热力学系统的制冷系数
热力学是一门研究能量转换和能量传递规律的科学。在研究能量传
递中，制冷是一个重要的应用领域。制冷是利用能量转换的原理，将
热量从低温区域转移到高温区域，从而使低温区域的温度降低，达到
降温的目的。在热力学中，有一项指标被称为“制冷系数”，它是评价
制冷系统性能的重要参数。
1. 制冷系统简介
制冷系统是由制冷剂、压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组成的
一个闭合循环。其中，蒸发器和冷凝器是热交换器，承担着热量的吸
收和释放任务。压缩机则通过对制冷剂的压缩工作，将低温制冷剂转
化为高温高压的气体。节流阀则起到控制制冷剂流量和压力的作用。
2. 制冷系数的定义
在制冷系统中，制冷系数（COP）是衡量系统制冷能力的重要参数。它定义为制冷效果与能量消耗的比值，通常用功率（W）或制冷效果（Qc）除以能量消耗（W）。制冷系数可以用于比较不同制冷系统的
性能，越高的制冷系数意味着越有效的制冷能力。
3. COP的计算
COP的计算公式为：
COP = Qc / W
其中，Qc表示制冷效果，W表示能量消耗。制冷效果可以以制冷
量或制冷功率来表示，而能量消耗可以是电力或其他形式的能量输入。
4. COP的影响因素
制冷系数的大小受多种因素的影响。其中，压缩机的效率是一个重
要因素。压缩机的效率越高，同样的能量输入下，制冷量就越大，制
冷系数也就越高。另外，蒸发器和冷凝器的热交换效果和制冷剂的选
择也会影响制冷系数的大小。
5. 提高COP的方法
为了提高制冷系统的制冷系数，可以采取以下几种方法：
（1）优化制冷系统的设计和构成，提高热交换效率。
（2）选择高效的压缩机，并进行压缩机的优化控制。
（3）选择合适的制冷剂，以获得更好的制冷效果。
（4）改进制冷系统的运行参数，提高能源利用率。
6. COP的应用
制冷系数的大小在实际应用中起着重要的作用，尤其是在商业和工
业领域。比如，对于冷藏冷冻设备和空调系统，制冷系数的高低直接
关系到其制冷效果和能源消耗情况。通过增加制冷系统的COP，可以
实现更高效的制冷和节能运行。
总结：
热力学系统的制冷系数是衡量制冷系统性能的重要指标，可以通过制冷效果与能量消耗的比值来计算。通过优化制冷系统的设计、选择高效的压缩机和制冷剂，并改进系统运行参数，可以提高制冷系数。在实际应用中，制冷系数的大小直接关系到制冷效果和能源消耗，通过提高COP可以实现更高效的制冷和节能运行。
制冷系统热力计算 首先是制冷剂的选择。制冷剂是一种特殊的工质，能够在低温下吸收 热量，然后在高温下释放热量。选择适合的制冷剂是制冷系统热力计算的 第一步。要考虑制冷剂的物理性质、环境影响、安全性以及经济性等因素，选择符合要求的制冷剂。 制冷剂循环计算是制冷系统热力计算的核心内容之一、制冷剂循环计 算是指根据制冷系统的工作参数和要求，通过计算制冷剂在制冷循环中的 各个状态参数，确定制冷循环的运行参数。常用的计算方法有基于压缩机 功率平衡的循环计算方法、基于热力学原理的循环计算方法等。 制冷剂流量计算是指根据制冷系统的制冷负荷和制冷剂的性质，计算 出制冷剂在制冷循环中的流量。制冷剂流量的大小直接影响制冷系统的性 能和能耗。制冷剂流量的计算需要考虑制冷负荷、制冷剂的蒸发温度和冷 凝温度等因素。 制冷剂压力计算是制冷系统热力计算的一个重要环节。制冷剂的压力 对制冷系统的循环效率和制冷效果有重要影响。在制冷剂的蒸发器和冷凝 器中，制冷剂的压力和温度之间存在一个固定的关系，可以通过热力学原 理和相关的计算方法来计算制冷剂的压力。 冷凝器和蒸发器的传热计算是制冷系统热力计算中的重要部分。冷凝 器和蒸发器是制冷系统中的核心部件，其传热性能直接影响系统的制冷效果。冷凝器和蒸发器的传热计算需要考虑传热面积、传热系数、温差和热 阻等因素，通过这些因素的计算可以确定冷凝器和蒸发器的传热量。 最后是制冷系统功率与能量的计算。制冷系统需要消耗一定的功率来 完成制冷过程，制冷系统的功率大小直接影响制冷系统的能耗和运行成本。
制冷系统功率与能量的计算需要考虑制冷剂的密度、流量和温度等因素，通过这些因素的计算可以确定制冷系统的功率和能耗。 综上所述，制冷系统热力计算是制冷系统设计和运行的关键环节，通过热力学原理和相关计算方法对制冷系统进行热力学分析和计算可以提高制冷系统的工作效率和性能，并辅助制冷系统的设计和运行。制冷系统热力计算需要考虑多个方面的内容，如制冷剂的选择、制冷剂循环计算、制冷剂流量计算、制冷剂压力计算、冷凝器和蒸发器的传热计算、制冷系统功率与能量的计算等。只有在进行全面的、准确的热力计算后，才能得到满足要求的制冷系统设计和运行。
第六章热力学第二定律 6-1 一致冷机工作在t2=－10℃和t1=11℃之间，若其循环可看作可逆卡诺循环的逆循环，则每消耗1.00KJ的功能由冷库取出多少热量？ 解：可逆制冷机的制冷系数为 ε=Q2/A=T1/（T1－T2） ∴从冷库取出的热量为： Q2=AT2/（T1－T2）=103×263/(284－263)=1.25×104J 6-2 设一动力暖气装置由一热机和一致冷机组合而成。热机靠燃料燃烧时放出热量工作，向暖气系统中的水放热，并带动致冷机，致冷机自天然蓄水池中吸热，也向暖气系统放热。设热机锅炉的温度为t1=210℃，天然水的温度为t2=15℃，暖气系统的温度为t3=60℃，燃料的燃烧热为5000Kcal·Kg －1，试求燃烧1.00Kg燃料，暖气系统所得的热量。假设热机和致冷机的工作循环都是理想卡诺循环。 解：动力暖气装置示意如图，T1=273+210=483K， T3=273+60=333K，T2=273+15=288K。I表热机，Ⅱ表致冷机。 热机效率η=A/Q1=1－T3/T1=0.31 ∴ A=ηQ1=0.31Q1致冷机的致冷系数 ε=Q2/A=T2/（T3－T2） ∴Q2=A·T2/（T3－T2）=0.31Q1288/（333－288）=1.984Q1 而Q1=qM=5000×1Kcal ∴暖气系统得到的热量为： Q=Q3+Q4=（Q1－A）+（A+Q2）=Q1+Q2 =Q1+1.984Q1=2.984×5000=1.492×104 Kcal =6.24×104 KJ
