卡诺循环与逆卡诺循环的区别
空气源热泵制热运行原理你知道吗?
空气源热泵制热运行原理你知道吗?
我们都知道空气源和空调都采用的是逆卡诺循环原理。
卡诺循环是只有两个热源(一个高温热源,一个低温热源)的简单循环,由两个定(等)温过程和两个绝热过程所组成的可逆的热力循环,分正卡诺循环和逆卡诺循环两种。如果我们把一个循环过程分为四部分,分别用a,b,c,d来表示,那么ɑ-b-c-d-ɑ为正卡诺循环a-d-c-b-a就是逆卡诺循环。
ɑ-b为可逆定温吸热过程,吸收高温热源热量;
b-c为可逆绝热过程,工质温度下降,体积增大;
c-d为可逆定温放热过程,向低温热源释放热量;
d-ɑ为可逆绝热过程,工质温度回升到初始温度,体积减小至初始体积。
以气缸为例:在a-b(等温膨胀)阶段,依靠外部热量使气缸内的气体受热膨胀,推动活塞上移;在b-c(绝热膨胀)阶段,撤除外部热量后,气体温度下降,体积继续上升;在c-d(等温压缩)阶段,气体对外散热,体积减小;在d-a(绝热压缩)阶段,气体被压缩到初始状态。
这一过程描述了卡诺循环要完成一次循环,必须有高温和低温两个热源,在不能降低低温热源的条件下,增加高温热源是提高循环效率的途径。正卡诺循环是一种工质在高温热源吸收热量,在低温热源处释放热量的过程,逆卡诺循环刚好是个相反的过程:即工质利用外界做功,在低温热源吸收热量,释放到高温测。
以空气源热泵为例:工质在b-a(等温膨胀)阶段,从冷源吸取热量;在a-d(绝热压缩)阶段提升工质温度;在d-c(等温压缩)阶段向高温热源释放热量;在c-b(绝热膨胀)阶段使工质回到初始状态,从而完成一个循环。
空气源热泵经常提到的逆卡诺原理大致就是如此了。
空气源热泵热水器通过采用氟利昂作为工质,利用低温环境下蒸发吸热,通过压缩机提升工质温度并经过冷凝器置换出热水,降温后的工质经膨胀阀减压后再降温,重新回到蒸发器吸收环境热量并进入下一个循环,如此反复,环境中的低品位热能源源不断被置换出来以制备生活热水。
低环温下所采用的超低温空气源热泵与常温空气源热泵略有不同。因为在低环境温度条件下,蒸发量减少,压缩比加大,影响冷凝效果。采用补气增焓压缩机,增加过冷器、膨胀阀,一方面对主循环回路进行节流前过冷,增加焓差,一方面对辅助回路的冷媒适当预热后导入涡旋盘中段形成准二级压缩,降低了排气温度,增加了冷凝器工质流量,进而提升机组低环温下的制热量。
卡诺循环原理?
原理
卡诺循环
通过热力学相关定理我们可以得出,卡诺循环的效率ηc=1-T2/T1,由此可以看出,卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关,如果高温热源的温度T1愈高,低温热源的温度T2愈低,则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得T1→∞的高温热源或T30K(-273℃)的低温热源,所以,卡诺循环的效率必定小于1。
任何工作物质作卡诺循环,其效率都一致
可以证明,以任何工作物质作卡诺循环,其效率都一致;还可以证明,所有实际循环的效率都低于同样条件下卡诺循环的效率,也就是说,如果高温热源和低温热源的温度确定之后卡诺循环的效率是在它们之间工作的一切热机的最高效率界限。因此,提高热机的效率,应努力提高高温热源的温度和降低低温热源的温度,低温热源通常是周围环境,降低环境的温度难度大、成本高,是不足取的办法。现代热电厂尽量提高水蒸气的温度,使用过热蒸汽推动汽轮机,正是基于这个道理。提高热机效率的方向
卡诺定理阐明了热机效率的限制,指出了提高热机效率的方向(提高T1,降低T3,减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗,使循环尽量接近卡诺循环)。成为热机研究的理论依据、热机效率的限制。实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究,导致热力学第二定律的建立。在卡诺定理基础上建立的 卡诺循环
与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标,使温度测量建立在客观的基础之上。此外,应用卡诺循环和卡诺定理,还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调,卡诺这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究,已经贯穿在整个热力学的研究之中