氨水吸收式制冷机的基础理论与设计之二(2)

热源温度。 当 T> T。时， o n< l即热源温度愈 < 。

T s)。。

( 3 1)

高，环境温度愈低时，仉及热量中的炳值也就愈大。例如在环境温度为 2。的条件下，前面 0c提到过的 1 0 C源的。 . 5, 1 0C热源 8￣热=0 3 3 0。

式中U为内能。 在两个给定状态 1 2之间的不流动炳差 与为 E 一 E U1 x】 x产一u: P (—V )一+。 Vl】一

的。仅为 0 2 4在相同热量中前者的娴值 .1,为后者的 1 6倍。由此显而易见它们的质量是 .5不同的。

T ( :。s一s)

( 4 1)

式中下标 n表示不梳动系统。2.稳定流动系统的斓 Ex

如果热源在放热过程中温度是变化的，那么式 ( 8可改写具有更普遍的形式 1)

某一给定状态 1相对于环境状态下的稳定梳动炳为 Ex。 一(一T。。 f=H一T S H。 S) ( 5 1)

E= (一 ) x5鲁 t q: Q5 .冷量的堋

() 。

式中 l与 2代表热源放热过程的初终二态。 所谓冷量，是指系统在低于环境温度下通 过边界所传递的热量。因此冷量的炳也就是温度低于环境温度时的热量炳。当冷源温度 T。

式中 H为焓。导出此式时没有考虑物梳的宏观动能与势能，因此也称焓炳。在两个给定状态 1与 2之间的稳定流动炳差为

保持不变时，与式( 8一样，并为计算方便， 1)E n—E f=H】 x x 2一H】 os一s) ( 8一T (,】 1)

将 Q。的负号提出，可得到冷量炳的计算式；。

5 .功的堋

炳是在技术上的最大有用功，凡

系统所作

=一Q导= 1棚 o )= )为逆卡诺循：的制冷系数。与1￡

的最大功如果在技术上垒部都可利用的，那么它就是净炳。例如稳定流动体系输出的轴功、 电厂输出的电功等都是净炳。但当一个不流动体系，例如封闭在气缸内的气体膨胀作功时，

式中 e=。1 0—

热量龋相对应，冷量炳也可写成卡诸系数： 与 Q的乘积。这里的卡诺系数 q=—:一一1,

当 T< T 。时， 0: o,即：的数值范<< o围更为宽广。在一定的环境温度 T,下，冷源

温度 T愈低，则卡诺系数和冷量中的炳值愈太。例如在环境温度为 2¨的条件下， 0¨冷 0c c

源时

0 0 3而在液氨标准沸点 (一16 ) .7, 9 2 8 5在相同冷量内的：值后 .0, l 1日

的冷源时

者为前者的 3 .2。 84倍

同样，如果冷源温度是变化的，则式 ( o 2)可以写成更普遍的形式：,i,个、

凰 2吸收式制冷系统 I平衡图 ;{ H

E Q=\【旦一1j x。 _ O t… 1￡,

(1 2)

关于化学烟的计算，读者可参看有关文献。 至于燃料所含的化学：,或称燃料炳，“。 l 1日一

般认为对于煤和石油可近似地采取等于燃料

高热值，不会引起大的误鼙【。”在已知：的计算方法后，就可以用：效率 l 1日 l 1日来评价热工设备的热力经济性。 煳效率的定义是：在一个热力系统或装置所进行的过程中，被利用或收益的： l 1 日Ex与所投入或耗费的： x l 1日E。之比，即( 2 2)圈 3吸收器的烟平衡圈

E: TA x=。S

( 4 2)

至于外部：损失，可根据物流离开系统时 l 1日

的状态或由系统的：平衡方程算出。 l 1日利用：平衡方程和炳效率指标不但可分析 l 1日

评价整个系统，而且还可用来探究系统内的各个单元设备，这样既可知道垒系统的：利用程 l 1日度，也可以了解其中各个部分：损情况，从而 l 1日找出不可逆性最严重的所在，设法使之减轻。 对于吸收式制冷机，可将系统简化如图 2

