焦耳-汤姆逊(J-T)效应.ppt
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1、4.7焦耳焦耳-汤姆逊效应与制冷机汤姆逊效应与制冷机 4.7.1 4.7.1 制冷循环与制冷系数制冷循环与制冷系数 (一一)制冷循环制冷循环 前面讨论过前面讨论过 p p V V 图上顺时针循环图上顺时针循环(热机热机)的热力学的热力学过程。现在讨论逆时针循环过程。现在讨论逆时针循环(致冷机致冷机)的热力学过程。的热力学过程。如图所示。如图所示。系统经过一个循环后,系统经过一个循环后,从较低温热源取走了从较低温热源取走了 一部一部分热量传到较高温热源去。分热量传到较高温热源去。这正是制冷机的原理这正是制冷机的原理。制冷系数制冷系数制冷系数制冷系数 为了能对制冷机的性能作出比较,为了能对制冷机的
2、性能作出比较,需对制冷机效率作出定义需对制冷机效率作出定义:在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走的总热量在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走的总热量 Q Q2 2,其代价是外界必须对制冷机作功其代价是外界必须对制冷机作功 W W,故定义,故定义(二二)制冷系数制冷系数另外另外,因为因为 冷冷 的数值可以大于的数值可以大于1 1,故不称为制冷,故不称为制冷机效率而称为制冷系数。机效率而称为制冷系数。为什么为什么W W=Q Q1 1-Q Q2 2?(三三)可逆卡诺制冷机的制冷系数可逆卡诺制冷机的制冷系数图示图示2-1-4-3-12-1-4-3-1的逆时针的逆时针循环是可逆卡诺制冷机循循环是可逆卡诺
3、制冷机循环。环。它在温度它在温度 T T1 1 等温压缩放等温压缩放热热 Q Q1 1 ,在温度在温度 T T2 2(T T2 2 T T1 1)等温膨胀吸热等温膨胀吸热 Q Q2,2,还各有一个绝热压缩、绝还各有一个绝热压缩、绝热膨胀过程。热膨胀过程。可以看到,制冷温度越低,制冷系数也越小。若为绝可以看到,制冷温度越低,制冷系数也越小。若为绝对零度,则制冷系数为零对零度,则制冷系数为零。其制冷系数为其制冷系数为可逆可逆可逆可逆卡诺制冷机的卡诺制冷机的卡诺制冷机的卡诺制冷机的制冷系数制冷系数制冷系数制冷系数 。4.7.2焦耳焦耳-汤姆逊效应汤姆逊效应 使物体温度降低的常用方法有下列五种:使物体
4、温度降低的常用方法有下列五种:通过温度更低的物体来冷却;通过温度更低的物体来冷却;通过吸收潜热通过吸收潜热(如汽化热、吸附热、溶解热、稀释如汽化热、吸附热、溶解热、稀释热等热等)来降温;来降温;通过绝热膨胀降温;通过绝热膨胀降温;温差电致冷;温差电致冷;节流膨胀致冷。节流膨胀致冷。大多数制冷机都是通过(工作媒质)气体液化来获大多数制冷机都是通过(工作媒质)气体液化来获得低温热源,通过液化工质的蒸发吸热来提供制冷量得低温热源,通过液化工质的蒸发吸热来提供制冷量的的 。气态工质降温后能以液态出现的有效手段是节流效应。气态工质降温后能以液态出现的有效手段是节流效应。本节中专门介绍焦耳本节中专门介绍焦
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