水对金属的腐蚀作用，可在盐水溶液中加入一定量的防腐剂；
3.有机载冷剂，主(you ji zai leng ji _zhu)要有乙二醇、丙二醇的水溶液。它们都是无色、无味、非电解性溶液。冰点都在0℃以下，对金属管道、容器无腐蚀作用。丙二醇是无毒的，可以与食品直接接触而不致污染。乙二醇略带毒性，但无危害，价格和粘度较丙二醇低。13.什么叫CFC？对臭氧层有何作用？
答：把不含氢的氟利昂写成CFC，读作氯氟烃。
由于CFC化学性质稳定，在大气中的寿命可长达几十年甚至上百年，当CFC类物质在大气中扩散、上升到臭氧层时，在强烈的紫外线照射下才发生分解。分解时释放出的氯离子对O3有亲和作用，可与O3分子作用生成氧化氯分子和氧分子。氧化氯又能和大气中游离的氧原子作用，重新生成氯离子和氧分子，这样循环反应产生的氯离子就不段地破坏臭氧层。据测算，一个CFC分子分解生成的氯离子可以破坏近10万个臭氧分子。另外，CFC还会加剧温室效应。
14.《蒙特利尔仪定书》中股哪些制冷剂要被禁用？
答：《蒙特利尔仪定书》中股要被禁用的制冷剂有：CFC11、CFC12、CFC113、CFC11 4、CFC115。
15.什么叫共沸/非共沸制冷剂？
答：在混合制冷剂中，在饱和状态下汽液两相的组分是否相同，相同的是共沸制冷剂，不相同的是非共沸制冷剂。
16.润滑油的功能是什么？与制冷剂是何种关系（互溶/不溶）？
答：润滑油的功能是：
⑴润滑油相互摩擦的零件表面，使摩擦表面完全被油膜分隔开来，从降低压缩机的摩擦功，摩擦热和零件的磨损。
⑵带走摩擦热量，使摩擦零件的温度保持在允许范围内。
⑶使活塞环与气缸壁之间的间隙、轴封摩擦面等密封部分布满润滑油，以阻挡制冷剂的泄漏。
⑷带走金属摩擦表面的磨屑。
⑸利用油压作为控制卸载机构的液压力。
与制冷剂的关系大致可分为三类：
⑴不溶于润滑油的制冷剂R717，R13，R14等。
⑵少量溶于润滑油的制冷剂，如R12。
⑶无限溶于润滑油的制冷剂有R11，R12，R21，R113和R500等。
18.常见的制冷压缩机的分类？特点？工作原理？
答：根据制冷压缩机的工作原理，可分为容积型和速度型两大类。
在容积型压缩机中，气体压力靠可变容积被强制缩小来提高，常用的容积型压缩机有往复式活塞压缩机、回转式压缩机、螺杆式压缩机及滚动转子式压缩机。
在速度型压缩机中，气体压力的提高是由气体的动能转化而来。常用的速度型压缩机有离心式压缩机。
19.开启式、半封闭式、全封闭式压缩机有何异同？
答：在结构上来说：开启式压缩机与原动机分装，容易拆修，半封闭式压缩机的电动机外壳和压缩机曲轴箱构成一个密闭空间，从而取消轴封装置，并且可以利用吸入低温制冷工质蒸汽来冷却电机绕组，改善了电动机的冷却条件。然而压缩机部分是可拆装的，这样便于压缩机的检修。全封闭式压缩机的压缩机与电动机共用一个主轴，且二者组装在一个钢制壳内，电动机在吸入蒸汽冷却下运动，故结构紧凑，噪声低，多用于冰箱和小型空气调节机组。20.为什么活塞式压缩机会有余隙容积？它对压缩机性能有何影响？能不能消除？
答：活塞(da _huo se)式制冷压缩机的余隙容积是因为在气缸与气阀和活塞与气缸之间存在着间隙。余隙容积是不可消除的，因为余隙容积的存在是为了防止活塞和气缸产生过大的撞击而造成事变。余隙容积的存在可以使压缩机高压端吸入的蒸气比容增大，减少了蒸气的吸入量，因此，余隙容积的存在增加了压缩机的工作效率。
21.影响压缩机输气系数的主要因素有哪些？
答：影响压缩机输气系数的主要因素有：①余隙容积的影响；②吸、排气阻力的影响；③吸入过热蒸汽的影响；④泄漏的影响。
22.什么是指示功率？轴功率？什么(shen2 me0 shi4 zhi3 shi4 gong1 lv4 _zhou2 gong 1 lv4 _shen2 me0)是总效率？
答：由原动机到压缩机主轴上的功率称为轴功率Ne，其中一部分直接用于压缩气体，称为指示功率Ni；总效率是指指示效率与机械效率的乘积称为压缩机的轴效率ηe=ηi·ηm 。23.什么是假盖？有何作用？
答：假盖其实就是指排气阀片的升程限制器。在假盖上面设有假盖弹簧将其压紧在排气阀座上，当吸入大量液态制冷工质或大量润滑油进入缸内，造成缸内压力剧增超越假盖弹簧的弹力，假盖与内阀座一起被顶起，以防气缸等零件损坏。
24. 活塞式制冷机和螺杆式制冷压缩机各自是如何进行冷量调节？
答：活塞式制冷机是根据运行条件的变化，通过顶杆启阀机构改变压缩机工作气缸的数目，以达到调节冷量的目的。
螺杆式制冷(luo2 gan3 shi4 zhi4 leng3)压缩机的能量调节多采用滑阀调节，其基本原理是通过滑阀的移动使压缩机阳、阴转子齿间的工作容积，在齿间接触线从吸气端向排气端移动的前一段时间内，仍与吸气口相通，使部分气体回流至吸气口，即减少了螺杆有效工作长度达到能量调节的目的。
25.什么是螺杆式压缩机的阴/阳转子？喷油有何作用？
答：螺杆式制冷压缩机是靠一对互相啮合的转子（螺杆）来工作的，转子表面是螺旋形，主动转子端面上的齿形为凸形（即阳转子亦是功率输入转子），从动转子端面上的齿形是凹的（即为阴转子）。
喷油的作用是冷却气缸壁，降低排气温度，润滑转子，并在转子及气缸壁面之间形成油膜密封，减小机械噪声。
26.单螺杆式压缩机与双螺杆压缩机的性能如何？
答：单螺杆式压缩机是在双螺杆式制冷压缩机的基础上，不段改进、完善，形成一个新机种。
其结构类似机械传动的蜗轮蜗杆，但其作用不是机械传动，而是用来压缩气体。单螺杆工作过程与容积式压缩机类似，有吸气、压缩、排气三个过程，也采用滑阀进行能量调节，容量可在10%~100%的范围内进行无级调节。
双螺杆式压缩机是通过一对互相啮合的螺杆来工作的，因此，在运行时产生较大的轴向力，必须采用平衡措施，通常在两转子的轴上设置推力轴承。另外，阳转子上轴向力较大，还要加装平衡活塞予以平衡。其工作过程是随着转子的旋转，吸、排气口可按需要准确地使转子的齿槽和吸、排气腔连通或隔段，周期性地完成进气、压缩、排气过程。威力调节的范围也是10%~100%，且为无级调节，当制冷量为50%以上时，功率消耗与制冷量近似正比关系，而在低负荷下运行则功率消耗较大。
27. 冷凝器与蒸发器和其它热工换热器相比，有何特点？
答：1.制冷系统中的换热器工作温度、压力范围比较窄；
2.介质传热温差小，传热系数比较低，使传热面积大，造成了设备也比较庞大；
3.制冷换热器要与压缩机相匹配；
28.冷凝器/蒸发器有哪些模式？工作原理是什么？有何特点？
答：根据冷却介质种类的不同，冷凝器可归纳为四大类：
⑴水冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用。水冷却式冷凝器按其不同的结构型式又可分为立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种。
⑵空气冷却式（又叫风冷式）：在这类冷(leng que shi _you jiao feng leng shi __zai zhe lei leng)凝器中，制冷剂放出的热量被空气带走。空气可以是自然对流，也可以利用风机作强制流动。这类冷凝器系用于氟利昂制冷装置在供水不便或困难的场所。
⑶水—空气冷却式：在这类冷凝器中，制冷剂同时受到水和空气的冷却，但主要是依靠冷却水在传热管表面上的蒸发，从制冷剂一侧吸取大量的热量作为水的汽化潜热，空气的作用主要是为加快水的蒸发而带走水蒸气。所以这类冷凝器的耗水量很少，对于空气干燥、水质、水温低而水量不充裕的地区乃是冷凝器的优选型式。这类冷凝器按其结构型式的不同又可分为蒸发式和淋激式两种。
⑷蒸发—冷凝式：在这类冷凝器中系依靠另一个制冷系统中制冷剂的蒸发所产生的冷效应去冷却传热间壁另一侧的制冷剂蒸汽，促使后者凝结液化。如复叠式制冷机中的蒸发—冷凝器即是。
蒸发器也是一种间壁式热交换设备。低温低压的液态制冷剂在传热壁的一侧气化吸热，从而使传热壁另一侧的介质被冷却。被冷却的介质通常是水或空气，为此蒸发(_wei4 ci3 zhen g1 fa1)器可分为两大类，即：1.冷却液体（水或盐水）的蒸发器，这种蒸发器又可分为卧式壳管式蒸发器（制冷剂在管外蒸发的为满液式，制冷剂在管内蒸发的称干式），和立管式冷水箱。2.冷却空气的蒸发器，这种蒸发器有可分为两大类，一类是空气做自然对流的蒸发排管，如广泛使用于冷库的墙排管、顶排管，一般是做成立管式、单排蛇管、双排蛇管、双排U形管或四排U形管式等型式；另一类是空气被强制流动的冷风机，冷库中使用的冷风机系做成箱体型式，空调中使用的通常系做成带勒片的管簇，在这种的冷却器中，制冷剂靠压差、液体的重力或液泵产生的压头在管内流动，因为被冷却的介质是空气，空气侧的放热系数很低(ce4 de0 fang4 re4 xi4 shu3 hen3 di1)，所以蒸发器的传热系数也很低。为了提高传热性能，往往是采取增大传热温差、传热管加勒片或增大空气流死锶措施来达到(liu 2 si3 si1 cuo4 shi1 lai2 da2 dao4)目的。此外，还有冷却固体物料的接触式蒸发器。29.有哪些冷凝器/蒸发器是氨系统和氟理昂系统专用的？