所示，并假设热源温度和冷源温度都恒定不变，消耗于溶液泵的功可略去不计，则可列出系统的娴平衡方程为ExQ E+ Exr qo

从系统的：平衡出发，耗费： x l 1日 l与收益娴 1日E E 之差必为系统或装置在过程中的 .损失 x堋Ex,即』 E E一Ex x= x E

故式 (2也可写成 2)札： :卜

X-

Lx p

_垂

:1 一

( 3 2)

式中}=

,称为煳损率。

L xp

系统炳效率为= =

在炳损失 E 中包含了由于过程内部的 x不可逆性，如摩擦、涡流、温差传热等所引起的内部炳损失 E:和输出炳时在系统外部造 x,

成的外部炳损失 E: x,例如锅炉排烟、制冷机的冷凝器、吸收器中所排放的冷却水等，在离开系统时都还具有一定的炳值，但往往无法利用而被排放到环境中去了。

对于其中的各单体设备，例如吸收器，也可如图 3所示，分别列出烟平衡方程式与炳效率关

由过程的不可逆性所引起的内部煳损失可由过程中的熵增 A s和环境的绝对温度来计算，6— 2—也 X LR一 一

式申 E x与 E 分别代表制冷剂蒸 x,E xn气、稀溶液和浓溶液的潮，可粳据各物流的流 最和焓值算出。如需进一步知道吸收过程内部煳损失，则可算出排放冷却水而产生的外部 1阕损失后得到。

应存在的组分所组成的多组分工质来说，为要确定系统的热力学状态，除了纯工质中的两个

独立参数外，还需有表示系统内各个组分的数最或浓度的变量，这些变量也是独立参数表示各组分数量多少最方便的方法是采用摩尔数 n…n……。此，在一个由 r个组分所组成的因均相系统中 .确定其热力学状态的独立参数应 f fr+ 2个。这时四个特征函数应为：U= U(, V n, n…… n ) s, ” L 2 9

四、热力学基本关系式1 .纯物质

根据状态原理，为确定一个纯物质的简单可压缩系统的状态，需要两个独立的热力学参数。所谓简单，是指系统和外界之间只

有一种形式的功。因此简单可压缩系统就是指与外界之间除热量交换之外，只有一种靠压缩或膨胀功来传递能量的封闭系统。 联合热力学第一和第二定律的表达式，即由式 (3) (9)可以得到纯物质的简单可压和，缩平衡系统的下列关系，d U=T S—P V d d ( 5 2)( 6 2)(7 2) (8 2)

H= H(, P n, n…… n) S, l"。 F= F T, V, n n,…… n) (” 2 G=G(, P n, n,…… n ) T, l 2 以内能 U为例，它的垒微分为；

3 O3 1

3 2

d=丽 ) s( U (U d O+￣

a v () 3 3

+

瓦 ) O”一 U

式中下标 n表示所有组分的摩尔数都保持不变，下标 nc )表示除组分 i以外，其它各 j

经过勒让德变换，可以得到下列公式：d H= T S Vd d+ Pd F=一Sd—Pd T V d G=一Sd T+ Vd P

组分的摩尔数都保持不变，与式 ( 5对应，可 2)将上式写成：

d= d— d+ p n U TS PV∑ d同样可有

() 3 4 () 3 5

以上四式中的内能 U、焓 H、自由能 F、和自

由焓 G都是由各自适当的或称自然的独立变量对所构成的显函数，它们能够垒面而确定地描

d= d￣ d+∑ n H TS VP d.

述热力系统的平德状态，通常称之为热力学特征函数，即 U= U ( S, V) H= H (, S, P),F= F(, V ) G= G (, P) T, T。

d= S— d￣ . . ( ) F一 d P∑ n T V d s 6 d= S+ d+ d G一 d VP∑ T () 3 7

这里所谓各自适当的或自然的独立变量对是说每个特征函数的独立变量对必须如上所述，不

以上四式中的，称为化学势，它的定义式为

能另外选择。例如内能 U的自然独立变量对必须为 S和 v,不能是 T和 v或 P和 S等。

( ) = 一

”

从式 (5至 (8四个基本关系式出发，可 2 ) 2)

以导得纯物质简单可压缩平衡系统内的许多普遍关系式，可以用来解决各种热力学问题，因此它们是十分重要

的。

=

)”…

=

2.多组分工质对于由两种或两利上彼此间没有化学反以

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