大学物理卡诺制冷机的制冷效率是怎么推导的?

作者&投稿:邲咳 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
大学物理卡诺制冷机的制冷效率是怎么推导的~

首先卡诺循环是理想的可逆循环,且其效率k=1-(T1/T2)
正循环实质上是工质从高温热源吸热,对外做功,向低温热源放热。
那么对此循环进行时间反演(即逆向),工作方式将表现为外界对工质做功,从低温热源吸热,向高温热源放热,功热比仍等于k。
而制冷效率的定义为Q/W,带入可得答案。


推导过程:

首先卡诺循环是理想的可逆循环,且其效率k=1-(T1/T2),制冷系数η=1-Q1/Q2=1-T1/T2。正循环实质上是工质从高温热源吸热,对外做功,向低温热源放热。

那么对此循环进行时间反演(即逆向),工作方式将表现为外界对工质做功,从低温热源吸热,向高温热源放热,功热比仍等于k。而制冷效率的定义为Q/W,带入可得答案。

卡诺机是由四个准静态过程组成的,其中有两个是等温过程,两个是绝热过程。其原理是:热力学第一和第二定律(最基本的原理)因为都是从这里推出来的。

制冷系统原理示意图:

扩展资料

逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础,逆卡诺循环揭示了空调制冷系数(俗称EER或COP)的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。逆卡诺循环是由四个循环过程组成,绝热压缩、等温压缩、绝热膨胀、等温膨胀。

假设低温热源(即被冷却物体)的温度为T0,高温热源(即环境介质)的温度为Tk,则工质的温度在吸热过程中为T0,在放热过程中为Tk,就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差,即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。

其循环过程为:首先工质在T0下从冷源吸取热量q0,并进行等温膨胀4-1,然后通过绝热压缩1-2,使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk,再在Tk下进行等温压缩2-3,并向环境介质放出热量qk,最后再进行绝热膨胀3-4,使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4,从而完成一个循环。

参考资料:百度百科-卡诺冷机



推导:卡诺机是由四个准静态过程组成的,其中有两个是等温过程,两个是绝热过程。其原理是:热力学第一和第二定律(最基本的原理)因为都是从这里推出来的。

从制冷的角度来讲,制冷效率是该循环的制冷系数与同样T0、Tk(即工质在冷凝器蒸发器中的温度分别都相同)和的制冷循环m(两个不可逆的等温,两个等熵过程)的接近程度,可以评价制冷剂的热力性能对制冷系数的影响因素。

逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础

逆卡诺循环揭示了空调制冷系数的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。逆卡诺循环是由四个循环过程组成,绝热压缩、等温压缩、绝热膨胀、等温膨胀。

假设低温热源(即被冷却物体)的温度为T0,高温热源的温度为Tk,则工质的温度在吸热过程中为T0,在放热过程中为Tk,就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差,即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。

以上内容参考:百度百科-卡诺冷机



效率是指我们希望获得的收益与我们所付出的代价之比,对于冷机来说,我们希望获得的收益是从地温热源中吸取出来的热量(以冰箱为例,比如放进冰箱里的水,把热量吸出来,才能变成冰棒,所以你放进去的水,就是冰箱这台冷机的低温热源).而我们付出的代价就是用了电来驱动冰箱工作,也就是消耗的外功了,所以用从低温热源中所吸取的热量比上所消耗的外功,这一比值也就是冷机的效率了.

另一方面,我们谈到效率,一般他都是一个在0和1之间取值的东西,而对与冷机来说,上面那一比值有可能远大于1,为避免引起混乱,我们就不把它叫冷机的效率,而叫做致冷系数了

首先卡诺循环是理想的可逆循环,且其效率k=1-(T1/T2)
正循环实质上是工质从高温热源吸热,对外做功,向低温热源放热。
那么对此循环进行时间反演(即逆向),工作方式将表现为外界对工质做功,从低温热源吸热,向高温热源放热,功热比仍等于k。
而制冷效率的定义为Q/W,带入可得答案。