答：水冷却式冷凝器中的卧式壳管式（简称卧壳式）冷凝器可用于小型的氨制冷系统和氟利昂制冷系统，而可用于氨制冷系统和氟利昂制冷系统的蒸发器是满液式壳管蒸发器。
30.为什么小型制冷装置采用空冷式冷凝器？
答：风冷式冷凝器和水冷式冷凝器相比较，唯一优点是可以不用水而使得冷却系统变得十分简单。但其初次投资和运行费均高于水冷式；在夏季室外气温比较高（30~35℃）时，冷凝温度将高达50℃，因此风冷式冷凝器只能用于氟利昂制冷系统，而且通常是应用于小型装置，用于供水不便或根本无法供水的场合，并且在全年运行的制冷装置中采用风冷式冷凝器，可以通过减少或停止风机运行等措施弥补由于气温过低而造成冷凝压力过低引起的膨胀阀前后压差缺乏，而致使蒸发器缺液。
31. 什么是计算传热平均温差？
答：制冷剂和冷却介质分别通过冷凝器时都是变温过程。制冷剂一侧由高温的过热温度先降温到饱和温度（即冷凝温度），然后再降温到过冷状态的温度；冷却水一侧则由进水温度升高到出水温度，空气也一样。这样计算两者之间的传热平均温差就很复杂。考虑到制冷剂的放热主要是在中间的冷凝段，由饱和蒸汽凝结成饱和液体，而此时的温度是一定的，为了简化计算，把制冷剂的温度认定为冷凝温度，因此在计算传热平均温差时应用下面的公式：式中Δtmax——冷凝器中冷却介质进口处的最大端面温差（℃）
Δtmin——冷却介质入口处的最小端面温差（℃）
32.分液器有什么作用？
答：分液器的主要作用是为了解决分液不均的问题。
33.如何强化冷凝器/蒸发器的传热？
答：强化冷凝器中传热的(da1 _qiang2 hua4 leng3 ning2 qi4 zhong1 chuan2 re4 de0)关键是如何减小凝液液膜的厚度，以及加速凝液从传热面上脱离。主要措施有：
⒈改变传热表面的几何特征，增大散热面积；
⒉利用高速气流冲散凝液液膜；
⒊及时排除制冷系统中的不凝性气体；
⒋经常注意油分离器的工作情况；
⒌及时清除水垢，并且水流速度采用0.5~0.2m/s为宜。
强化蒸发器的传热措施有：
⒈蒸发产生的蒸汽应能够从传热表面上迅速脱离，并且尽量缩短其离开蒸发表面的距离是十分重要的。事实证明，壳管式和立管式蒸发器中，由于气泡生成后容易脱离，而且只有很短的路程即可排出蒸发器，同时，下层脱离上浮的气泡对上层的传热表面又有扰动作用，所以它们的换热性能都比较好。而蛇形管式的蒸发器则相反，其换热性能低下，在设计蛇形管的蒸发器时必须限制其长度不能太长。
⒉在氨蒸发器中，传热面上的油膜热阻不可忽视，因此需要定期放油，还要从整体上改善制冷系统中的分油威力。
⒊适当提高被冷却介质的流速是提高被冷却介质一侧放热系数有效途径。另需注意水或空气的流通短路、搅拌或风机的出力不够而使得流速下降。
⒋被冷却介质一侧传热面的清洁工作（除垢、除灰尘）也应予重视。还应避免蒸发温度过低，致使传热面上结冰，或结霜过厚，以免增加传热热阻
34.节流机构的作用？
答：节流机构的作用就是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下气化吸热。节流机构还可用来控制制冷剂的流量。
35. 几种常见的膨胀阀结构？工作原理？应用场合？
答：一手动膨胀阀（如P89图5-1）：膨胀阀的阀芯为倒立的圆锥体或带缺口的圆柱体，阀杆的螺纹为细牙螺纹，当手轮转动时，阀芯的上下移动量不大，可调节的液体流通面积也很小，这样就可以造成很大的局部阻力。其工作原理是：使液态制冷剂在压力差的作用下，“被迫”通过一个适应系统中流量需要的“小孔”，由于流体在通过此小孔时必须克服很大的流动阻力，从而使其压力发生骤降，由冷凝压力降至蒸发压力。液态制冷剂在通过膨胀阀的过程中，随着压力的降低，其对应的饱和温度也相应降低，一部分液体气化为蒸汽，并从其本身吸取气化潜热，从而使膨胀后的气液混合流体变成低温低压状态。
二浮球调节阀（如P90图5-2和图5-4）：浮球调节阀系一种受液位控制，能自动调节阀口开启度的膨胀阀。它的浮球室以液相和气相两根均压管和受液管设备（如蒸发器、液体分离器、中间冷却器等）相连通，因此浮球室内的液面是位于同一水平。当设备中的液面低于股液位时，浮球室中的液位也处于低位，浮球的下落使针状阀芯离开阀座，高压液体即可通过阀口节流降压后进入受液设备，使设备中的液位回复上升，当回升到股液位时，阀口关闭。三热力膨胀阀（如P91图5-5）：热力膨胀阀系(__re4 li4 peng2 zhang4 fa2 xi4)一种根据蒸发器回气过热度的变化，而自动调节阀口开启度的膨胀阀。膨胀阀的顶部为感应动力机构，由气箱、波纹薄膜、毛细管和感温包组成。感温包里充注的是氟利昂或其他低沸点液体，安装时将感温包紧固在蒸发器入口的回气管上，用以反应回气的温度变化。毛细管的作用是见感温包内由温度的变化而产生的压力变化传导到阀顶气箱中的波纹薄膜上方。波纹薄膜的段面呈波浪形，和罐头的底盖类似，随所受压力的变化能作上下2~3mm的位移变形。波纹薄膜的位移推动其下方的传动块，再经过传动杆的传动作用于阀针座。这样，当波纹薄膜向下移动时阀针座也向下移动，阀口开启度增大；反之，则阀口开启度减小。阀针座的下部为调节部分，由弹簧、弹簧座和调节杆组成。这部分的作用是用以调整弹簧的弹力以调整膨胀阀的开启过热度。
这三种类型的膨胀阀一般在大、中型装置中应用，即可以是氨系统巡可是氟利昂系统，只是在不同的系统中它们的具体机构不同，原理上是一样的。
36.热力膨胀阀按使用条件分哪两种？它们在结构上有什么区别？有于什么场合？
答：热力膨胀阀按使用的条件可分为内平衡式和外平衡史两种。
在结构上，外平衡式热力膨胀阀和内平衡式基本相同，其不同之处在于作用在波纹膜片下方的不是蒸发器入口处的制冷剂压力，而是经由平衡管连通的蒸发器入口处的制冷剂压力。这样就避开了蒸发器的内阻问题，不论内阻是大是小，作用于膜片上方和下方的压力可以根据要求的过热度进行调节。
内平衡式热力膨胀阀只能适用于蒸发器内阻较小的场合，广泛应用于小型制冷机和空调机。而外平衡式热力膨胀阀则用于只有当蒸发器的压力损失较大时才采用此种膨胀阀。
37.热力膨胀阀和毛细管如何安装？
答：热力膨胀阀的阀体系安装在蒸发器入口处的供液管上，阀体应该垂直，不能倾斜更不能颠倒安装。蒸发器配有分液器者，分液器应直接安装在膨胀阀的入口侧，这样使用效果较好。当蒸发器和膨胀阀系安装在贮液器上方时，将由于静压的影响而减少液体的过冷度，若提升高度超越一定限度，会由于管内压力低于其温度相对应的饱和压力使得产生闪发蒸汽，因而降低热力膨胀阀的工作稳定性。如果必须提升相当的高度，应保证高压液体具有足够的过冷度。
热力膨胀阀的感温包系安置在蒸发器入口处的回气管上。在包扎前应刮去回气管和感温包表面的氧化层，使新的金属表面贴合一起并使之紧固，避免由于接触不良而降低传感的灵敏度。
包扎固定后可用身质泡沫朔料再包扎，使之免受外界气温的影响。
38.什么是静装配过热度？
答：静装配过热度是指蒸发器入口处的压力比进口处压力高而引起的。
39.辅助设备中，哪些是氨/氟里昂系统专有的，哪些又是共有的？
答：氨系统专有的有：①集油器；②气液分离器；③空气分离器（(fen1 li2 qi4 _)又名不凝性气体分离器）；④过滤器；⑤紧急泄氨器。
氟里昂(fu2 li3 ang2)系统专有的有：①干燥过滤器；②易熔塞；③回热热交换器。
两者共有的有：①润滑油分离器；②高压贮液器；③安全阀；④中间冷却器。
40.空气分离器的工作原理？
答：空气分离器的型式有立式和卧式两种。
立式空气分离器的工作原理是：混合气体进入壳体后被蒸发管冷却，其中的制冷剂蒸汽凝结成液体留在壳体的底部，不凝性气体经放空气口排出系统。积存在底部的高压液通过膨胀阀降压后进入蒸发管，蒸发管中产生的蒸汽返回压缩机。
卧式空气分离器的工作原理和立式空气分离器相同，回收的制冷剂经过节流压降后从下部的回流管返回第二夹层加以利用，蒸发后产生的蒸汽返回压缩机。
41.氨/氟里昂系统的流程图，两系统各有什么特点？
答：氟利昂制冷系统与氨(da _fu li ang zhi leng xi tong yu an)制冷系统相比，它有如下特点：