6-3 一理想气体准静态卡诺循环，当热源温度为100℃，冷却器温度为0℃时，作净功800J，今若维持冷却器温度不变，提高热源温度，使净功增加为1.60×103 J，则这时：（1）热源的温度为多少？ （2）效率增大到多少？设这两个循环都工作于相同的两绝热线之间。 解：（1）如图卡诺循环1234和1′2′34的两条绝热线相同，所以它们放给低温热源的热量相等，即 Q2=Q2′ 循环1234的效率为 η=A/Q1=A/（A+Q2）=1－（T2/T1） ∴ Q2=AT2/（T1－T2） 循环1′2′34的效率为 η′=A′/Q1′=A′/（A′+Q2′）=1－（T2/T1′） ∴ Q2′=A′T2/（T1′－T2） Q2=Q2′，有 A T2/（T1－T2）=A′T2/（T1′－T2） 代入已知，解之 T1′=473 K （2）η′=1－T2/T1′=1－273/473=42.3% 6-4一热机工作于 50℃与250℃之间，在一循环中对外输出的净功为1.05×10 6J，求这热机在一循环中所吸入和放出的最小热量。 解：在功和热源一定的条件下，当循环可逆时，循环中吸入和放出的热量都最小。 可逆循环的效率 η=A/Q1=1－T2/T1 ∴ Q1=A/（1－T2/T1）=2.75×106 J 即循环中吸入的最小热量。而放出的最小热量为 Q2=Q1－A=1.7×10 6J 6-5 一可逆卡诺热机低温热源的温度为7.0℃，效率为40%。若要将其效率提高到50%，则高温热源的温度需提高几度？
第五章 热力学第二定律 一、选择题 1 制冷循环工质从低温热源吸热q 2,向高温热源放热q 1，其制冷系数等于A A ． 212 q q q - B ． 2 11q q q - C ． 221q q q - D ．121q q q - 2.供暖循环工质从低温热源吸热q 2, 向高温热源放热q 1，其热泵系数等于 B A ．212q q q - B ． 211 q q q - C ．221q q q - D ．1 21q q q - 3.卡诺制冷循环的高温热源为温度T 0环境，低温热源温度为T 1，其制冷系数εc ＝ A A ．101T T T - B ．100T T T - C ．1- 10T T D ．1-0 1T T 4.卡诺供暖循环的冷源温度为T 0环境，热源温度为T 1，其热泵系数COP ＝ A A ．011T T T - B ．010T T T - C ．1-10T T D ．1-0 1T T 5.制冷系数ε的取值范围为D A ．大于1 B ．大于1或等于1 C ．小于1 D ．大于1， 等于1或小于1 6.热泵系数COP 的取值范围为A A ．大于1 B ．小于1或等于1 C ．小于1 D ．大于1，等于1或小于1 7.可逆循环的热效率与不可逆循环的热效率相比， D A ．前者高于后者 B ．两者相等 C ．前者低于后者 D ．前者可以高于、等于、低于后者 8.在两个恒温热源T 1和T 2之间（T 1> T 2）,概括性卡诺循环的热效率与卡诺循环 的热效率相比， B A ．前者高于后者 B ．两者相等 C ．前者低于后者 D ．前者可以高于、等于、低于后者 9.多热源可逆循环工质的最高温度为T 1，最低温度为T 2，平均吸热为1T ，平均放热温度为2T ，则其循环热效率为B A ．1-12T T B ．1－12T T C ．1- 2211T T T T -- D ．1- 1122T T T T -- 10. 对于可逆循环，? T q δ B D A ．>0 B ．=0 C ．<0 D ．＝?ds
制冷系数的测定 长期以来，热学实验始终是物理实验中的一个薄弱环节，学生对许多热学知识，往往仅限于书本中所学到的深度。本实验通过应用热学知识广泛而又实际的电冰箱，将一些热学基本知识，如热力学定律；等温、等压、绝热、循环等过程；以及焦耳-汤姆逊实验等，做了综合性应用，使学生在加深对热学基本知识理解的同时，得到一次理论与实际，学与用相结合的锻炼。 一 实验目的 1．培养学生理论联系实际，学与用相结合的实际工作能力。 2．学习电冰箱的制冷原理，加深对热学基本知识的理解。 3．测定电冰箱的制冷系数。 二 实验原理 1. 制冷的理论基础 制冷机： 将热量从低温源不断输送到高温源，从而获得低温的机器。我们常使用的电冰箱就是一个制冷机。 热力学第二定律指出： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化。通俗的讲，就是低温源不会自动将热量传递到高温源。如果要使热量从低温源传到高温源，必须要有外界对系统做功。 如图一，Q2为低温源放出的热量，Ｗ为外界对系统作的功，Q1为高温源吸收的热量，三者关系为：Q1=Q2+W 2．制冷系数 我们定义制冷系数为ε=Q2/W 可见，当ε较大时，那么外界做比较小的功W ，就可以使低温源吸出较多的热量Q2。从实用的角度说，ε越大越经济，比如说冰箱用较少的电，就可以获得很低的温度。 理想气体的卡诺逆循环，制冷系数可表达为： 其中，T1和T2分别为高温源和低温源的温度。 3．制冷方式 制冷可利用熔解热、升华热、蒸发热、帕尔帖效应等方式。我们用的是蒸发制冷。 蒸发是液体分子经液面转移到气态的过程。当液体分子离开液面时， 需克服液体分子的引力图1 212T T T -=ε
