熱力迴圈分析 混合工質製冷迴圈視朗肯(Rankine)迴圈和布雷頓迴圈組合迴圈當相變成分零時混合工質迴圈變布雷頓迴圈;當氣體成分零時該迴圈變朗肯迴圈下面分析該迴圈每基本過程並和朗肯迴圈及布雷頓迴圈進行比較了方便地分析混合工質狀態且又能定性說明問題下面分析均氣體成分物件並認相變成分變化只對氣體成分狀態引數發生影響 ①壓縮過程 圖6壓縮過程P-v圖其1-2"無相變成分時壓縮過程線;1-2有相變成分時壓縮過程線圖所示υ2＜υ2"由於相同壓縮比下相變成分氣化吸熱使得排氣溫度降低所造成由圖見:壓縮過程1-2所需壓縮功(1-1-b-a面積)小於壓縮過程1-2"所需壓縮功(1-2"-b-a面積)1-2"布雷頓迴圈及朗肯迴圈壓縮過程線;1-2混合工質迴圈壓縮過程線 ②等壓排熱過程 圖7等壓排熱過程T-S圖圖2"-3布雷頓迴圈等壓排熱過程線;2-3混合工質迴圈等壓排熱過程線;2"-2"""-3朗肯迴圈等壓排熱過程線;2""- 3卡諾迴圈等壓排熱過程線由圖見得相同製冷量(面積4-a-b-1)情況下所需迴圈功(只考慮等壓排熱過程影響):布雷頓迴圈大(面積1-2"-3-4);其次混合工質迴圈(面積1-2-3-4);再其次朗肯迴圈(面積1-2"-2"""-3-4);卡諾迴圈小(面積 1-2""-3-4)圖6 壓縮過程P-v圖圖7 等壓排熱過程T-s圖 ③膨脹過程 圖8膨脹過程P-v圖圖3-4"布雷頓迴圈膨脹過程線;3-4混合工質迴圈膨脹過程線由圖見:υ4"＜υ4混合工質迴圈膨脹功(面積c-d-3-4)大於布雷頓迴圈膨脹功(面積c-d-3-4")朗肯迴圈膨脹過程節流元件(膨脹閥、毛細管等)完成其理想情況等焓膨脹對外部做功圖8 膨脹過程P-v圖圖9 等壓過程T-s圖 ④等壓吸熱過程 圖9等壓吸熱過程T-S圖圖4""-1卡諾迴圈等壓吸熱過程線;4-1混合工質迴圈等壓吸熱過程線;4"-1布雷頓迴圈等壓吸熱過程線由圖見:對於製冷量卡諾迴圈(和朗肯迴圈相等面積4""-a-b-1)大混合工質迴圈其次布雷頓迴圈少對於獲得相同製冷量所需迴圈功(僅考慮等壓吸熱影響)卡諾迴圈(朗肯迴圈)少混合工質迴圈其次布雷頓迴圈大 從上述對於幾基本過程分析見:和布雷頓迴圈相比混合工質迴圈壓縮功少膨脹功大等壓吸、排熱過程逆損失小所混合工質迴圈理論效能係數比布雷頓迴圈要大從分析還見:和朗肯迴圈相比混合工質迴圈等壓吸、排熱過程逆損失較大;朗肯迴圈膨脹過程對外部做功並且壓縮過程絕熱壓縮過程指數k值因常用氟利昂類製冷工質k值較小所相同壓縮比時朗肯迴圈壓縮功並大雖混合工質迴圈理論效能係數使用溫度高於某數值時低於朗肯迴圈因效能係數隨著使用溫度降低較平緩地減小所使用溫度低於某數值時混合工質迴圈效能係數高於朗肯迴圈當膨脹器進口向氣流噴水時該溫度值-25℃左右;當膨脹器進口噴水時該數值則-20℃左右(混合工質迴圈壓縮比3) (2)製冷工質 混合工質迴圈所用製冷(熱)工質應包含氣體成分和相變成分兩部分相變成分種或者兩種物質製冷工質應當滿足下述必要條件: 1) 氣體成分整迴圈只發生狀態變化發生相變; 2) 迴圈某過程相變成分應發生所要求相變; 3) 氣體成分和相變成分之間及相變成分之間應發生化學反應 實際選用相變成分時還應考慮另些條件相變物質壓縮過程氣化量和等壓排熱過程冷凝量要大要求壓縮和冷凝過程溫度範圍內飽和相變成分含量變化要大;相變成分氣化及融化潛熱要大;使用溫度應高於凝固點;粘度小、價格便宜、對機器腐蝕、無汙染和安全性好等 目前對於空調和普冷領域大多用空氣和水組成混合成分做製冷工質因兩種物質容易獲得且水氣化潛熱大又易於霧化緣故 混合工質迴圈理論效能係數較高、製冷工質易於獲得且成本低、對環境和大氣無汙染採用混合工質迴圈混合工質製冷機和熱泵還具有實際效能係數較高、轉速低、功率輸入容易、使用和維護簡便、壽命長、成本低等優點目前混合工質製冷迴圈已成功用於飛機環境控制系統和低溫氣流供給系統並發展了許多實用流程