制冷系数e=Q吸/W,推导是指e=T(low)/T(high)-T(low),from two isothermal and two isobaric processes(等温+等压)吗?I’m confused about the equilibrium of the absorbed and released heat energy and from the exercise book , I pick a similar problem .
set point A,B,C,D high temperature T2,low temperature T1,analyze the four isolated processes
A to B isothermal (T2) Q=-W=[pdV=[nRT/VdV=nRT2In(Vb/Va) below 0 ,which means it releases heat
B to C isobaric (p2) Q=Cp*(T1-T2) below 0
C to D isothermal (T1) Q=nRT1In(Vd/Vc) above 0 ,absorb heat
D to A isobaric (p1) Q=Cp*(T2-T1)
问题是两个等压过程的吸放热抵消了,没有计入制冷系数,今天我想了将近一个小时都没想出来,但愿明天只考热机。
Then, e=(nRT1InVd/Vc)/(nRT2InVa/Vb-nRT1InVd/Vc)=(T1InVd/Vc)/(T2InVa/Vb-T1InVd/Vc)
下证:Vd/Vc=Va/Vb
pa*Va=pb*Vb,pc*Vc=pd*Vd
pb=pc=p2,pa=pd=p1
Va/Vb=pb/pa=p2/p1=pc/pd=Vd/Vc
so, InVd/Vc=InVa/Vb
obviously, e=T1/T2-T1
希望有人帮忙说明等压过程中的疑问。


...是不正确的?《卡诺定理》是错误的?为什么制冷机的工质不用廉价的空气...
1、对宏观事物而言,热力学第二定律和卡诺定理都是对的。因为这些定律(定理)都是在宏观事物下得出的结论,且目前尚未能用实例推翻。2、空气是可以作为制冷剂的,这在早期时有过,如早期的机场空调就是直接用空气循环的。但因其经济性太差(如楼上所言)等各种原因,故目前已不再采用。3、本质上来...

(大学物理)用一可逆卡诺制冷机从7摄氏度的热源中提取约100J的热量传向...
03565

大学物理:卡诺热机问题
1)两工作温度分别为:T1=27℃=300K T2=-73℃=200K 卡诺循环的效率为 ηc=1-T2\/T1=1-200\/300=1\/3 2)热机内气体物质的量为:n=m\/M=10mol (空气的摩尔质量应该是29*(10^-3)kg\/mol,普适气体常量应该是R=8.31J\/mol*K,建议检查一下)气体等温膨胀时 PV=nRT1=24930J 从高温热源...

求制冷系数等
仅仅根据题干所给出的条件无法确定制冷机的制冷系数,相应的也就无法知道“对制冷机做多少功”。不过根据1kg的0度水变成0度冰可以计算出需要制冷机做出多少功,3.35*10^5*1\/ 3.6*10^3 = 93 W 不同的卡诺制冷机工作时候实现同等量的热量转移,所消耗的功大小是不同的,也就是制冷机的制冷系数...

冰箱制冷过程是卡诺循环吗
卡诺循环是只有两个热源(一个高温热源温度T1和一个低温热源温度T2)的简单循环。由于工作物质只能与两个热源交换热量,所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的,以分析热机的工作过程,卡诺循环包括四个步骤: 等温吸热, ...

高,低温热源的温差愈大,卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大,愈有利_百度...
单纯从传热学的角度来说是这样的。但在实际制冷循环当中,要同时考虑压缩机、制冷系统管路的承受能力,压缩机、蒸发器、冷凝器的能力发挥才行。两者之间有一个最佳值。对一个固定的制冷系统来说,制冷系数随着换热温差的变化而呈“抛物线”的形状变化。

工程热力学笔记 第十一章 制冷循环
效率衡量标准是表现因子,对于制冷机和热泵分别表示为COP。制冷机吸热[COP制冷],热泵放热[COP热泵],遵循能量守恒。热泵效率大于1,当外部空气温度过低,可能会降低到1,甚至使用其他加热方式。逆向卡诺循环是一个理想化的可逆循环,如卡诺制冷机和卡诺热泵,通过四个步骤完成制冷或供热,包括等温吸热、等熵...

对于制冷中的空调,卡诺循环的制冷系数公式怎么用?
需要强调的是,撇开特定的器件和特定的工质,对卡诺定理的抽象和一般的理论研究贯穿于热力学的整个研究过程。逆卡诺循环是制冷理论的基础。逆卡诺循环揭示了空调制冷系数(俗称EER或COP)的极限。没有蒸发制冷能打破逆卡诺循环。在逆卡诺循环理论的中间,提高空调制冷系数的方法只有两种:1。为了提高压力机的...