工程热力学复习大纲 一名词解释 1 比热容的定义为：单位物量的物质，温度升高或降低1K（1°C）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热容（有时简称比热）。即 c=δq/dT。 2定容比热容：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K（1°C）所吸收或放出的热量。即c v=δq v/dT 3定压比热容：在定压情况下，单位物量的气体，温度变化1K（1°C）所吸收或放出的热量。 4 梅耶公式（适用于理想气体）：c p-c v=R 5 c p与c v之比值称为比热容比，它也是一个重要参数。K= c p/c v=M c p/M c v 6 膨胀功（也称容积功）：在压力差作用下，由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。7绝热节流：稳态稳流的流体快速流过狭窄断面，来不及与外界换热也没有功量的传递，可理想化称为绝热节流。绝热节流前后焓相等。h1=h2 8 节流过程是指流体（液体、气体）在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时，由于局部阻力，使流体压力降低的一种特殊流动过程。若节流过程中流体与外界没有热量交换，称为绝热节流。 9绝对湿度:每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量，称为湿空气的绝对湿度。绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度ρv，按理想气体状态方程其计算式为ρv=mv/V=pv/RvT(kg/m3) 10相对湿度（φ）:湿空气的绝对湿度ρv与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度ρs的比值。。 11 定熵滞止参数：将具有一定速度的流体在定熵条件下扩压，使其流速降低为零，这时气体的参数称为定熵滞止参数。 12准静态过程：理论研究可以设想一种过程，这种过程进行的非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡状态有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间，系统内部的状态都非常接近平衡状态，即整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，这样的过程称为准静态过程。 13可逆过程：系统经历某一过程后，如果能使系统与外界同时恢复到初始状态，对外界没有留下任何影响，既没有得到功，也没有消耗功。这种过程没有热力学损失，其正向效果与逆向效果恰好互相抵消，这样的过程称为可逆过程。 14饱和空气：由干空气与饱和水蒸气（状态点b）所组成的湿空气 15 未饱和空气：由干空气与过热水蒸气（状态点a）所组成的湿空气。 16 湿空气密度 17 热力学能：内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能等一起构成内部储存能，统称热力学能。 18外部储存能：将系统的宏观能量和重力位能称为外部储存能。 宏观动能：以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量。 重力位能：系统工质与外力场的相互作用所具有的能量。 19 系统的总能:系统的总能E为内储存能与外储存能之和。 E=U+E k+E p E=U+1/2mc2+mg 对1kg质量物体的总能，也称比总能。 e=1/2mc2+gz 20 功量：在热力学中，功是系统除温差以外的其他不平衡视差所引起的系统与外界之间传递的能量。
热力学系统的制冷系数 热力学是一门研究能量转换和能量传递规律的科学。在研究能量传 递中，制冷是一个重要的应用领域。制冷是利用能量转换的原理，将 热量从低温区域转移到高温区域，从而使低温区域的温度降低，达到 降温的目的。在热力学中，有一项指标被称为“制冷系数”，它是评价 制冷系统性能的重要参数。 1. 制冷系统简介 制冷系统是由制冷剂、压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组成的 一个闭合循环。其中，蒸发器和冷凝器是热交换器，承担着热量的吸 收和释放任务。压缩机则通过对制冷剂的压缩工作，将低温制冷剂转 化为高温高压的气体。节流阀则起到控制制冷剂流量和压力的作用。 2. 制冷系数的定义 在制冷系统中，制冷系数（COP）是衡量系统制冷能力的重要参数。它定义为制冷效果与能量消耗的比值，通常用功率（W）或制冷效果（Qc）除以能量消耗（W）。制冷系数可以用于比较不同制冷系统的 性能，越高的制冷系数意味着越有效的制冷能力。 3. COP的计算 COP的计算公式为： COP = Qc / W
其中，Qc表示制冷效果，W表示能量消耗。制冷效果可以以制冷 量或制冷功率来表示，而能量消耗可以是电力或其他形式的能量输入。 4. COP的影响因素 制冷系数的大小受多种因素的影响。其中，压缩机的效率是一个重 要因素。压缩机的效率越高，同样的能量输入下，制冷量就越大，制 冷系数也就越高。另外，蒸发器和冷凝器的热交换效果和制冷剂的选 择也会影响制冷系数的大小。 5. 提高COP的方法 为了提高制冷系统的制冷系数，可以采取以下几种方法： （1）优化制冷系统的设计和构成，提高热交换效率。 （2）选择高效的压缩机，并进行压缩机的优化控制。 （3）选择合适的制冷剂，以获得更好的制冷效果。 （4）改进制冷系统的运行参数，提高能源利用率。 6. COP的应用 制冷系数的大小在实际应用中起着重要的作用，尤其是在商业和工 业领域。比如，对于冷藏冷冻设备和空调系统，制冷系数的高低直接 关系到其制冷效果和能源消耗情况。通过增加制冷系统的COP，可以 实现更高效的制冷和节能运行。 总结：
大学物理热学总结 ( 注：难免有疏漏和不足之处，仅供参考。 教材版本：高等教育出版社《大学物理学》) 热力学基础 1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。 ①温度：表征系统热平衡时宏观状态的物理量。摄氏温标，t 表示，单位摄氏度（℃）。热力学温标，即开尔文温标，T 表示，单位开尔文，简称开（K ）。 热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同，他们之间的换算关系： T /K=273.15℃+ t 温度没有上限，却有下限，即热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近0K ，但永远不能达到0K 。 ②压强：气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。单位帕斯卡，简称帕（Pa ）。