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制冷量与功率的关系


制冷量和功率有何区别?例如 1kw 的空调怎么能实现 3kw 的制冷量呢? 的制冷量呢? 问: 制冷量和功率有何区别? 不是能量守恒吗? 怎么会多出 2kw 呢?不是能量守恒吗? 答:制冷循环可以看作一个闭口系统,也就是系统与外界不发生物质的流入与流 出,只是发生能量的转移。 制冷循环,以蒸气压缩式制冷为例,简单可以分为四个部分,节流-蒸发-压缩冷凝,其目的是从目标物体\流体\环境中取出热量,并将热量排放到高温环境介 质中去,以产生低于环境温度的过程。 分析制冷循环四个过程, 节流过程是绝热膨胀过程, 不需要输入功, 也不产生功; 蒸发是制冷剂发生相变,吸收目标流体中热量,即制冷量 Q0,就是 3kw 的制 冷量,这一过程是以温度差为驱动力来完成的,可以不输入外界对其的作功;冷 凝过程是压缩后的高温气体释放热量的过程,Qa,同样也可以只靠温度差来完 成, 不需要外界作功。 而压缩过程, 是消耗能量的, 是必需外界对其作功的, W, 单位时间内所作的功就是功率,也就是那个 1KW 的功率。 理想制冷系统能量的进出就只有 Q0、W、Qa,根据热力学第一定律,我们可以 知道,系统的能量是守恒的,即输入能量 Q0+作功 W=输出能量 Qa。 Q0、W 二者之间什么关系呢? 我们由热力学第二定律可知,一个理想的制冷循环的熵增等于零,即 Qa/Ta=Q0/Tc(Ta 为环境温度;Tc 为目标流体的温度) ,代入 Q0+W=Qa, 则得(Q0+W)/Ta=Q0/Tc,推导得 Q0/W=1/(Ta/Tc-1)=εc,εc 称之为 制冷系数。从式中可以看出,制冷量可以比输入功率大,也可以比之小,而他们 之间的大小只与热源温度(目标流体和环境)有关。 所以不要把制冷量和输入功率等同起来。通过计算我们可以得出当 Ta=35℃, Tc=-119℃时制冷量=功率。 以上是理论状态下考虑的,实际制冷过程中,是有能量损失的,制冷循环效率 η=ε/εc<1 同时>0,η 起高说明循环起好,能量损失起小。


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