⒈由于氟利昂12系统采用回热循环是有利的，所以系统中装热交换器7。
⒉由于氟利昂不溶于水，所以系统供液管中装设干燥器5，以防冰塞现象发生。
⒊氟利昂制冷系统采用干式蒸发器并配置扇力膨胀阀9，靠回汽过热度自动调节供液量。
⒋由于氟利昂与润(_you yu fu li ang yu run)滑油的可溶性，为了使润滑油能顺利返回压缩机，多选用非满液式蒸发器。另外，在压缩机起动时，为了促使溶于润滑油的氟利昂分离，保证曲轴箱内正常压力和供油威力，曲轴箱中设有润滑油加热器12，预热润滑油，以利于正常油压的迅速建立，确保压缩机顺利启动。
42.常用的制冷系统管材？管径如何确定？
答：常用的制冷系统管材有：无缝钢管，紫铜管和黄铜管。
制冷剂管道直径（一般是指内径）系根据管内制冷剂流动速度及管道总压力损失的许可值来确定的，其公式是：dn=(4MR·v/(π·w))1/2=1.128(MR·v/w) 1/2 (m) 式中MR——制冷剂质量流量（kg/s）；v——制冷剂在相应工作压力的比容下（m3/kg）；w——制冷剂的流速（m/s）。当Q0= MR·qv·v 所以上式可改写为：dn=1.128(Q0/ （qv·w）) 1/2 此外我们还可根据书上提供的图进行查图确定管径。
43.制冷管道布置要注意什么问题？
答：制冷管道的布置应符合下列的原则：
⒈制冷剂管道必须符合工艺流程的流向，便于操作、维修，运行安全可靠。
⒉配管应尽量短而直，以减少系统制冷剂充灌量及系统的压力降。
⒊防止液态制冷剂进入制冷压缩机；防止润滑油积聚在制冷系统的其他无关部位；保证压缩机曲轴箱内正常的油面；保证蒸发器供液充分且均匀。
⒋保证设备、围护结构（墙、地板、顶棚等）与管道之间的合理间距。并尽可能集合沿墙、柱、梁布置，以便于固定和减衫秕架。
另外，对于不同制冷剂的及不同用途的管道布置还应符合特定的要求。
⒈排气管
⑴为了防止润滑油和冬季停车时有可能冷凝下来的液态制冷剂流到回压缩机，排气管应有不小于0.01的坡度，坡向油分离器和冷凝器。
⑵对于不设油分离器的氟利昂压缩机，当排气上升鼓┶2.5m以上时，一定要在排气管上装设存油弯，排气管相当长时，每隔10m就要设置中间存油弯。
⑶并联压缩机排气管上（或油分离器的入口处）应装止回阀。两台并联的氟利昂压缩机，曲轴箱之间上部装均压管，下部装均油管，。
⒉吸气管
⑴吸气管应有一定的坡度，对于氨压缩机应坡向蒸发器且不小于0.005的坡度，对于氟利昂压缩机应坡向压缩机且不小于0.01的坡度。
⑵当蒸发器高于压缩机时，为了防止液态制冷剂在停机时返回压缩机，蒸发器入口回气管应先向上玩至蒸发器最高点后再接至压缩机。
⑶氟利昂上升吸气立管必须具有一(_fu li ang shang sheng xi qi li guan bi xu ju you y
i)定的流速才能把润滑油带回压缩机。
⑷对于变负荷工作的氟利昂制冷系统，为了保证在最低负荷运行时，润滑油也能从蒸发器返回压缩机，管径可能选得较小。为了避免满负荷时压力降太大，可采用双上升吸气立管，其中的小口径管（A管），其管径的大小是根据可能出现的最低负荷选用的，它保证最低负荷时能回油。管径较大的为B管。A和B两根立管用一个集油弯头连接。在满负荷时，A和B 两根立管同时使用，两管截面之和能保证管内制冷剂具有带油速度，且不产生过大的压力降。在变负荷运行时，开始两根立管同时使用，随着负荷的降低而管内流速降低，润滑油逐渐积聚在弯头内，直至将弯头封住B管被隔段，仅靠A管工作，管内流速提高，保证低负荷时能回油。在恢复满负荷运行后，由于管内流速增大，润滑油从弯头中排出，两根立管又同时工作。
⑸多组蒸发器的回气支管接至总回汽管时，应根据蒸发器与压缩机的相对位置采用不同的布置方式。
⒊冷凝器或贮液器至蒸发器之间的管道
⑴冷凝器应高于贮液器，它们之间高度差应保证液体靠重力克服管路阻力后尚能顺利地流入贮液器。
⑵冷凝器高于蒸发器时，为了防止停机后液体再进入蒸发器，液体管道应设有倒U形弯，(x ing wan _)高度应不小于2m。若膨胀阀前已装有电磁阀，可不必如此布置。
⑶多台不同高度的蒸发器位于冷凝器或贮液器上面时，为了避免可能形成的闪发蒸汽都集合进入最高一层的蒸发器。空调工程中常用的冷水（风）机组，制冷剂管道制造厂已设计配好，用户不必考虑布置。
44.双上升吸气立管的工作原理？
答：其中的小口径管（A管），其管径的大小是根据可能出现的最低负荷选用的，它保证最低负荷时能回油。管径较大的为B管。A和B两根立管用一个集油弯头连接。在满负荷时，A和B两根立管同时使用，两管截面之和能保证管内制冷剂具有带油速度，且不产生过大的压力降。在变负荷运行时，开始两根立管同时使用，随着负荷的降低而管内流速降低，润滑油逐渐积聚在弯头内，直至将弯头封住B管被隔段，仅靠A管工作，管内流速提高，保证低负荷时能回油。在恢复满负荷运行后，由于管内流速增大，润滑油从弯头中排出，两根立管又同时工作。
45.开式系统、闭式系统特点？
答：开式系统的蒸发器（如冷水箱）或用冷设备（如喷淋室）与大气相通，且设置水池（或
水箱），系统水量大，运行工况稳定，但易受污染，且水泵压头较高。而闭式系统与外界大气接触少，管道腐蚀性小，水泵能耗小，但需采用壳管式蒸发器和表冷器处理空气。并需增设膨胀水箱。
46.同程式、异程式系统特点？
答：同程式：各并联环路管总长度基本相同，各机组的水阻力大致相等，因此，水系统水力稳定性好，流量分配平衡。
异程式：各环路阻力存在不平衡现象，会引起流量分配不均匀性。
47.机械通风冷却塔有几种型式？
答：机械通风冷却塔的型式有横流式和逆流式两种。
48.水系统设计应注意什么问题？
答：⒈水管系统内水流速可按下表推荐值取用：公称直径DN（mm）＜250 ≥250 吸入管1.0~1.2 1.2~1.6 压出管1.5~1.2 2.0~2.5
⒉水泵的选择：当选用多台并联使用时，应在每台泵的入口装设止回阀，以防止出水由停用水泵中短路回流。另外，为了防止一台泵电动机过载，应在并联泵的每台泵呻口装流量控制阀，以自动稳定流量。一般选用转速为1450r/min的离心式水泵，且水泵的进入口处均装金属软管，泵的基础应减振。在安装位置很紧，且水流量不大的情况下，也可选用管道泵。一般空调工程中，
热力学第一定律就是能量守恒与转换定律，但是它并未涉及能量状态的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律，它有不同的表述方法： 克劳修斯的描述①热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，即热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； 开尔文的描述②不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他影响； 因此第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结，它不能从其他更普遍的定律推导出来，但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背，它是基本的自然法则之一。 由于一切热力学变化（包括相变化和化学变化）的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题，那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想，这种函数是一种状态函数，又是一个判别性函数（有符号差异），它能定量说明自发过程的趋势大小，这种状态函数就是熵函数。 如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环，可得出 0i i Q r T δ=∑ (1) 即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中，δＱi 为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量；Ｔi 为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成 0Qr T δ=? (2) 克劳修斯总结了这一规律，称这个状态函数为“熵”，用Ｓ来表示，即 Qr dS T δ= (3) 对于不可逆过程，则可得 ｄＳ＞δＱr/Ｔ (4) 或 ｄＳ－δＱr/Ｔ＞０ (5) 这就是克劳修斯不等式，表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后，系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程（包括可逆与不可逆过程），则有 ｄＳ－δＱ/Ｔ≥０ (6) 式中：不等号适用于不可逆过程，等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征，而可逆过程的每一步微小变化，都无限接近于平衡状态，因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此，上式也可作为判断这一过程自发与否的判据，称为“熵判据”。 对于绝热过程，δＱ＝０，代入上式，则 ｄＳj≥０ (7) 由此可见，在绝热过程中，系统的熵值永不减少。其中，对于可逆的绝热过程，ｄＳj ＝０，即系统的熵值不变；对于不可逆的绝热过程，ｄＳj ＞０，即系统的熵值