其他：标准大气压（atm ）、毫米汞高（mmHg ）。 1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg ③体积：气体分子运动时所能到达的空间。单位立方米（m 3）、升（L ） 2、热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统也必处于热平衡。 该定律表明：处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征可以用一个状态参量来表示，这个状态参量既是温度。 3、平衡态：对于一个孤立系统（与外界不发生任何物质和能量的交换）而言，如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变，也就是系统的状态参量不再岁时间改变，则此时系统所处的状态称平衡态。 通常用p —V 图上的一个点表示一个平衡态。（理想概念） 4、热力学过程：系统状态发生变化的整个历程，简称过程。可分为： ①准静态过程：过程中的每个中间态都无限接近于平衡态，是实际过程进行的无限缓慢的极限情况，可用p —V 图上一条曲线表示。 ②非准静态过程：中间状态为非平衡态的过程。 5、理想气体状态方程: 一定质量的气体处于平衡态时，三个状态参量P.V .T 存在一定的关系，即气体的状态方程()0,,=T V P f 。 理想气体p 、V 、T 关系状态方称2 22111T V P T V P =，设质量m ，摩尔质量M 的理想气体达标准状态，有 00000T V P M m T V P T PV m == 令00/T V P R m =,则有理想气体状体方程 RT M m PV = 式中1131.8--??=K mol J R ，为摩尔气体常量。
热力学的第二定律 热力学第二定律是关于内能与其他形式能量相互转化的独立于热力学第一定律的另一基本规律。热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下逐步被发现的，并用于解决与热现象有关过程进行的方向问题。 热力学第一定律揭示了在改变一系统状态的过程中，功和热是等效的，并提示功变为热或热变为功时，功和热之间存在着一定的数量关系。然而，经验证明，连续的将功完全变为热量可以实现的，而连续的将热完全变为功却是不可能的。热力学第一定律不能说明这一事实以及关于过程进行方向的其他事实。能够说明过程进行方向的是由经验归纳出来的，独立于第一定律的热力学第二定律。研究大量的不可逆过程，发现可以从一种过程的不可逆性经过逻辑推理证明另一过程的不可逆。这种推理的基础是一切不可逆 过程都有内在联系。我们可以比较方便选择对一种不可逆过程的表述作为热力学第二定律的一种表述。 在热力学第一、二定律建立起来以前，卡诺探讨提高热机效率的途径，总结出后来称为卡诺定理的两个命题。应用卡诺定理，从可逆卡诺循环建立 起热力学温标。克劳修斯从卡诺定理和卡诺循环导出克劳修斯等式和不等式，找到了系统的一个状态函数—熵，并证明了熵增加原理，克劳修斯将热力学第二定律用数学形式表达出来，避免了使用复杂的逻辑推理方法，方便的判断过程能否自发进行和判断过程进行的方向。 一、热力学的第二定律的开尔文表述：法国人巴本发明了第一部蒸汽机，英国人纽可门制作的大规模把热变为机械能的蒸汽机从1712年起在全英国煤矿普及使用，其后瓦特改进的蒸汽机在十九世纪已在工业上得到广泛使用，提高热机效率问题成为当时生产中的重要课题。 热机效率公式为：1 21Q Q - =η 从这个公式看来，若热机工作物质在一循环中，向低温热源放的热量Q 2越少，而机械效率就越高。若设想η=1=100% 。Q 2必为Q 2=0 这就要求工作物质在一循环中，把从高温热源处吸收来的热量全部转化为有用的机械功，而工作物质又回到了原来的热力学状态。这样“高效率”的热机是否能够实现呢？这样的热机是违背热力学第一定律的，然而在提高热机效率的过程中，大量的事实说明，这样的热机是不可能实现的。原理：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，这就是热力学第二定律的开尔文表述。 1、开尔文于1851年，在总结大量事实的基础上，提出一条普遍原理：
工程热力学概念 第一章基本概念 1.热力系：就是具体指定的研究对象。（用界面将所要研究的对象将周围环境分开，这种人为分割的研究对象，称为热力系统。） 2.边界：分割系统与外界的分界面称为边界。 3.外界：与热力系有相互作用的周围物体称为外界。 4.根据热力系内部情况不同，热力系可分为： 单元系：由单一化学成分组成。 多元系：由多种化学成分组成。 单相系：由单一的相组成。 复相系：由多种相组成。 均匀系：各部分性质均匀一致。 非均匀系：各部分性质不均匀。 5.根据热力系和外界相互作用情况不同，热力系可分为： 闭口系：和外界无物质交换。 开口系：和外界有物质交换。 绝热系：和外界无热量交换。 孤立系：和外界无任何相互作用。 6.状态：是热力系在指定瞬间所呈现的全部宏观性质的总称。 7.状态参数：从各个不同方面描写宏观状态的物理量称为工质的状态参数。 8.基本状态参数：在工程热力学中常用的状态参数有6个，即压力、比体积、温度、热力学能、焓和熵。其中压力、比体积、温度可以直接测量，也比较直观，称为基本状态参数。 9.真空度：当气体的绝对压强低于大气压力时，真空计所指示的是绝对压力低于大气压的部分，称为真空度。 10.热力学能：组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量（不包括热力系宏观运动的能量和外场作用的能量）。 11.比热力学能：单位质量物质的热力学能称为比热力学能。 12.平衡状态：是指热力系在没有外界作用的情况下宏观性质不随时间变化的状态。 13.简单热力系：和外界只有热能和机械能交换的热力系统称为简单热力系。 14.过程：是指热力系从一个状态向另一个状态变化时所经历的全部状态的总和。
