1、第一章制冷与低温的热力学基础第一节第一节 制冷与低温原理的热工基础制冷与低温原理的热工基础第二节第二节 制冷与低温工质制冷与低温工质第三节第三节 制冷技术与学科交叉制冷技术与学科交叉制冷原理与技术第一节第一节 制冷与低温原理的热工基础制冷与低温原理的热工基础 自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。 能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。1.1.1 制冷与低温原理的热力学基础1.热力学第一定律制冷原理与技术用符号 U表示，单位是焦耳 （ J） 热力学能1kg物质的热力学能称比热力学能用符号
2、u表示，单位是焦耳 /千克 （ J kg）比热力学能热力学能热力学能和总能热力状态的单值函数。两个独立状态参数的函数 。 状态参数 ，与路径无关。制冷原理与技术工质的总储存能内部储存能外部储存能热力学能总能 动 能位 能 E 总能， Ek 动能 Ep 位能E=U+Ek+Ep (1-2) 内部储存能和外部储存能的和，即热力学能与宏观运动动能及位能的总和 。若工质质量 m， 速度 cf， 重力场中高度 z宏观动能 重力位能工质的总能 (1-3) 制冷原理与技术能量从一个物体传递到另一个物体有 两种方式作功借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。 传热借传热来传递能量无需物体的宏观移动。 推动功因工质
3、在开口系统中流动而传递的功。对开口系统进行功的计算时需要考虑这种功。推动功只有在工质移动位置时才起作用。力学参数 cf和 z只取决于工质在参考系中的速度和高度2.能量的传递和转化 (1-4) 比总能制冷原理与技术 图 1-1a所示为工质经管道进入气缸的过程。 工质状态参数 p、 v、 T， 用 p-v图中点 C表示。工质作用于面积 A的活塞上的力为 pA， 工质流入气缸时推动活塞移动距离 ， 作功 pA =pV=mpv。 m表示进入气缸的工质质量，这一份功叫做 推动功 。1kg工质的推动功等于 pv如图中矩形面积所示。 制冷原理与技术 图 1-1b所示考察开口系统和外界之间功的交换。 取一开口
4、系统， 1kg工质从截面 1-1流入该热力系，工质带入系统的推动功 p1v1， 作膨胀功由状态 1到 2，再从截面 2-2流出，带出系统的推动功为 p2v2。 是 系统为维持工质流动所需的功，称为流动功 制冷原理与技术焓用符号 H表示，单位是焦耳 （ J）H= U+pV (1-5)比焓 (1-6) 用符号 h表示，单位是焦耳 /千克 （ J kg）焓是一个状态参数。焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数。如： h=f(T,v) 或 h=f(p,T); h=f(p,v) (1-9) 3焓 制冷原理与技术进入系统的能量 -离开系统的能量 =系统中储存能量的增加(1-10) 4.1 闭口系统的能量平衡4热力学第一定律的基本能量方程式 工质从外界吸热 Q后从状态 1变化到 2，对外作功W。 若工质宏观动能和位能的变化忽略不计，则工质储存能的增加即为热力学能的增加 U (1-11) 热力学第一定律的解析式 制冷原理与技术加给工质的热量一部分用于增加工质的热力学能储存于工质内部，余下一部分以作功的方式传递至外界。 对微元过程， 第一定律解析式的微分形式 (1-12a) 对于 1 kg工质， (1-12b) (1-12c) 式 (1-12) 对闭口系普遍适用，适用于可逆过程也适用于不可逆过程，对工质性质也无限制。
