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汽车相关的热力学定律
来源:  作者:本站

汽车空调的制冷装置运行中,经常发生着不同形式的能量之间的互相转换或传递,使制冷剂状态发生变化。比如:汽车中的发动机可以将燃料的化学能转化为轴的机械能,然后通过压缩机的曲柄连杆机构,将机械功传给活塞对制冷剂蒸气进行压缩,使之转变变为热能,这部分热能在冷凝器中又传给车外空气。这一系列的热量传递或转移都是等量的。也就是说,热量的传递,或者在机械功和热量转换过程中,能量总和保持不变。这就是热力学第一定律的含义。
一、 内能:
工质内部分子的动能与位能的总和叫做热力学能。从微观的角度来看,物质的热力学能包括分子移动、转动、振动运动的动能和因分子间存在相互作用力而具有的位能。热力学能是温度的单值函数。热力学能是一个无法直接测定的状态参数,常用符号“u”表示,单位为k J/kg。通常只计算热力学能的相对变化,并定义0℃状态时气体的热力学能为零。
二、 焓:
在制冷空调工况中,许多热工设备,如蒸发器、冷凝器等都是在工质不断流进流出的状态下发生能量的转移和交换的。在工质流动过程中还表现出具有一定的推动功。所谓焓,就是等于单位质量工质具有的热力学能和推动功之和,用“i”表示,单位为k J/kg。
所以焓可以用下式表示:i=u+pv
由此可见,焓是由三个状态参数u、p、v组合而成,也是一个状态参数。在制冷空调的热力计算中,焓具有极其广泛的作用。
焓的绝对值很难确定,事实上也没有必要求出,因为通常只需要了解工质由一个状态变化到另一个状态时的焓值变化值。在制冷工况中,把0℃饱和液态制冷剂的焓值人为地规定为100。各种状态地制冷工质焓值可在有关图表中查得。
制冷剂工质在制冷设备中的功热转换、热力计算可以相应的简化成焓值计算。具体方法是:
1、 蒸发器、冷凝器等热交换器。工质流经设备时,对外不做功,只有吸热与放热过程,其吸收或放出得热量就等于工质得焓值得变化。
2、 压缩机。工质流经压缩机时,消耗外力功而使气体升温升压,如果忽略对外散热,不计摩擦功,可以近似看作绝热压缩,其压缩功就等于制冷剂进出压缩机时的焓差。压缩机中消耗的压缩功使制冷剂的焓值增加。
3、 节流阀。节流过程是指工质流经阀门缩孔时,由于存在涡流和摩擦,使流体的压力降低的过程。若假定工质在节流过程中同外界没有热量交换,属于绝热节流,同时又没有对外做功,那么节流前后,尽管工质的压力、温度都降低了,但是焓值不变。
实际上,如果节流后的压力低于液体温度所对应的饱和压力,会出现闪发性蒸发吸热,而热量只能来自尚未蒸发的剩余的液体本身,因而会造成液体温度大幅度下降。
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