逆卡诺循环在空气能热泵的应用 [摘要]“空气能”热泵热水技术采用目前最先进的新能源技术。产品利用空气压缩机驱动冷媒进行逆卡诺循环，将大量低品位的热源（空气中的热量）通过压缩机和制冷剂，转变为高品位的可利用热能，将水加热制取生活热水，其输出能量是输入电能3倍以上，被业界誉为第四代热水器。 [关键词]空气能；中央热水；逆卡诺循环 这种新型热水器一般由空气能热泵热水机组、保温水箱、水泵及相应的管道阀门等部分组成。而空气能热泵热水机组一般由压缩机、水侧换热器、空气侧换热器、节流装置、低压储液罐、水路调节阀等部分组成，安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供热水。由于使用环境各方面新型专利技术，该产品不仅安全舒适，而且环保节能，实际使用费仅分别相当于电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，将150升水箱中的水加热到65℃，春秋季节需要消耗2 度电，如果采用低谷电价只需要0.6元钱，这箱贮存的热水足够一家3-5口生活热水之用；如果采用一个水龙头放水洗澡，该热水器可以源源不断供应热水。 工作原理 根据逆卡诺循环基本原理： 低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2； 蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1； 被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用； 放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压......如此不间断进行循环。 冷水获得的热量Q3=制冷剂从空气中吸收的热量Q2+驱动压缩机的电能转化成的热量Q1,在标准工况下：Q2=3.6Q1,即消耗1份电能,得到4.6份的热量。 制冷原理：逆卡诺循环 8世纪，瓦特发明了蒸汽机，人类找到了把热能转变为机械能的具体方法。蒸汽机的问世使人类进入了工业社会，生产力得到快速发展。但当时蒸汽机的效率非常低，一般只能达到5%左右。于是，改进蒸汽机，提高其热效率，就成为许多科学家和工程师毕生追求的目标。法国工程师卡诺就是其中杰出代表。他认为，要想改进热机，只有从理论上找出依据。卡诺从热力学理论的高度着手研究热机效率，设计了两条等温线，两条绝热线构成的卡诺循环（如右图所示）：第一阶段，温度为T1的等温膨胀过程，系统从高温热源T1吸收热量Q1；第二阶段，绝热膨胀过程，系统温度从T1降到T2；第三阶段，温度为T2的等温压缩过程，系统把热量Q2释放给低温热源T2；第四阶段，绝热压缩过程，系统温度从T2升高到T1。他研究的结论，就是人们总结的卡诺定理，其核心内容是：在相同高温热源T1与相同低温
制冷原理： 逆xx 卡诺循环1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 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。 xx进一步证明了下述xx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，为，其中T 1、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。 阐明 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T 1、降低T 2、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。此外，应用卡诺循环和卡诺定理，还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调，
卡诺定理这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究，已经贯穿在整个热力学的研究之中。 逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。 理论 在逆卡诺循环理论中间，要提高空调制冷系数就只有以下二招： 1。提高压机效率，从上面推导可以发现小型空调理论上只存在效率提高空间19%；大型螺杆水机效率提高空间9%。 2。膨胀功损失与内部摩擦损失（所谓内部不可逆循环）： 其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在我们songrui版主的液压马达没有问世之前，解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂，达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大，使膨胀功损失有所减少，相对提高了制冷系数。但是就目前情况看通过采用比容大的制冷剂，制冷系数提高空间不会超过6%。（极限空间12%） 工作原理 根据逆xx基本原理： 高温高压气态制冷剂经膨胀机构节流处理后变为低温低压的液态制冷剂，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2； 蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分： 一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1； 被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用；
卡诺循环与卡诺定理
卡诺循环与卡诺定理 一、卡诺热机 1.卡诺定理的提出 从19世纪起，蒸汽机在工业、交通运输中起到愈来愈重要的作用。但是，蒸汽机的效率是很低的，还不到5%，有95%以上的热量都没有得到利用。在生产需要的推动下，一大批科学家和工程师开始由理论上来研究热机的效率。萨迪·卡诺(Sadi Carnot,1796—1832)，这位法国工程师正是其中的一位。 当时盛行热质说，普遍认为热也是一种没有重量、可以在物体中自由流动的物质。卡诺也信奉热质说，他在他的论文《关于热的动力的思考》中有这样一段话：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比。……瀑布的动力依赖于它的高度和水量；热的动力依赖于所用的热质的量和我们可以称之为热质的下落高度，即交换热质的物体之间的温度差。”在这里，卡诺关于“热只在机器中重新分配，热量并不消耗”的观点是不正确的，他没有认识到热和功转化的内在的本质联系。但是卡诺定理的提出，却是一件具有划时代意义的事。 2.卡诺循环 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的。而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要 的就是要求过程的进行是准静态的。如下图： 要完成一个双热源的可逆循环，其方式应当是由两个等温过程与两个绝热过程组成，如下图： 卡诺循环的效率为： 其中T2为低温热源的温度，T1为高温热源的温度。 3.卡诺定理及其推论 (1). 卡诺定理（Carnot principle）：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热 机，以可逆热机的热效率为最高。即在恒温T1、T2下，ηt,IR≤ηt,R.