制冷循环系统的热力学分析 第一章、引言 制冷循环系统是一种热力学循环系统，它将热能从一个热源转 移到一个冷源，从而实现制冷的目的。制冷循环系统广泛应用于 空调、冰箱、冷柜、汽车空调等领域。热力学分析是研究制冷循 环系统性能的一种重要方法，可以帮助人们深入了解制冷循环系 统的工作原理和热力学性能，从而进行优化设计。本文将从理论 和实际应用的角度，对制冷循环系统的热力学分析进行深入探讨。 第二章、制冷循环系统的基本原理 制冷循环系统的基本工作原理是通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发 等过程，将制冷剂在低温环境下液化，然后通过压缩、冷凝器和 膨胀阀控制，将其在高温环境下蒸发，从而吸收热量来达到降温 的目的。制冷循环系统的基本组成部分包括压缩机、冷凝器、膨 胀阀和蒸发器等元件。 第三章、制冷循环系统的热力学分析方法 3.1 热力学循环分析法 热力学循环分析法是分析制冷循环系统热力学性能的一种基本 方法。它基于热力学循环的一些基本定律和关系，通过对制冷循 环系统的卡诺效率和热力学参数进行分析，来评估制冷循环系统
的性能。该方法可以帮助系统设计者了解制冷系统的理论性能上限，并指导制冷系统的优化设计。 3.2 热力学分析软件模拟法 热力学分析软件模拟法是一种基于数值计算方法的热力学分析 方法。它通过建立制冷循环系统的热力学数值模型，然后使用计 算机运行模型，模拟制冷循环系统的热力学过程和性能变化，从 而对制冷系统的性能进行分析。该方法具有计算精度高、效率快 等优点，并且可以通过不同的输入参数改变模型来研究和分析不 同工况下制冷系统的性能。 第四章、制冷循环系统的热力学性能分析 4.1 制冷循环系统的热载荷分析 热载荷是指一定时间内传递给制冷循环系统的热量。制冷循环 系统的热载荷分析是对制冷系统工作环境温度和制冷需求的分析。根据热载荷大小的不同，制冷系统的工作状态和性能也会不同， 因此热载荷分析是制冷系统热力学性能分析的重要基础。 4.2 制冷循环系统的性能系数分析 性能系数是制冷循环系统性能的重要指标之一。制冷循环系统 的性能系数分析可以帮助人们了解制冷系统在不同工作条件下的 性能变化情况。在实际应用中，人们通常关注制冷循环系统的制 冷量和制冷效率。在进行性能系数分析时，需要对制冷系统的参
名词解释（chase.zx） 1.制冷系数：单位功耗所能获得的冷量，以电能或机械能驱动的制冷剂引入制冷系数来衡 量 2.（热泵）供热系数:单位功耗所能放出的热量，对于热能驱动方式的制冷剂，引用热力系 数来衡量 3.制冷效率：评价实际制冷循环的热力学完善程度（与可以循环的接近程度） 4.热力完善度：工作于相同温度间的实际循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比。 5.制冷：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降到环境温度以下， 并保持这个温度。 6.制冷剂：是制冷机中的工作介质，他在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的变 化与外界发生能量的交换，从而达到制冷的目的。 7.氟利昂：卤代烃，是链状饱和碳氢化物的氟氯溴衍生物的总称。 8.膨润作用：不溶解，但能使它们变软膨胀和起泡。 9.载冷剂：在间接冷却系统中，用于传递冷量的中间介质。 10.单功轴功率制冷量：压缩机的制冷量与输至压缩机轴上的功率之比。 11.能效比：在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率值 比。 12.性能系数：单位制冷量与制冷消耗功率之比。 13.容积效率：压缩机实际输气量与理论输气量之比。 14.输气系数：压缩机容积效率，同上。 15.喘振现象：离心式压缩机的流量和能量在瞬间内发生不稳定的周期性反复变化的现象。 16.混合热：多种不同的物质相互混合形成均相系统时产生的热效应。 17.二元溶液：由两种成分所组成的溶液成为二元溶液。 18.发生不足：在发生器稀溶液与蒸汽由于接触时间不足，在流动过程中存在不足，导致压 力不等，产生发生不足。 19.吸收不足：在吸收器中浓溶液与制冷剂由于接触时间不够，在流动过程中存在不足，发 生吸收不足。 20.吸收不足：进入吸收器的浓溶液，由于溶液温度过高或蒸发压力过低，导致完成吸收过 程而流出吸收器的稀溶液浓度过高，携带的制冷剂蒸发量降低的现象。 21.轴功率：由原动机传到压缩机曲轴上的功率。 22.指示功率：直接用于压缩气体的功率。 23.摩擦功率：勇于克服摩擦阻力，带动辅助设备的功率。 24.肋片效率：实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值。 25.肋片管效率：多个肋片组成的肋片管的实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的 散热量的比值。 26.余隙容积：气缸中某些部位留有一定的空间或间隙，将部分空间或间隙称为余隙容积。 27.回热循环：用一个热交换器（回热器），使节流前的液体（高压高温）和来自蒸发器的 气体（低压低温）进行热交换。 28.过热损失：用干压缩代替湿压缩后，制冷系数有所降低，其降低的程度称为过热损失。 29.循环倍率：制取1kg制冷剂所需的溴化锂稀溶液的循环量。 30.单位容积制冷能力：制冷压缩机每吸入1立方米制冷剂所制取的冷量。
名词解释范围 1、热力系统、（闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统、简单可压缩系统） 2、热力学能、过程热量 3、平衡状态、准静态过程、可逆过程 4、理想气体 5、推动功（流动净功）、膨胀功、技术功 6、比热容 7、热力学第一定律 8、总储存能 9、稳定流动 10、绝热节流 11、热力学第二定律 12、卡诺定理 13、熵增原理 14、临界压力与临界压力比 15、绝热滞止、滞止参数 16、干度、相对湿度、含湿量
