一、壓焓圖
1、焓
是一種能量,用來表明制冷劑所處狀態(tài)的熱力狀態(tài)參數(shù),它表示制冷劑所具有總能量的大小;即:
制冷劑的焓等于制冷劑內(nèi)能與外能的總和(H=U+pV)。
焓用符號“h”或“i”表示,單位是“J/kg”或“kJ/kg”。
在熱力學中,焓的物理意義是指在特定溫度下物質(zhì)所含有的熱量。在空調(diào)工程中,最常見的空氣處理過程是冷卻或加熱空氣,經(jīng)常會碰到諸如將空氣從30℃冷卻到20℃需要多少冷量,或?qū)?℃的冷空氣加熱到20℃需要多少熱量之類的問題。
在制冷過程中,制冷工質(zhì)在系統(tǒng)中流動時,其內(nèi)能和外功總是同時出現(xiàn)的,所以,引入“焓”這個狀態(tài)參數(shù),可以使熱力計算得到簡化: dQ =dh(式中Q為熱量、h為焓、d為變量) 焓是狀態(tài)參數(shù),只與系統(tǒng)的初、終狀態(tài)有關而與過程無關。
例如:某一制冷劑由狀態(tài)1(含熱量為h1)通過吸熱變化為狀態(tài)2(含熱量為h2),那么,其在吸熱過程中所吸收的熱量(熱變量)dQ就是吸熱前與吸熱后兩個狀態(tài)點的焓差;即:dQ = h2– h1,而與吸熱的過程沒有關系。
2、制冷系統(tǒng)熱力計算——焓的使用
上圖為某制冷系統(tǒng)的壓焓圖,再來看看這些狀態(tài)點的參數(shù):
那么制冷系統(tǒng)的單位制冷量我們就可以算出來了:如果有了制冷劑的流量,我們就可以計算出制冷系統(tǒng)的制冷量了。
蒸發(fā)溫度的影響
冷凝溫度的影響
雙級壓縮壓焓圖
3、焓濕圖的應用。
焓濕圖最基本應用就是查找參數(shù)。此外,焓濕圖還可以用于判斷空氣的狀態(tài)、表示空氣的狀態(tài)變化和處理過程等。
焓濕圖看上去比較復雜,實際上只有6種線條:
①45°的等焓線;
②垂直的等含濕量線;
③近似水平的等溫線;
④弧型的等相對濕度線;
⑤水蒸氣分壓力線;
⑥熱濕比線。
等相對濕度線的繪制要借助等t線和等d線來確定。
例如繪制80%的等相對濕度線,首先選擇一個溫度,例如10℃,查附錄A得到該溫度下的飽和水蒸氣分壓力Pqb,根據(jù)公式計算d。
這樣,由選擇的t和計算得的d就確定了一點,再計算下一個溫度確定另一點,最后把所有點連接起來就繪制出80%的等相對濕度線了。
關于焓濕圖,需要特別注意以下幾點
1)飽和空氣線即相對濕度為100%的等相對濕度線,見上圖中最右下方的弧線。
這條弧線通常稱為“飽和線”,其上每一點都是空氣的飽和狀態(tài)。
飽和空氣的一個特點就是干球溫度、濕球溫度、露點溫度完全相等。
2)大部分焓濕圖中沒有畫出等濕球溫度線。
因為等濕球溫度線與等焓線基本平行,故工程上近似地用等焓線代替等濕球溫度線,即過某一點的等濕球溫度線就是過該點的等焓線。
3)焓濕圖中也沒有等露點溫度線。
等含濕量線就是等露點溫度線。因為露點溫度的定義已說明含濕量相同的狀態(tài)點,露點溫度均相同。
二、溫熵圖
1、 熵
是一種用來表明制冷劑所處狀態(tài)的熱力狀態(tài)參數(shù),用符號“s”表示,單位“J/kg·K”或“kJ/kg·K”。
熵所描述的是在某一溫度條件下制冷劑所具有的熱量。
當制冷劑吸收熱量時,熵值增大;制冷劑放出熱量時,熵值減小;制冷劑既不吸熱也不放熱,熵值就不會變化。
壓縮機在壓縮的過程,是制冷劑從低壓到高壓的過程,此時的制冷劑既不吸熱也不放熱,所以壓縮機的壓縮過程是一個等熵壓縮的過程。
制冷劑在狀態(tài)變化過程中吸收或放出的熱量“dQ”和此時制冷劑的熱力學溫度“T”的比值,就是熵的變化量,即:
