制冷系統(tǒng)的“焓”、“熵”是什么意思？

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(hào)“h”或“i”表示，單位是“J/kg”或“kJ/kg”。

在熱力學(xué)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(huì)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(dòng)時(shí)，其內(nèi)能和外功總是同時(shí)出現(xiàn)的，所以，引入“焓”這個(gè)狀態(tài)參數(shù)，可以使熱力計(jì)算得到簡(jiǎn)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(guān)而與過程無關(guān)。

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(gè)狀態(tài)點(diǎn)的焓差；即：dQ = h2– h1，而與吸熱的過程沒有關(guān)系。

2、制冷系統(tǒng)熱力計(jì)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(diǎn)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(jì)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(jí)壓縮壓焓圖

3、焓濕圖的應(yīng)用。

焓濕圖最基本應(yīng)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(fù)雜，實(shí)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(duì)濕度線；

⑤水蒸氣分壓力線；

⑥熱濕比線。

等相對(duì)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(duì)濕度線，首先選擇一個(gè)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(jì)算d。

這樣，由選擇的t和計(jì)算得的d就確定了一點(diǎn)，再計(jì)算下一個(gè)溫度確定另一點(diǎn)，最后把所有點(diǎn)連接起來就繪制出80%的等相對(duì)濕度線了。

關(guān)于焓濕圖，需要特別注意以下幾點(diǎn)

1）飽和空氣線即相對(duì)濕度為100%的等相對(duì)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(diǎn)都是空氣的飽和狀態(tài)。

飽和空氣的一個(gè)特點(diǎn)就是干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)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?yàn)榈葷袂驕囟染€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(diǎn)的等濕球溫度線就是過該點(diǎn)的等焓線。

3）焓濕圖中也沒有等露點(diǎn)溫度線。

等含濕量線就是等露點(diǎn)溫度線。因?yàn)槁饵c(diǎn)溫度的定義已說明含濕量相同的狀態(tài)點(diǎn)，露點(diǎn)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(hào)“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(dāng)制冷劑吸收熱量時(shí)，熵值增大；制冷劑放出熱量時(shí)，熵值減?。恢评鋭┘炔晃鼰嵋膊环艧?，熵值就不會(huì)變化。

壓縮機(jī)在壓縮的過程，是制冷劑從低壓到高壓的過程，此時(shí)的制冷劑既不吸熱也不放熱，所以壓縮機(jī)的壓縮過程是一個(gè)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(shí)制冷劑的熱力學(xué)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(xué)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(diǎn)（臨界點(diǎn)）、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(fù)疊式壓縮機(jī)溫熵圖

臨界點(diǎn)K和飽和曲線

臨界點(diǎn)K為兩根粗實(shí)線的交點(diǎn)。在該點(diǎn)，制冷劑的液態(tài)和氣態(tài)差別消失。K點(diǎn)左邊的粗實(shí)線Ka為飽和液體線，在Ka線上任意一點(diǎn)的狀態(tài)，均是相應(yīng)壓力的飽和液體；K點(diǎn)的右邊粗實(shí)線Kb為飽和蒸氣線，在Kb線上任意一點(diǎn)的狀態(tài)均為飽和蒸氣狀態(tài)，或稱干蒸氣。

三個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系。在制冷機(jī)中，蒸發(fā)與冷凝過程主要在濕蒸氣區(qū)進(jìn)行，壓縮過程則是在過熱蒸氣區(qū)內(nèi)進(jìn)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(biāo)軸相平行的水平細(xì)實(shí)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(biāo)軸垂直的細(xì)實(shí)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(diǎn)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(biāo)軸垂直；在濕蒸氣區(qū)卻是與橫坐標(biāo)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(xì)實(shí)線為等熵線。制冷劑的壓縮過程沿等熵線進(jìn)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(diǎn)。（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(jī)中常用等比容線查取制冷壓縮機(jī)吸氣點(diǎn)的比容值。（6）等干度線：從臨界點(diǎn)K出發(fā)，把濕蒸氣區(qū)各相同的干度點(diǎn)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(gè)狀態(tài)參數(shù)（p、t、v、x、h、s）中，只要知道其中任意兩個(gè)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(diǎn)，可查取該點(diǎn)的其余四個(gè)狀態(tài)參數(shù)

再補(bǔ)充一個(gè)小知識(shí)點(diǎn)：

編輯：黃飛