1.热力系统：热力学分析中选取的，由某 种界面包围的特定物质或空间作为研 究对象称为热力学系统 2.闭口系统：与外界无物质交换，但可以 有功和热交换的系统 3.开口体统：与外界既有物质交换，又有 能量交换的系统 4..孤立系统：系统与外界既无能量交换又 无物质交换 5..绝热系统：系统与外界无热量交换 6.高温热源：在工程热力学中，把热容量 很大并且再放出有限热量时自身温度 及其他热力学参数没有明显改变的物 体称为高温热源 7.低温热源：在工程热力学中，把热容量 很大且在吸收有限热量时自身温度及 其它热力学参数没有明显改变的物体 称为低温热源。 8.温度：温度是用来标志物体冷热程度的 物理量。在气体分子中，气体的温度是 组成气体的大量分子平均移动动能的 度量 9.表压力：当绝对压力高于大气压力时， 压力表指示的数值称为表压力 10.真空度：当工质的绝对压力低于大气压 力时，测压仪表指示的数值称为真空度11.平衡状态：在没有外界作用的情况下， 工质的宏观性不随时间的变化而变化 的状态称为平衡状态 12.准平衡过程：为了便于对实际过程进行 分析和研究，假设过程中系统所经历的 每一个状态都无限地接近平衡状态，这 种过程称为准平衡过程，又称为准静态 过程 13.可逆过程：如果系统完成了某一过程之 后，再沿着原路逆行而回复到原来的状 态，外界也随之回复到原来的状态，而 不留下任何变化，则这一过程称为可逆 过程 14.体积功：工质在体积变化时所作的功称 为体积功，它是热力学的一种基本功量15.技术功：开口系统与外界所交换的能量 总量 16.流动功：工质在流过热工设备时，必须 受外力推动，这种推动工质流动而作的 功称为流动功，也称为推进功。 17.有用功：凡是可以用来提升重物，驱动 机器的功统称为有用功 18.热量：热力系统与外界之间依靠温差传 递的能量称为热量 19.热力学能：组成物质的微观粒子所具有 的能量称为物质的热力学能 20.稳定流动：工质的流动状况不随时间而 改变，即任一流通截面上工质的状态不 随时间而改变，各流通截面上工质的质 量流量相等，且不随时间而改变。这种 流动状态称为稳定流动 21.理想气体：是一种假象气体，即分子间 的平均距离相当大，分子体积与气体的 总体积相比可忽略不计；分之间无作用 力；分之间的相互碰撞以及分子与容器 壁的碰撞都是弹性碰撞 22.比热容：单位物量物质的热容量称为该 物质的比热容 23.容积热容：标准状态下单位体积物质的 热容量 24.摩尔热容：单位千摩尔物质的热容量 25.定容过程：气体比体积保持不变的过程 称为定容过程 26.定压过程：气体压力保持不变的过程称 为定压过程 27.绝热过程：气体与外界没有热量交换的 状态变化过程称为绝热过程 28.定温过程：气体温度保持不变的过程称 为定温过程 29.多变过程：满足 n pv常数这一规律的过程就称为多变过程 30.循环：凡工质经过一系列状态变化后重 新回复到原来状态的全部过程 31.热机循环：将热能转化为机械能的循环 32.热效率：热能转化为机械能的有效性指 标 33.制冷循环：通过外界的作用，使热量从 低温热源传向高温热源的循环 34.制冷系数：评价制冷循环经济性的指标 35.可逆循环：全部由可逆过程组成的循环 36.不可逆循环：循环中有部分过程或者全
基本概念 系统：将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔出来的研究对象称为热力系统，简称系统 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间变化，系统内外同时建立热和力 的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态 比热容：单位物量的物质，温度升高或降低1K 所吸收或放出的热量。 焓：将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量写在一起，引入一新的物理量。 绝热节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低，热量来不及交换的现象。 露点：保持水蒸气分压力不变的情况下冷却到饱和状态时的温度。 相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值。 余隙容积：为了运转平稳，避免活塞与气缸盖撞击以及便于安排进气阀和排气阀等，当活塞处于左死点 时，活塞顶面与缸盖之间必须留有一定的空隙，称为余隙容积。 简答分析 1. 比较热力循环的正循环和逆循环 工质从某一初态出发，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环。正循环是指在P-V 图中，按顺时针进行的热力过程，对外做功，从外界吸收热量。逆循环指在P-V 图中，按逆时针进行的热力过程，外界对系统做功，向外界放热。 2. 热力学第二定律的表述，并证明违反克劳修斯一定违反开尔文—普朗克表述 克劳修斯表述：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。开尔文—普朗克表述：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。证明见P86. 3. 举例说明孤立系统的熵增原理。 熵增原理：在孤立系统或绝热系统中，系统的熵只可能增加或者保持不变，不可能减少。系统的熵包括熵产和熵流，绝热系统中熵流为零，而熵产是由于系统内部存在的不可逆因素带来的熵变，不可能为负值. 4.两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 对热机循环子系统： 5.高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。证明：T T w q T T T R ∆==-= 2 2212ε，当 2 q 不变，T ∆↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界 有用功量，制冷系数下降。 12iso T T R S S S S S ∆=∆+∆+∆+∆W R 0 S ∆=1212 00ISO Q Q S T T -∆=++ +iso 0 S ∆=