卡诺循环 1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种 热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 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，为，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。 阐明 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。此外，应用卡诺循环和卡诺定理，还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调，卡诺定理这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究，已经贯穿在整个热力学的研究之中。 逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。 理论 在逆卡诺循环理论中间，要提高空调制冷系数就只有以下二招： 1。提高压机效率，从上面推导可以发现小型空调理论上只存在效率提高空间19%；大型螺杆水机效率提高空间9%。 2。膨胀功损失与内部摩擦损失（所谓内部不可逆循环）：其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在我们songrui版主的液压马达没有问世之前，解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂，达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大，使膨胀功损失有
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。
2.2 熵的概念与熵增原理 2.2.1 循环过程的热温商 T Q 据卡诺定理知: 卡诺循环中热温商的代数和为:0=+H H L L T Q T Q 对应于无限小的循环,则有: 0=+H H L L T Q T Q δδ 对任意可逆循环过程,可用足够多且绝热线相互恰好重叠的小卡诺循环逼近.对每一个卡诺可逆循环,均有: 0,,,,=+ j H j H j L j L T Q T Q δδ 对整个过程,则有: 0)( )( ,,,,==+ ∑∑j R j j j H j H j L j L j T Q T Q T Q δδδ 由于各卡诺循环的绝热线恰好重叠,方向相反,正好抵销.在极限情况下,由足够多的小卡诺循环组成的封闭曲线可以代替任意可逆循环。故任意可逆循环过程热温商可表示为: ?=0)( R T Q δ 即在任意可逆循环过程中,工作物质在各温度所吸的热(Q )与该温度之比的总和等于零。 据积分定理可知: 若沿封闭曲线的环积分为,则被积变量具有全微分的性质,是状态函数。 2.2.2 熵的定义——可逆过程中的热温商 在可逆循环过程,在该过程曲线中任取两点A 和B,则可逆曲线被分为两条,每条曲线所代表的过程均为可逆过程.对这两个过程,有: 0)()(=+??B A A B R R b a T Q T Q δδ 整理得: ??=B A B A R R b a T Q T Q )( )( δδ 这表明,从状态A 到状态B,经由不同的可逆过程,它们各自的热温商的总和相等.由于所选的可逆循环及曲线上的点A 和B 均是任意的,故上列结论也适合于其它任意可逆循环过程. 可逆过程中,由于?B A R T Q )( δ的值与状态点A 、B 之间的可逆途径无关,仅由始末态决定, 具有状态函数的性质。同时，已证明，任意可逆循环过程中r T Q ??? ??δ 沿封闭路径积分一周为 p V p
名词解释： 热力过程、比热、定压比热、定容比热、热力系统、状态参数、卡诺循环、膨胀功、导热、热力循环、正向循环、逆向循环、对流换热、黑体、热辐射、辐射换热、升功率、传热过程、过量空气系数、空燃比、平均指示压力、平均有效压力、燃油消耗率、强迫着火、自燃着火、速度密度控制、质量流量控制、节流速度控制、早火、表面点火、爆震、二次喷射、隔次喷射、续断喷射、终*温度（干点）、闪点、辛烷值、十六烷值、汽醇、惊奇马赫数、充气效率、残余废气系数 低热值、高热值、放热规律、燃烧噪声、示功图、示热图。 补充知识：热工基础知识： 1、在最高温度及最高压力一定时，内燃机的混**热循环和定容循环的热效率大小关系是怎样的，利用T-S图进行分析。 2、什么是卡诺循环，请写出它的热效率公式。 3、热机循环的循环净功越大则循环热效率也越高，写出热机循环的计算公式。 第一章、发动机的性能 一、什么是发动机的指示指标和有效指标？主要有哪些？ 二、指出指示热效率、有效效率、机械效率三者间的关系。 三、(1)内燃机的机械损失主要由哪几部分组成？ （2）简要介绍测量内燃机机械损失的几种方法。 四、（1）表示动力性和经济性的指标有哪些？ （2）采取何种措施可提高内燃机的动力性和经济性？ 五、试述内燃机的实际循环与理论循环的差异。 六、平均有效压力和升功率作为评定发动机动力性能方面有何区别？ 七、（1）内燃机的三种基本理论循环是什么？各由哪几个过程组成？它们分别适用于哪种发动机？ 2、指出压缩比e,压力升高比“入”、预胀比p和绝热指数k对循环功W0以及理论热效率n的影响。 （3）为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机? 八、内燃机实际循环由哪五个过程组成？试逐个分析各过程的特点。 第二章、发动机的换气过程 一、（1）为什么内燃机进、排气门要早开、迟闭？ （2）各自所对应角度的大小对内燃机的性能有何影响？ （3）增压和非增压内燃机的气门叠开角有何差异？为什么？ 二、什么是进气马赫数？它对充气系数有什么影响？ 三、什么是可变配气定时？其目的是什么？ 四、讨论提高四冲程内燃机充气效率的措施。 五、（1）从哪些方面（指标）来综合评定内燃机配气定时的合理性？ （2）通过哪一配气定时角度可调整上述评定指标？ 六、讨论降低进气系统流通阻力的技术措施。
卡诺循环与卡诺定理 一、卡诺热机 1.卡诺定理的提出 从19世纪起，蒸汽机在工业、交通运输中起到愈来愈重要的作用。但是，蒸汽机的效率是很低的，还不到5%，有95%以上的热量都没有得到利用。在生产需 要的推动下，一大批科学家和工程师开始由理论上来研究热机的效率。萨迪·卡诺 (Sadi Carnot,1796—1832)，这位法国工程师正是其中的一位。 当时盛行热质说，普遍认为热也是一种没有重量、可以在物体中自由流动的物质。卡诺也信奉热质说，他在他的论文《关于热的动力的思考》中有这样一段话：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比。……瀑布的动力依赖于它的 高度和水量；热的动力依赖于所用的热质的量和我们可以称之为热质的下落高度，即交换热质的物体之间的温度差。”在这里，卡诺关于“热只在机器中重新分配，热量并不消耗”的观点是不正确的，他没有认识到热和功转化的内在的本质联系。 但是卡诺定理的提出，却是一件具有划时代意义的事。 2.卡诺循环 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的。而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要的就 是要求过程的进行是准静态的。如下图： 要完成一个双热源的可逆循环，其方式应当是由两个等温过程与两个绝热过程组成，如下图： 卡诺循环的效率为： 其中T 2 为低温热源的温度，T1为高温热源的温度。 3.卡诺定理及其推论 (1). 卡诺定理（Carnot principle）：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机， 以可逆热机的热效率为最高。即在恒温T1、T2下，η t,IR ≤η t,R.
卡诺的证明基于热质说，是错误的。下面给出克劳修斯在1850年给出的反证法： (2). 卡诺定理的推论： A. 不可能制造出在两个温度不同的热源间工作的热机，而使其效率超过在同样热源间工作的可逆热机。证明如下： B. 在两个热源间工作的一切可逆热机具有相同的效率。证明如下： 结论：由卡诺定理的两个推论我们可以得出——卡诺循环的热效率最大。