ds =dQ/T = s2 – s1 那么:dQ =ds·T =(s2 – s1)T 也就是說,物質(zhì)吸收或放出的熱量,等于物質(zhì)的熱力學溫度和熵的變化量的乘積。
2、制冷系統(tǒng)溫-熵圖: T-S 圖
制冷系統(tǒng)熱力循環(huán)在T-S 圖上的表示:
壓焓圖曲線的含義可以用一點(臨界點)、二線(飽和液體線、飽和蒸汽線)、三區(qū)(液相區(qū)、兩相區(qū)、氣相區(qū))、五態(tài)(過冷液狀態(tài)、飽和液狀態(tài)、過熱蒸汽狀態(tài)、飽和蒸汽狀態(tài)、濕蒸汽狀態(tài))和八線(等壓線、等焓線、飽和液線、飽和蒸汽線、等干度線、等熵線、等比體積線、等溫線)來概括。
過冷循環(huán)溫熵圖分析
復疊式壓縮機溫熵圖
臨界點K和飽和曲線
臨界點K為兩根粗實線的交點。在該點,制冷劑的液態(tài)和氣態(tài)差別消失。K點左邊的粗實線Ka為飽和液體線,在Ka線上任意一點的狀態(tài),均是相應壓力的飽和液體;K點的右邊粗實線Kb為飽和蒸氣線,在Kb線上任意一點的狀態(tài)均為飽和蒸氣狀態(tài),或稱干蒸氣。
三個狀態(tài)區(qū)
Ka左側(cè)——過冷液體區(qū),該區(qū)域內(nèi)的制冷劑溫度低于同壓力下的飽和溫度;Kb右側(cè)——過熱蒸氣區(qū),該區(qū)域內(nèi)的蒸氣溫度高于同壓力下的飽和溫度;Ka和Kb之間——濕蒸氣區(qū),即氣液共存區(qū)。該區(qū)內(nèi)制冷劑處于飽和狀態(tài),壓力和溫度為一一對應關系。在制冷機中,蒸發(fā)與冷凝過程主要在濕蒸氣區(qū)進行,壓縮過程則是在過熱蒸氣區(qū)內(nèi)進行。
六組等參數(shù)線
制冷劑的壓-焓(LgP-E)圖中共有八種線條:等壓線P(LgP) 等焓線(Enthalpy) 飽和液體線(Saturated Liquid) 等熵線(Entropy)等容線(Volume) 干飽和蒸汽線(Saturated Vapor) 等干度線(Quality) 等溫線(Temperature)(1)等壓線:圖上與橫坐標軸相平行的水平細實線均是等壓線,同一水平線的壓力均相等。(2)等焓線:圖上與橫坐標軸垂直的細實線為等焓線,凡處在同一條等焓線上的工質(zhì),不論其狀態(tài)如何焓值均相同。(3)等溫線:圖上用點劃線表示的為等溫線。等溫線在不同的區(qū)域變化形狀不同,在過冷區(qū)等溫線幾乎與橫坐標軸垂直;在濕蒸氣區(qū)卻是與橫坐標軸平行的水平線;在過熱蒸氣區(qū)為向右下方急劇彎曲的傾斜線。(4)等熵線:圖上自左向右上方彎曲的細實線為等熵線。制冷劑的壓縮過程沿等熵線進行,因此過熱蒸氣區(qū)的等熵線用得較多,在lgp-h圖上等熵線以飽和蒸氣線作為起點。(5)等容線:圖上自左向右稍向上彎曲的虛線為等比容線。與等熵線比較,等比容線要平坦些。制冷機中常用等比容線查取制冷壓縮機吸氣點的比容值。(6)等干度線:從臨界點K出發(fā),把濕蒸氣區(qū)各相同的干度點連接而成的線為等干度線。它只存在與濕蒸氣區(qū)。上述六個狀態(tài)參數(shù)(p、t、v、x、h、s)中,只要知道其中任意兩個狀態(tài)參數(shù)值,就可確定制冷劑的熱力狀態(tài)。在lgp-h圖上確定其狀態(tài)點,可查取該點的其余四個狀態(tài)參數(shù)
再補充一個小知識點:
編輯:黃飛
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