制冷量定义 制冷量是用来衡量制冷设备冷却效果的物理量，它表示单位时间内从物体中提取的热量。制冷量的大小决定了制冷设备的制冷能力和效率，对于空调、冰箱等家用电器以及工业冷却设备而言，制冷量是一个重要的性能指标。 制冷量的计量单位通常是千瓦时（kWh）或英制单位BTU（British Thermal Unit），其中1 BTU约等于0.2931瓦时。制冷量的计算需要考虑多个因素，包括物体的质量、温度差、传热系数等。在实际应用中，常用的计算方法包括热力学计算和制冷循环计算。 热力学计算是通过热力学定律，根据物体的质量和温度差来计算制冷量。根据热力学第一定律，制冷量等于物体的质量乘以温度差乘以比热容。比热容是物质在单位质量下升高1摄氏度所需要的热量。例如，如果有一个100千克的物体，温度从25摄氏度降低到5摄氏度，比热容为1千焦耳/千克·摄氏度，那么制冷量就等于100千克×(25摄氏度-5摄氏度)×1千焦耳/千克·摄氏度=2000千焦耳。 制冷循环计算是通过制冷设备的工作原理，根据压缩机、蒸发器、冷凝器等组件的性能参数来计算制冷量。常见的制冷循环有蒸发-压缩-冷凝循环（Vapor Compression Cycle）和吸收式制冷循环（Absorption Cycle）。蒸发-压缩-冷凝循环是家用空调和冰箱常用的制冷循环，它通过压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，然后通
过冷凝器散热，使制冷剂变成高压液体。接下来，制冷剂通过膨胀阀降压，进入蒸发器，吸收室内空气中的热量，从而实现制冷效果。吸收式制冷循环则是利用吸收剂和制冷剂之间的化学吸收和释放热量来实现制冷，常用于大型工业冷却设备。 制冷量的大小不仅受制冷设备本身的性能影响，还受环境条件和使用要求等因素的限制。例如，空调的制冷量通常需要根据房间面积、层高、使用人数等因素来确定，以保证房间内的舒适度。而工业冷却设备的制冷量则需要根据生产过程中所需的冷却效果来选择，以确保生产的正常进行。 在实际应用中，为了提高制冷效率和节约能源，人们常常采用一些措施来优化制冷设备的设计和运行。例如，增加制冷剂的流速和压力，改善传热效果；使用高效的制冷循环和换热器；采用智能控制系统，根据实际需求调整制冷设备的运行参数等。这些措施可以提高制冷量的同时，减少能源消耗，降低对环境的影响。 制冷量作为衡量制冷设备性能的重要指标，对于家用电器和工业设备而言都具有重要意义。通过合理设计和运行，可以提高制冷量的大小和效率，达到节能减排的目的，为人们创造更加舒适和环保的生活和工作环境。
1.何谓状态？何谓平衡状态？何为稳定状态？ 状态：热力学系统所处的宏观状况 平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化 稳定状态：系统内各点参数不随时间而变化 2.说明状态参数的性质。 (1)状态参数是状态的函数。对应一定的状态。状态参数都有唯一确定的数位。 (2)状态参数的变化仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。当系统经历一系列状态变化而恢复到初态时。其状态参数的变化为零，即它的循环积分为零 (3)状态参数的数学特征为点函数，它的微分是全微分。 3.何谓热力过程？ 热力学状态变化的历程 4.何谓准静态过程？实现准静态过程的条件是什么？ 准静态过程：热力学系统经历一系列平衡状态，每次状态变化时都无限小的偏离平衡状态。 条件：状态变化无限小，过程进行无限慢。 5.非准静态过程中，系统的容积变化功可否表示为？为什么？ 不可以。在非准静态过程中pv的关系不确定，没有函数上的联系。 6.何谓可逆过程？ 经历一个热力学过程后，热力学系统逆向沿原过程逆向进行，系统和有关的外界都返回到原来的初始状态，而不引起其他的变化。 7.何谓热力循环？ 系统由初始状态出发，经过一系列中间状态后重新回到初始状态所完成的一个封闭式的热力过程称为热力循环。 8.何谓正循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照顺时针循环的为正循环，其目的是利用热产生机械功，动力循环，顺时针，循环净功为正。 9.何谓逆循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照逆时针循环的为逆循环，其目的是付出一定代价使热量从低温区传向高温区，制冷循环，逆时针，循环净功为负。 10.何谓热量？何谓功量？ 热量：仅仅由于温度不同，热力学系统与外界之间通过边界所传递的能量 功量：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 11.热量和功量有什么相同的特征？两者的区别是什么？
热 学 公 式 1．理想气体温标定义：0 273.16lim TP p TP p T K p →=⋅（定体） 2．摄氏温度t 与热力学温度T 之间的关系：0 //273.15t C T K =- 华氏温度F t 与摄氏温度t 之间的关系：9325 F t t =+ 3．理想气体状态方程：pV RT ν= 1mol 范德瓦耳斯气体状态方程：2 ()()m m a p V b RT V + -= 其中摩尔气体常量8.31/R J mol K =⋅或2 8.2110/R atm L mol K -=⨯⋅⋅ 4．微观量与宏观量的关系：p nkT =，23kt p n ε= ，32 kt kT ε= 5．标准状况下气体分子的数密度（洛施密特数）253 0 2.6910/n m =⨯ 6．分子力的伦纳德-琼斯势：12 6 ()4[()()]p E r r r σ σ ε=-，其中ε为势阱深度， σ= ，特别适用于惰性气体，该分子力大致对应于昂内斯气体； 分子力的弱引力刚性球模型（苏则朗模型）：06 000, ()(), p r r E r r r r r φ+∞<⎧⎪ =⎨-≥⎪⎩，其中0φ 为势阱深度，该分子力对应于范德瓦耳斯气体。 7．均匀重力场中等温大气分子的数密度（压强）按高度分布： 00()mgz Mgz kT RT n z n e n e - - ==，//00()mgz kT Mgz RT p z p e p e --==， 大气标高：RT H Mg =。 8．麦克斯韦速率分布函数：2 3/2 22()4()2mv kT dN m f v e v Ndv kT ππ- = = ；其简便形式： 2 2()u f u du e du -=，其中p v u v =。 9 ．三个分子速率的统计平均值：最概然速率：p v == 平均速率：v = = ；方均根速率：rms v === 10．分子通量1 4 nv Γ=：单位时间内，单位面积容器壁所受到的分子碰撞次数。