《大学物理》作业 No.19 循环过程和卡诺循环 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题 1.定量理想气体经历的循环过程用V —T 曲线表示如图,在此循环过程中,气体从外界吸热的过程是 [ ] (A) A →B. (B) B →C. (C)C →A. (D) B →C 和C →A. 2. 如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的a b c d a 增大为 a b 'c 'd a ，那么循环a b c d a 与a b 'c 'd a 所作的功和热机效率变化情况是： [ ] (A) 净功增大，效率提高。 (B) 净功增大，效率降低。 (C) 净功和效率都不变。 (D) 净功增大，效率不变。 3.一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V 0 ,T 0)开始,先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等容升温回复到初态温度T 0, 最后经等温过程使其体积回复为V 0 , 则气体在此循环过程中 [ ] (A) 对外作的净功为正值. (B) 对外作的净功为负值. (C) 内能增加了. (D) 从外界净吸收的热量为正值. 二、 填空题 1.如图的卡诺循环:(1)abcda ，(2)dcefd ，(3)abefa ，其效率分别为: η1= ; η2= ; η3= . 2.卡诺致冷机,其低温热源温度为T 2=300K,高温热源温度为T 1=450K,每一循环从低温热源吸热Q 2=400J,已知该致冷机的致冷系数ω=Q 2/A=T 2/(T 1－T 2) (式中A 为外界对系统作的功), 则每一循环中外界必须作功A = . 3．以理想气体为工作物质的热力学系统，经历一循环过程，回到初始状态，其内能的增量 = 。
论卡诺循环 一．引言 通过将近一学期物理化学的学习，对物理化学这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇物化小论文。 二．尼古拉·雷奥纳德·卡诺 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。 三．卡诺热机的由来 随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业话生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从但是主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。 卡诺抛弃“热质”学说的原因，首先是受菲涅耳（A．J．Fresnel，1788－1827）的影响。菲涅耳认为光和热是一组相似的现象，既然光是物质粒子振动的结果，那么热也应当是物质粒子振动的结果，是物质的一种运动形式，而不是什么虚无缥缈没有质量的东西。卡诺接受了菲涅耳的设想，他一方面运用热的动力学新概念重新审度他在1824年提出的热机理论，发现只要用“热量”一词代替“热质”，他的理论仍然成立。另一方面，他又深入研究伦福德伯爵（C．Rrmford）和戴维（H．Davy）的磨擦生热的实验，并计划用实验来揭示在液体或气体中的磨擦热效应的定量关系，他计算出热功当量为3.7焦耳/卡，比焦耳（J．P．Joule）的工作超前将近20年。
卡诺循环 一．关键字：卡诺热机、物理、化学、卡诺循环、等温压缩、绝热膨胀、状态、压缩、效率、温度、原理、定温。 二．引言 通过将近一学期物理的学习，对物理这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇文章。 物理学与化学，作为自然科学的两个分支，关系十分密切，任何一种化学变化总是伴随着物理变化，物理因素的作用也都会引起化学变化，自然科学中化学和物理历来是亲如兄弟、相辅相成的两个基本学科，它们虽曾有过约定俗成的分工，各司其职，但非各自为战,“化学和物理合在一起，在自然科学中形成了一个轴心”。就拿卡诺循环来说，卡诺循环在物理学与化学方面都有重要应用。下面我从三方面介绍卡诺循环。 三．尼古拉·雷奥纳德·卡诺 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。 四．卡诺循环的定义 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称为卡诺循环。 五．卡诺热机的原理 设一热机中有一定量的工质，工作在温度分别为T1和T2的两恒温热源间。卡诺循环由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程（定熵）组成 四个过程的顺序如下：
热力学第二定律与卡诺循环 203 汪艺塍 各位看到这个标题时，麻烦等下再翻下一版。毕竟有（tao ）趣（yan ）的热力学第二定律，可以被讨（you ）厌（qu ）的人们拿去发展为宇宙的“热寂说”、买彩票中奖的几率甚至是离婚的原因blabla 的。由此可见其重要性。而且2016年全国卷涉及热学内容，希望有兴趣的同学能继续看下去。 热力学第零定律和第一定律向来没有太多质疑，而对于热力学第二定律，却自提出之日起却争议不断。最有影响力的质疑当属麦克斯韦提出的“麦克斯韦妖”① 。不过目前尚未能否定此定律的正确性。 热力学第二定律实际上是对热力学过程不可逆性的表述，即物质总是趋向于混乱的，一切自发进行的过程都不可自发复原。 早在1824年，卡诺提出的卡诺定理②已十分接近热力学第二定律，但卡诺是已当时流 行的“热质说”③加上能量守恒定律解释。如果不从“热质说”而正确推导出卡诺定理，那么就缺乏一条定律。克劳修斯据此提出热力学第二定律。 热力学第二定律有两种主要表述： （1）克劳修斯表述（1850年） 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； （2）开尔文（汤姆孙）表述（1851年） 不可能从单一热源吸取热量，使之完全转化为有用功而不产生其他影响 或表述为：第二类永动机④不可能存在。 我们想要论证二者等价性，此时引入卡诺循环。 这是卡诺提出的一种理想的可逆热机，其工作时的V -p 图象如下所示： ①过程B A →为等温膨胀，温度为1T ，吸热ab Q ； ②过程C B →为绝热膨胀，温度由1T 降为2T ， =ab Q 吸热为0； ③过程D C →为等温压缩，温度为2T ，放热cd Q ； ④过程A D →为绝热压缩，温度由1T 升为2T ，放 热为0。 由理想气体状态方程、热力学第一定律和绝热过程泊松公式⑤ ?????=+?=?=)(常数C pV W Q U RT pV γν 可以得到： （1）对于等温过程①和③：
概述卡诺循环 摘要：本文简述了卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的，以及卡诺热机理论---热机只能在具有温差的两个热源之间工作；热机的效率于工作介质无关而主要取决于两个热源之间的温差。卡诺循环的基本原理，P-V图，热机效率。卡诺循环是理想化的可逆循环，其效率是最高的，但是实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多。 关键词：卡诺循环；绝热过程；卡诺循环原理；P-V图；热机效率 一、卡诺循环的提出 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）生于巴黎，是法国物理学家、军事工程师。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。按照当明的防疫条例，霍乱病者的遗物一律付之一炬。卡诺生前所写的大量手稿被烧毁，幸得他的弟弟将他的小部分手稿保留了下来，其中有一篇是仅有21页纸的论文----《关于适合于表示水蒸汽的动力的公式的研究》，其余内容是卡诺在1824-1826年间写下的23篇论文。 卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的？他研究的方法是什么？具体地说就是，为什么卡诺认为理想热机的循环过程中，从高、低温热源吸、放热过程一定要是等温过程？卡诺为何要选气体(理想)作为理想热机的工质？具体分析如下：随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业化生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。蒸汽机发明以后，它的效率很低。到18世纪末，只有3％左右，即有约97％的热量得不到利用。当时有不少人为提高其效率而继续进行研究。为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从当时主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。 卡诺的父亲是法国大革命中“胜利的组织家”拉萨尔·卡诺。1816年，因其父被流放而从军中退役，专心研究热机理论。他给自己提出的目标是，阐明热机的工作原理，找出热机不完善的原因，以提高热机的效率。当时，卡诺相信热质说。于是，他把热量从高温热源经过热动力机传入低温热源时能够做功，看作水从高
