卡诺循环原理

　　逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环，它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。

　　在温-熵图中，逆卡诺循环如图1-2 所示，它是由两个等温过程和两个绝热过程组成。

　　逆卡诺循环的条件假设如下：

　　(1)被冷却物体温度为T。，环境介质温度为T1 ，均为常数;

　　(2)在吸热过程中制冷剂的温度与被冷却物体的温度7’。相 等 ，在放热过程中制冷剂的温度与环境介质的温 度 T1相等 ，即吸热过程、放热过程中均无温差;

　　(3)制冷剂的压缩过程、膨胀过程都是在理想绝热情况下进行的，没有不可逆的损失。

　　在这祥的假设条件下，逆卡诺 循 环 1 2 3 4 1由下列四个过程组成：过 程 1-2为绝热等熵压缩过程，外界对制冷剂作压缩功，•制冷剂温度 从Ta升 高 到 T1压力升高;

　　过 程 2- 3为等温放热过程，制冷剂放出热量叫q1;

　　过 程 3-4 为绝热等熵膨胀过程，制冷剂对外界作膨胀功，制冷剂温度 从T1降 至T0压力下降;

　　过 程 4- 1为等温吸热过程，制冷剂吸收热量%。 根据温-熵图可以看出，在逆卡诺循环中，每千克制冷剂从被冷却物体吸取的热量为：

　　制冷工程上常用制冷系数e 作为评价制冷循环性能优劣的一个指标 。制 冷 系 数 e 是每千克制冷剂从被冷却物体吸取的热量% 与相同时间内每千克制冷剂循环所消耗功的热当量Al 之 比 ：

　　由上式可知：

　　1.逆卡诺循环的制冷系数仅与被冷却物体(低温热源)的 温 度 T 。与环境介质(高温热源)的 温 度 T1有关，与制冷剂的性质无关。

　　2. T0,降低，T , 升高，制 冷 系 数 e 减 小 ，反之，T 。升 高 ，乃 降T1低 ，制冷系 数 e 就增大。

　　逆卡诺循环是无法实现的。首先绝热膨胀难以实现，要实现绝热膨胀必须制造一台液体膨胀机，技术上很困难。另外，从理论上来讲，虽然可以回收少量膨胀功，但实际上是得不偿失的。实际使用的制冷系统采用节流装置(如节流阀，毛细管)来替代膨胀机。而节流过程不是绝热膨胀过程，而是一个等焓过程。虽然采用节流装置，制冷量有所减少，热力性能有所降低。但是节流装置结构简单，便于调节，而造成的能量损失并不很大，由于省去了复杂的膨胀机，在实际上带来了很大方便和经济效 果 ，故实际已被普遍使用。

　　其次，逆卡诺循环有两个等温换热过程。从理论上讲，可以在湿蒸气区内实现。但湿蒸气压缩是比较危险的，因为压缩含有液体的蒸气容易产生液击现象，危害很大，低温蒸气进入气缸与气缸壁发生强烈的热交换，使压缩机的输气量大大减少，而且由于液击或气缸壁因温度急剧下降发生收缩产生机械故障，因此，压缩机要求吸入的应该是干饱和蒸气或过热蒸气，用干压缩替代湿压缩。