一道物理化学题,急!!!
考虑理想情况,通过倒开卡诺热机制冷。对逆卡诺热机,低温热源为冰水混合物,T1=273K,传热Q1=333333J>0,为制冷机从冰水混合物的吸热;高温热源为环境,T2=298K,传热Q2<0,为制冷机对环境放热;环境对制冷机做功为W。制冷机的冷冻系数β=Q1\/W=T1\/(T2-T1),那么W=Q1(T2-T1)\/T1=333333J*(...

问几个可逆热机的问题。
用符号η表示。即: η=ε\/εk 热力完善度是用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环循环的程度。它也是制冷循环的一个技术经济指标,但它与制冷系数的意义不同,对于工作温度不同的制冷机循环无法按其制冷系数的大小来比较循环的经济性好坏,而只能根据循环的热力完善度的大小来判断。

九江县19265313927: 1.卡诺热机是由哪几个过程构成的?它的效率由哪些因素决定?2.卡诺制冷机的原理是什么?制冷系数怎么确定? -
赤仲眼氨:[答案] 1、卡诺机是由四个准静态过程组成的,其中有两个是等温过程,两个是绝热过程. 2、其原理是:热力学第一和第二定律(最基本的原理)因为都是从这里推出来的. 制冷系数η=1-Q1/Q2=1-T1/T2.

九江县19265313927: 大学物理,关于制冷机的一些疑问,希望有研究的朋友来讲解下. -
赤仲眼氨: 探讨下:1、电功率消耗当然是发生在压缩机上.在这儿,电能转化成机械能,机械能再转化成制冷剂气体的压力能.冷凝器和蒸发器只是个换热器,制冷剂依靠温差,自主的放热和吸热;在节流阀,制冷剂是依靠压力差自发通过.2、制冷剂在...

九江县19265313927: 大学物理,制冷机为什么利用的是逆循环,而不是正循环? -
赤仲眼氨: 正循环是从高温吸热,一部分用来做功,一部分向低温介质放热.逆循环是在低温处吸热,向高温放热,你所说的空调冰箱,不论制热还是制冷,都是低温处吸热,向高温处放热,所以属于逆循环

九江县19265313927: 制冷机效率η= Q/W 的定义?相对于卡诺热机效率的定义:从高温热源取出的热转化为功的比例.我想知道,制冷机效率公式η= Q/W:的定义. -
赤仲眼氨:[答案] 机械效率指有用功与总功的比值,用符号η表示,计算公式为η=W有/W总*100%

九江县19265313927: 物理热学问题:卡诺致冷机 -
赤仲眼氨: 在推导卡诺热机效率时,有一个结论,就是T2/T1=Q2/Q1,注意,只对卡诺热机有效,而外力做功A=Q2-Q1,很简单的计算

九江县19265313927: 30分,高手进~P - V图气体热力学问题 -
赤仲眼氨: 1. 功 2 (V2-V1)(P2+P1)/2 3 Q1 Q2分别代表卡诺热机的工作物质在某一恒温T1热源处吸收的热量和在另一恒温热源T2处放出的热量,冷机则反之P-V是封闭图形的话,面积依然为气体对外做功,根据逆时针还是顺时针过程判断正负

九江县19265313927: 一道冰箱门打开,室内温度改变问题. -
赤仲眼氨: 将置于室内的一电冰箱的箱门打开,使其致冷机运转,不但不能降低全室温度,反而会使房间温度升高.因为电冰箱只是把电冰箱里面的热抽到电冰箱外边而已,而电冰箱工作会产生热量,所以整个房间的温度会上升.

九江县19265313927: 卡诺制冷机的原理是什么?
赤仲眼氨: 简单的说就是卡诺逆循环. 此循环为两个理想的等温和等熵过程组成. 制冷机从温度为T1的室内吸收Q1的热量,并且排放热量Q2到温度为T2的外界环境中,这此之中,需要机械功W,则该制冷循环的制冷系数 ε=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-T1/T2 利用的是热力学第二定律

九江县19265313927: 卡诺致冷机的原理是什么 -
赤仲眼氨: 卡诺定理是卡诺1824年提出来的,其表述如下: (1)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机,其效率都相等,与工作物质无关. (2)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机,其效率都小于可逆热...

九江县19265313927: 斯特林制冷循环和逆卡诺循环的区别是什么?哪个效率高? -
赤仲眼氨: 卡诺循环是两个绝热过程和两个等温过程.斯特林循环是两个等体过程和两个等温过程.制冷系数是一样的,都是T2/(T1-T2).

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网