第1章空调制冷原理与基础 采用压缩机使气态制冷剂增压的制冷机称蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。单级蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一种制冷机。这类制冷机设备比较紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能达到的制冷温度范围比较宽广，从稍低于环境温度至-150℃，在普通制冷温度范围内具有较高的循环效率，被广泛地应用于国民经济的各个领域中。 蒸气压缩式制冷循环，根据实际应用有单级、多级、复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机应用最广，是构成其他蒸气压缩式制冷机的基础，据不完全统计，全世界单级蒸气压缩式制冷机的数量是制冷机总数的75%以上。因此，我们的介绍主要针对单级压缩式制冷机。
1．单级蒸气压缩式制冷循环——逆卡诺循环 在日常生活中我们都有这样的体会，如果给皮肤上涂抹酒精液体时，就会发现皮肤上的酒精很快干掉，并给皮肤带来凉快的感觉，这是什么原因呢？这是因为酒精由液体变为气体时吸收了皮肤上热量的缘故。由此可见，液体汽化时要从周围物体吸收热量。单级蒸气压缩式制冷，就是利用制冷剂由液体状态汽化为蒸气状态过程中吸收热量，被冷却介质因失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷剂 1.1 逆卡诺循环——理想制冷循环 几个概念 焓h=U+PV 表示工质流动能和内能之和。 熵S=△Q/T 表示工质热量变化与工质温度之商。 温熵图 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T k, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为T k, 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
逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差) 2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事变，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。 2．对单紦骠汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？ 答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，入口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，入口为饱和蒸汽，传热温差为零； ④工质在管路状态不变，压降温差为零。 2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器入口为过冷液体；③蒸发器入口为过热蒸汽； ④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtkto=t-Δto。 3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.E.R？什么(_shen me)是热泵的供热系数？ 答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。 2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0 /（Tk—T0） 3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注：εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。 4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。 E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd 式中：wel—电机输入比功； 5）热泵(_re4 beng4)的供热系数是描述评价热泵循环的一个重要技术经济指标。 4．制冷系数. 答：(da1 _)φ=QH/W= Th/（Th—T）=1+ε＞1 同一台机的相同工况下作热泵使用与作制冷机使用的热泵系数与制冷系数关系。 5．为什么要采用回热循环？液体过冷，蒸汽过热对循环各性能参数有何影响？ 答：1）采用回热循环，使节流前的常温液体工质与蒸发器出来的低温蒸汽进行热交换，这样不仅可以增加节流前的液体过冷度提高单位质量制冷量，而且可以减少甚至消除吸气管道中的有害过热。 2）液体过冷，可以使循环的单位质量制冷量增加，而循环的压缩功并未增加，故液体过冷最终使制冷循环的制冷系数提高了。 蒸汽过热循环使单位压缩功增加了，冷凝器的单位热负荷也增加了，进入压缩机蒸汽的比容也增大了，因而压缩机单位时间内制冷工质的质量循环量减少了，故制冷装置的制冷威力降
浅谈卡诺循环 ——热机的效率研究 李鑫 11社会工作 2011425020 循环过程应用非常常见，如汽车发动机、蒸汽机等，还有冰箱、空调等，它们分别以不同的方式利用了不同种类的循环过程，最终具有了各自不同的功能。那么，这些机器和设备是怎样利用循环过程来达到各自的目的？对于它们什么是最关键的指标？工程师设计高性能的机器和设备以及提高其性能的依据是什么？卡诺循环不是双热源可逆循环的唯一循环，广义卡诺循环是双热源可逆循环的普遍方式；广义卡诺循环对实际热机的理论意义在于，指出采用回热装置，可以提高热机效率；广义卡诺循环使卡诺定理的内涵更为深刻，适用范围更加广泛。 一、卡诺循环 （一）基本介绍 卡诺循环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：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，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。 卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量，对外作功；绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功，温度降低；等温压缩，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的准静态过程，其高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺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、摩擦等损耗。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。 （二）工作原理 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的，而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要的就是要求过程的进行是准静态的。这就要求在工作物质与热源接触的过程中基本上不存在温度差，也就是在热交
