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[图文]制冷工质的热力状态参数

(时间:2012-8-31 15:04:41 共有 人次浏览) [信息来源:上海杜盛试验设备有限公司]

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。
1、温度 温度是描述热力系统冷热状态的物理量,它的高低反映物体内部分子无规则运动的剧烈程度,
是标志物体冷热程度的参数,是物体状态基本参数之一。
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:
1、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)。
3、华氏温度 常用℉表示,它是欧美习惯用的一种温标,它规定纯水冰点为32℉,沸点为212℉,两定点
之间为180 等分,每一等分为华氏1℉。
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)
华氏温标与摄氏温标关系表示为:
F=
5
9
t℃+32(℉)
例:摄氏20℃,相当于多少绝对温度及华氏温度?
解:T=t+273=20+273=293K
F=
5
9
t℃+32=
5
9
*20+32=68℉
2、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。压力的大小取决于分子热运动情况,
在一定的容积内,分子运动剧烈,压力就高,反之就低。压力也是物体重要的状态参数。
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。在工程上,压力的单位也用kgf/cm2 或mmHg 表示。
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+B 或 P=B-PK
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。制冷系统的计算需用绝对压力,在查阅制
冷技术有关的图表时,其图表所注明的压力一般为绝对压力。制冷系统中压力表所测得的读数必须经过换算。
3、比容 比容是指单位质量工质所占有的容积,用符号υ表示,常用单位为m3/kg。
4
比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。比容这个参数,在选取蒸发器和贮液器的大小以及计算
压缩机的排汽量时,都要用到它,也是基本参数。比容的大小与压力、温度有关。压力一定时,温度不同比容
不同。温度一定时,压力不同比容也不同。
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,单位为kg/m3。比容和密度之间
互为倒数关系。
4、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。
5、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。
6、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。
热力学第二定律说明:
⑴、热量不能自发地,不付代价地从低温物体传向高温物体。
⑵、要使热量全部而且连续地转变为机械功是不可能的。
制冷是使热量从低温物体转移到高温物体,根据热力学第二定律,必需消耗一定的外界功,这个功就是压缩机
所耗的动力。
关于熵的含义:热力学第二定律说明热量的传递有方向性,对于具有一定温度T 的一系统,有热量q 可以
交换,但这个热量是从系统放出还是向系统中加入,希望有一个数学方式表示传递的方向,由此引出熵的概念,
用符号S 表示,其表达式为S=△q/T。
因为绝对温度T 值总是大于零的,故熵值的增加,表示对系统加热,熵值减少,表示系统放热,熵值为零,
侧说明系统没有与外界进行热交换,并称这个过程为绝热过程。绝热压缩就是等熵过程。在理想制冷循环中,
我们一般把压缩机的压缩作为绝热压缩。

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