§4.7焦耳-汤姆逊效应与制冷机.ppt

§ 焦耳-汤姆逊效应与制冷机
§ 制冷循环与制冷系数
(一)制冷循环
前面讨论过 p – V 图上顺时针循环(热机)的热力学过程。现在讨论逆时针循环(致冷机)的热力学过程。如图所示。
系统经过一个循环后,
从较低温热源取走了一部分热量传到较高温热源去。这正是制冷机的原理。
制冷系数
为了能对制冷机的性能作出比较,
需对制冷机效率作出定义:
在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走的总热量|Q2|,
其代价是外界必须对制冷机作功 W,故定义
(二)制冷系数
另外,因为冷的数值可以大于1,故不称为制冷机效率而称为制冷系数。
为什么 W = |Q1|-|Q2|?
(三)可逆卡诺制冷机的制冷系数
图示2-1-4-3-1的逆时针循环是可逆卡诺制冷机循环。
它在温度 T1 等温压缩放热 Q1 ,
在温度 T2 ( T2 < T1 ) 等温膨胀吸热 Q2,,
还各有一个绝热压缩、绝热膨胀过程。
可以看到,制冷温度越低,制冷系数也越小。若为绝对零度,则制冷系数为零。
其制冷系数为
可逆卡诺制冷机的制冷系数。
正循环过程---热机, 逆循环过程---致冷机。
热机效率:
(efficiency)
致冷系数:
(Coefficient of
performance)
循环为准静态过程,在状态图中对应闭合曲线。
V
例,在P-V图
P
正循环
逆循环
卡诺致冷机(Refrigerator)
Q1
Q2
W
高温热库T1
低温热库T2
工质
若为卡诺致冷循环,则
P
V
T1
T2
致冷系数:
§ 焦耳-汤姆逊效应
使物体温度降低的常用方法有下列五种:
①  通过温度更低的物体来冷却;
②  通过吸收潜热(如汽化热、吸附热、溶解热、稀释热等)来降温;
③  通过绝热膨胀降温;
④  温差电致冷;
⑤  节流膨胀致冷。
大多数制冷机都是通过(工作媒质)气体液化来获得低温热源,通过液化工质的蒸发吸热来提供制冷量的。
 气态工质降温后能以液态出现的有效手段是节流效应。
本节中专门介绍焦耳- 汤姆逊效应,也称节流效应。
下图为焦耳- 汤姆逊实验示意图。