卡诺循环与汽车发动机 摘要：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。该循环以理想气体为工质，由两个等温循环和两个绝热循环组成，而按照卡诺循环工作的热机叫做卡诺热机。1862年法国一位工程师首先提出四冲程循环原理，1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环。 关键字：卡诺循环汽车发动机奥托循环 正文： 随着对热力学这一部分物理知识了解的不断深入，我感觉到了物理学中的循环之美。而卡诺循环便是热力学这一部分知识中几近完美的表现。 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。要完整的了解卡诺循环，我们就需要从卡诺循环的四个过程入手，只有详细在详细了解这四个过程的基础上，我们才能更加深刻地了解卡诺循环。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。首先是等温膨胀，即理想气体从状态1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等温膨胀到状态2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2）在这个过程中，理想气体与高温热源接触，由状态1等温膨胀到状态2，从高温热源吸收热量，吸收的热量为 Q1=νRT1ln（V2/V1）（1） 其次是绝热膨胀，即从状态2绝热膨胀到状态3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3）， 然后是等温压缩，即从状态3等温压缩到状态4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），在这个过程中，理想气体与低温热源接触，由状态3等温压缩到状态4，向低温热源放出热量，放出的热量为 Q2=νRT2ln（V3/V4）（2） 最后从状态4绝热压缩回到状态1如图（一）。
卡洛定理与热力学第二定律认识与拓展 可逆机应该是可逆热机的简称,可逆热机中，工作物质的循环过程是可逆过程，可逆过程遵循卡诺循环： 气体向高温热源高温热源T1吸热Q1，向低温热源T2放热Q2,气体所作的功-W，与所吸收的热Q1之比为热机转换效率η。热机倒开就是制冷机。这一过程为理想过程，实际的热力学过程都是不可逆的，所以，可逆热机实际并不存在。 卡洛定理在热力学第二定律建立之前被用错误的热质说来解释，把热当成一种物质，似乎能较好的解释可逆机效率最大的问题。但热质说后来被证明是错误的，而热力学第二定律的提出似乎也给出了卡诺定理的证明方法。 1824年提出的原始形式的卡诺定理仅给出作卡诺循环的热机效率与两热源温度之间 的关系为 η=-W/Q1≤1-（T2/T1）， 式中等号适用于可逆机、不等号适用于不可逆机。热力学第一定律确立以后，人们逐渐认识到卡诺定理还具有更深刻的含义。卡诺定理实质上给出了工作物质作卡诺循环时, 吸收的热量与两热源温度之间的关系 （Q1/ T1）十（Q2/ T 2）≤0， 对正循环或逆循环皆成立。卡诺定理的重要性在于可将其推广到任意循环和非循环过程。 克劳修斯由此引入系统状态函数“熵”的概念，进一步得到对于终态与初态不同的非循环过程，系统熵值的增量为 △S≥d Q / T 这个由卡诺定理引伸出来的熵变关系式便是第二定律的数学表达式。对任何热力学系统皆适用，等号适用于可逆过程、不等号适用于不可逆过程。对于孤立系统内部实际进行的任何过程(必为不可逆绝热过程)则为 S ＞0【1】 传统的观点根据热力学第二定律可以证明卡诺定理成立，这在许多教科书中都有提到，同时克劳修斯也由卡诺定理引申出热力学第二定律的数学表达式，似乎没有谬误。随着认知的加深，热力学第二定律和卡诺循环的漏洞也逐渐体现出来。 事实上，卡诺定理存在的严重缺陷，不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。首先，取卡诺热机置于低温T2之中，在它的内部增加固体物质，
建环《制冷原理与设备》课程 部分思考题、练习题参考解答 08年10月 一、判断题 1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。 (×) 2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。 (×) 3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。(×) 4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。(√) 5．描述系统状态的物理量称为状态参数。 (√) 6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。 (√) 7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。(×) 8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜ 2000时为紊流。 (×) 9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。(√) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。 (×) 11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。 (√) 12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。 (×) 13．制冷剂R717、R12是高温低压制冷剂。 (×) 14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。 (×) 15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。 (√) 16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。 (×)
17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。 (√) 18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。 (×) 19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。 (×) 20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。 (×) 21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a属于HFC类物质。 (√) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。 (√) 23．市场上出售的所谓“无氟冰箱”就是没有采用氟利昂作为制冷剂的冰箱。(×) 24．R134a的热力性质与R12很接近，在使用R12的制冷装置中，可使用R134a替代R12而不需对原设备作任何改动。 (√) 25．比热容是衡量载冷剂性能优劣的重要指标之一。 (×) 26．对蒸气压缩式制冷循环，节流前制冷剂的过冷可提高循环的制冷系数。 (√) 27．半导体制冷效率较低，制冷温度达不到0℃以下温度。 (×) 28．压缩制冷剂要求“干压缩”，是指必须在干度线X＝1时进行压缩。 (×) 29．螺杆式压编机和离心式压缩机都能实现无级能量调节。 (√) 30．当制冷量大干15KW时，螺杆式压缩机的制冷效率最好。 (√) 31．风冷冷凝器空气侧的平均传热温差通常取4~6℃。 (×) 32．满液式蒸发器的传热系数低于干式蒸发器。 (×) 33．两级氟利昂制冷系统多采用一级节流中间完全冷却循环。 (×) 34．回热器不仅用于氟利昂制冷系统，也用于氨制冷系统。 (×) 35．从冷凝器出来的液体制冷剂，已经没有热量，经过节流才能吸热。(×) 36．在制冷设备中，蒸发器吸收的热量和冷凝器放出的热量是相等的。(×)