空调制冷系统,“焓”与“熵”,如何表达制冷剂循环的热力状态与过程?
压缩式制冷循环的四大基本部件是压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器,制冷剂在其中循环。
“焓”与“熵”是表达制冷剂热力状态和变化过程的两个参数,分别在压焓图(P-h)与温熵图(T-s)中用于分析和计算制冷循环的热力过程。
焓是一种用来表明制冷剂所处状态的热力状态参数,表示制冷剂所具有总能量的大小,用符号 h 或 i 表示,单位是J/kg或kJ/kg。
制冷剂的焓等于制冷剂内能与外能的总和:H=U pV
焓的物理意义,是指在特定温度下物质所含有的热量。
制冷过程中,制冷剂在系统中流动时,其内能和外功总是同时出现的。因此,使用“焓”可以使热力计算得到简化。
热量的变化量dQ等于焓的变化量dh:
dQ = dh
焓是状态参数,只与系统的初、终状态有关,与过程无关:
dQ = dh = h2– h1
热量的变化量dQ等于状态2与1之间的焓差,是正值表示吸热了,是负值表示放热了,与过程中怎样吸热和放热无关。
熵是一种用来表明制冷剂所处状态的热力状态参数,描述制冷剂在某一温度条件下所具有的热量,用符号 s 表示,单位是J/kg·K 或 kJ/kg·K。
制冷剂吸收热量时熵值增大,放出热量时熵值减小,不吸热也不放热时熵值不变。
制冷循环中的压缩过程,制冷剂从低压到高压,不吸热也不放热,因此是一个等熵压缩的过程。
制冷剂的状态变化过程中,吸收或放出的热量dQ和此时制冷剂的热力学温度T的比值,就是熵的变化量:
ds = dQ/T = s2 – s1
那么:dQ =ds·T =(s2 – s1)T
物质吸收或放出的热量,等于物质的热力学温度和熵的变化量的乘积。