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15.制冷循环

15.1制冷与逆卡诺循环

将物体冷却到低于周围环境的温度，并且维持这一低温，

称为制冷。为实现这一目的，需要将热从低温物体如（冷藏

室）移向高温物体如（环境）。由热力学第二定律可知,这一过

程不能自发实现，必须消耗外部可用能，通常是消耗机械能或

高温热源所提供的热能。因此制冷循环是一种逆向循环。如

果循环的目的是从低温物体取走热，以维持物体的

图15-1逆卡诺循环

低温状态，称之为制冷循环。

前己述及，在两个恒温热源间的动力循环中，卡诺循环的热效率最高。按照图154，由

两个定温过程和两个定懒过程按照与卡诺循环相反方向逆（时针）运行的循环称为逆卡诺

循环。可以证明在两个恒温热源间，逆卡诺循环的制冷系数最大，为

TL

max

T-T

HL

式中，和乙分别是高温热源与低温热源的温度。

从式中可以看出，和卡诺循环一样，逆卡诺循环的制冷系数也只与高温热源与低温热源的温

度有关。

15.2空气压缩式制冷循环

利用空气作为制冷工质构成空气压缩制冷循环二一逆布雷顿循环。和下

节将要讲到的蒸汽制冷循环不同的是：在空气制冷循环中，工质不会发生相

变，而是依靠显热在定压情况下吸收和放出热，因此制冷较小，偏离逆

卡诺循环较远，经济性较低。

鉴于空气定温吸热、放热不易实现，改用两个定压过程代替，因而压缩空气制冷循环

实为逆向的布雷顿循环。

图15-1空气制冷循环

分析：低温热源冷（库）吸热%=4一用

高温热源环（境）放热%二色一儿

耗功卬=4一%=（〃2—AXA一生）

制冷系数户柒仇「：：）4_幻=⑵广三七

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可见乃J-£个减小增压比，可使制冷系数提高，

但这会使膨胀温降减小，制冷下降。

压缩空气制冷循环的优点：工质易得，平安。

缺点：制冷不大。空（气热容小，增加/Tf£4）

故一般在普冷（＞-50℃）很少用除（了用于飞机空调，直排），在深冷（＜-100℃）可用

于导弹内红外探测器的冷却，不计本钱效率）。

为增大制冷量须增大流量，活塞式的压气机、膨胀机位于叶轮式的压气机、膨胀机

但叶