理想製冷循環為什麼在工程中難以實現

『壹』 空氣循環製冷系統原理

冷卻過程背後的原理是我們所熟知的物理學定律。它遵循的是熱力學第一定律：ΔU＝Q＋W。

公式中ΔU為內能變化，Q為傳遞的熱量，W為所做的功。氣體膨脹帶動渦輪轉動對外界做功W為負（外界對系統做功則W為正），同時氣體向外傳遞熱量Q也為負，可得ΔU為負，氣體的內能減小，溫度降低（氣體的內能與溫度成正比關系）。在日常生活中常見的例子就是當我們用打氣筒給自行車打氣時，打氣筒內的氣體因為我們對其做功，溫度會增加，使得打氣筒變熱。與之相反如果讓氣體對外界做功，內能減少，溫度就會降低。

此外根據熱力學第二定律：孤立系統的熵不會減少。熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化。其意義在於氣體不可能自發地降低溫度，因為這違背了熱力學定律。要使氣體溫度降低，也需要對它做功。離心壓氣的作用就在此，增大氣壓，才能使之在渦輪中進一步冷卻時效果更好。

『貳』 實際製冷循環與理論製冷循環有何區別

理論循環已經假設排除了冷媒在循環過程中的沿程阻力損失、冷熱量損失。

1、製冷形式不同：

實際循環存在壓力、溫度的損失，會有閃蒸；而理論循環沒有。

理論循環是理想情況下的製冷工況。實際的循環過程中是有能耗的。

2、壓縮過程不同：

理論循環蒸發過程和冷凝過程沒有傳熱溫差，都是等壓過程，壓縮過程是等熵過程，節流過程isenthalpy過程，進入膨脹閥的冷凝壓力飽和液體，進入壓縮機是飽和蒸汽的蒸發壓力。製冷劑在管道中流動，無摩擦損失。

實際循環，蒸發和冷凝過程存在，從冷凝器傳熱溫差，進入膨脹閥是過冷液體，離開蒸發器和壓縮機過熱蒸汽，壓縮機不是等熵壓縮過程，熵增加，節流過程不是一個等焓過程，比焓值會增加，製冷劑流量管中存在摩擦損失和傳熱損失。

3、定律不同：

理論循環遵循熱力學第二定律，勞克斯定律，但實際的循環，在系統運行過程中會有能量損失，換句話說，它是一個開放系統。壓縮機吸氣、排氣壓力和溫度。與理論相比有許多錯誤。這與壓縮機的特性有關。

與理論製冷循環相比，實際製冷循環有「壓力損失」、「壓縮間隙體積」、「冷熱損失」等，但理論循環沒有考慮在內。

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壓縮空氣製冷循環

由於空氣定溫加熱和定溫排熱不易實現，故不能按逆向卡諾循環運行。在壓縮空氣製冷循環中，用兩個定壓過程來代替逆向卡諾循環的兩個定溫過程，故可視為逆向布雷頓循環。工程應用中，壓縮機可以是活塞式的或是葉輪式的。

從冷庫出來的空氣進入壓氣機後被絕熱壓縮，溫度升到環境溫度以上;然後進入冷卻器，在定壓下將熱量傳給冷卻水，溫度等同於環境溫度;再導入膨脹機絕熱膨脹，溫度進一步降到冷庫溫度以下;最後進入冷庫，定壓吸熱(吸收的熱量稱為製冷量)，完成循環。