制冷技术的热力学基础 制冷技术的热力学基础 在制冷循环中，工质不断地进行着热力状态变化。描述工质所处热力状态的物理量称为工质的热力状态参数，简称状态参数。一定的状态，其状态参数有确定的数值。工质状态变化时，初、终状态参数之间的差值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的过程无关。 制冷技术中常见的状态参数有：温度、压力、比容、内能、焓与熵等。这些参数对于进行制冷循环的分析和热力计算，都是非常重要的。 一、温度温度是描述热力系统冷热状态的物理量，是标志物体冷热程度的参数。 物体的温度可采用测温仪表来测定。为了使温度的测量准确一致，就要有一个衡量温度的标尺，简称温标，工程上常用的温标有： 二、摄氏温标又叫国际百度温标，常用符号t表示，单位为℃。 2.绝对温标常用符号T表示，单位为开尔文（代号为K）。绝对温标与摄氏温标仅是起点不同而已 （t=0℃时，T=273.16K），它们每度的温度间隔确是一致的。在工程上其关系可表示为： T=273+t（K） 二、压力压力是单位面积上所承受的垂直作用力，常用符号P表示。 压力可用压力表来测定。在国际单位制中，压力单位为帕斯卡（Pa），实际应用时也可用兆帕斯卡（MPa）或巴（bar）表示,1MPa=106Pa而1bar=105 Pa。压力的标记有绝对压力、表压力和真空度三种情况。绝对压力是指容器中气体的实际压力，用符号P表示；表压力（PB）是指压力表（或真空表）所指示的压力；而当气体的绝对压力比大气压力（B）还低时，容器内的绝对压力比大气压力低的数值，称为真空度（PK）。三者之间的关系是： P=PB表压力+B大气压力或 P=B大气压力-PK真空度，作为工质的状态参数应该是绝对压力，而不是表压力或真空度。 三、比容比容是指单位质量工质所占有的容积，用符号υ表示。 比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。比容的倒数为工质的密度，即单位容积工质所具有的质量，用符号ρ表示。比容和密度之间互为倒数关系。 四、内能内能是工质内部所具有的分子动能和分子位能的总和，用符号ｕ表示。 分子动能包括分子的直线运动动能、旋转运动动能和分子内部振动能三项，其大小 与气体的温度有关。而分子位能的大小与分子间的距离有关，亦即与工质的比容有关。 既然气体的内动能决定于气体的温度、内位能决定于气体的比容，所以气体的内能是其温度和比容的函数。也就是说内能是一个状态参数。 五、焓焓是一个复合的热力状态参数，表征系统中所有的总能量，它是内能与压力之和。对１kg工质而言，可表示为： ｈ＝ｕ＋Pυ（kJ/kg）或（kcal/kg） 式中ｈ—焓或称比焓（kJ/kg或kcal/kg）υ—比容（m3/kg） ｕ—内能（kJ/kg或kcal/kg）ｐ—绝对压力（N/m2或[wqp1] [wqp2] Pa） 在工程单位制中，压力单位常用工程气压、物理大气压和毫米水柱等单位。由于内能和压力位能都是温度的参数，所以焓也是状态参数。确切地说，焓是一定质量的流体，从某一初始状态变为任一热力状态所加入的总热量。 六、熵熵是一个导出的热力状态参数，熵的中文意义是热量被温度除所得的商，熵的外文原名意义是“转变”，指热量可以转变为功的程度，它表征工质状态变化时，与外界热交换的程度。熵是通过其他可以直接测量的数量间接计算出来的。 一、热力学第二定律
13热力学基础 1内能计算公式 适用于理想气体的下述哪个过程（D）iER(T2T1)2A、只适用等体过程B、只适用等压过程C、只适用绝热过程D、始末态为平衡态的热力学过程 2关于热力学系统的平均自由程，下述说法正确的是（C） A、一个分子在1秒内通过的路程 B、平均自由程很小，不可能大于容器的线度 C、分子连续两次碰撞的平均路程 D、平均自由程很大，一般都大于容器的线度 3热力学系统处于平衡态应理解为：（B） A、系统的宏观性质（P、V、T）不随时间变化的状态 B、系统在不受外界影响的条件下，宏观性质（P、V、T）不随时间变化的状态 C、系统内各处压强P和温度T不一定处处相等 D、系统内每个分子都处于平衡的状态 5通常情况下双原子气体的摩尔定容热容为（A）A、52RB、2RC、 32RD、R 7热机效率η定义为（B） A、QQ B、QQ C、QQ D、QQ 12121212Q2A、 Q1Q2Q18制冷机的制冷系数ω定义为（D） Q1B、Q1C、Q2D、Q2Q2Q1Q1Q2Q2Q1Q1Q2
13关于绝热过程说法正确的是（C） A、只是不吸热的过程 B、只是不放热的过程 C、是不吸热也不放热的过程 D、是内能不发生变化的过程 14一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V0,T0)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T0,最后经等温过程使其体积回复为V0,则气体在此循环过程中（B） 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 （A）15一定量理想气体经历的循环过程用V-T曲线表示如图13-1,在此循环过程中,气体从外界吸热的过程是A、A→BB、B→CC、C→AD、 B→C和C→A、 V CA图13-1 BOT- 16理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图13-2中阴影部分)分别为S1和S2，则二者的大小 关系是（B） A、S1>S2 B、S1=S2 C、S1 p S2O