熱力迴圈分析 混合工質製冷迴圈視朗肯(Rankine)迴圈和布雷頓迴圈組合迴圈當相變成分零時混合工質迴圈變布雷頓迴圈;當氣體成分零時該迴圈變朗肯迴圈下面分析該迴圈每基本過程並和朗肯迴圈及布雷頓迴圈進行比較了方便地分析混合工質狀態且又能定性說明問題下面分析均氣體成分物件並認相變成分變化只對氣體成分狀態引數發生影響 ①壓縮過程 圖6壓縮過程P-v圖其1-2"無相變成分時壓縮過程線;1-2有相變成分時壓縮過程線圖所示υ2＜υ2"由於相同壓縮比下相變成分氣化吸熱使得排氣溫度降低所造成由圖見:壓縮過程1-2所需壓縮功(1-1-b-a面積)小於壓縮過程1-2"所需壓縮功(1-2"-b-a面積)1-2"布雷頓迴圈及朗肯迴圈壓縮過程線;1-2混合工質迴圈壓縮過程線 ②等壓排熱過程 圖7等壓排熱過程T-S圖圖2"-3布雷頓迴圈等壓排熱過程線;2-3混合工質迴圈等壓排熱過程線;2"-2"""-3朗肯迴圈等壓排熱過程線;2""- 3卡諾迴圈等壓排熱過程線由圖見得相同製冷量(面積4-a-b-1)情況下所需迴圈功(只考慮等壓排熱過程影響):布雷頓迴圈大(面積1-2"-3-4);其次混合工質迴圈(面積1-2-3-4);再其次朗肯迴圈(面積1-2"-2"""-3-4);卡諾迴圈小(面積 1-2""-3-4)圖6 壓縮過程P-v圖圖7 等壓排熱過程T-s圖 ③膨脹過程 圖8膨脹過程P-v圖圖3-4"布雷頓迴圈膨脹過程線;3-4混合工質迴圈膨脹過程線由圖見:υ4"＜υ4混合工質迴圈膨脹功(面積c-d-3-4)大於布雷頓迴圈膨脹功(面積c-d-3-4")朗肯迴圈膨脹過程節流元件(膨脹閥、毛細管等)完成其理想情況等焓膨脹對外部做功圖8 膨脹過程P-v圖圖9 等壓過程T-s圖 ④等壓吸熱過程 圖9等壓吸熱過程T-S圖圖4""-1卡諾迴圈等壓吸熱過程線;4-1混合工質迴圈等壓吸熱過程線;4"-1布雷頓迴圈等壓吸熱過程線由圖見:對於製冷量卡諾迴圈(和朗肯迴圈相等面積4""-a-b-1)大混合工質迴圈其次布雷頓迴圈少對於獲得相同製冷量所需迴圈功(僅考慮等壓吸熱影響)卡諾迴圈(朗肯迴圈)少混合工質迴圈其次布雷頓迴圈大 從上述對於幾基本過程分析見:和布雷頓迴圈相比混合工質迴圈壓縮功少膨脹功大等壓吸、排熱過程逆損失小所混合工質迴圈理論效能係數比布雷頓迴圈要大從分析還見:和朗肯迴圈相比混合工質迴圈等壓吸、排熱過程逆損失較大;朗肯迴圈膨脹過程對外部做功並且壓縮過程絕熱壓縮過程指數k值因常用氟利昂類製冷工質k值較小所相同壓縮比時朗肯迴圈壓縮功並大雖混合工質迴圈理論效能係數使用溫度高於某數值時低於朗肯迴圈因效能係數隨著使用溫度降低較平緩地減小所使用溫度低於某數值時混合工質迴圈效能係數高於朗肯迴圈當膨脹器進口向氣流噴水時該溫度值-25℃左右;當膨脹器進口噴水時該數值則-20℃左右(混合工質迴圈壓縮比3) (2)製冷工質 混合工質迴圈所用製冷(熱)工質應包含氣體成分和相變成分兩部分相變成分種或者兩種物質製冷工質應當滿足下述必要條件: 1) 氣體成分整迴圈只發生狀態變化發生相變; 2) 迴圈某過程相變成分應發生所要求相變; 3) 氣體成分和相變成分之間及相變成分之間應發生化學反應 實際選用相變成分時還應考慮另些條件相變物質壓縮過程氣化量和等壓排熱過程冷凝量要大要求壓縮和冷凝過程溫度範圍內飽和相變成分含量變化要大;相變成分氣化及融化潛熱要大;使用溫度應高於凝固點;粘度小、價格便宜、對機器腐蝕、無汙染和安全性好等 目前對於空調和普冷領域大多用空氣和水組成混合成分做製冷工質因兩種物質容易獲得且水氣化潛熱大又易於霧化緣故 混合工質迴圈理論效能係數較高、製冷工質易於獲得且成本低、對環境和大氣無汙染採用混合工質迴圈混合工質製冷機和熱泵還具有實際效能係數較高、轉速低、功率輸入容易、使用和維護簡便、壽命長、成本低等優點目前混合工質製冷迴圈已成功用於飛機環境控制系統和低溫氣流供給系統並發展了許多實用流程