热泵基础理论

热泵基础理论一、热力学原理1.制冷与 热泵的历史我国是最早利用天然冷源的国家之一。3000 多年前就懂得贮藏和利用天然冰，战国时就有专门的“冰房” ，三国时代已把冰加以专门贮存，就象粮食、食盐一样。近代中国科技落后， 1949 年新中国建立时，仅上海、天津、汉口等几个口岸城市有几座冷库。制冷空调行业、制冷空调科学研究和教育完全是空白。一直到1956 年我国才开始在大学中设立制冷学科。利用天然冷源严格说还不是人工制冷，人工制冷始于十九世纪。1834 年英国人波尔金斯制成了用乙醚为制冷剂的第一台制冷机，1844 年美国人高斯发明了空气压缩式制冷机，1862 年法国人卡尔里制成吸收式制冷机。1874 年德国人林德发明了世界上第一台氨压缩机，使制冷技术进入实际应用的广阔天地。人工制冷不受季节、区域等的限制， 可以根据需要制取不同的低温。随后，人们又发现了蒸汽喷射式制冷、半导体制冷等制冷方法。1）热力学基本定理热力学第零定律——如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同 )，则它们彼此也必定处于热平衡。热力学第一定律——能量守恒定律在热学形式的表现。热力学第二定律——力学能可全部转换成热能，但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功(热机不可得 )。热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。2）三定律的发展法国物理学家卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796 ～1823）(左图 )生于巴黎。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。卡诺身处蒸汽机迅速发展、广泛应用的时代， 他看到从国外进口的尤其是英国制造的蒸汽机， 性能远远超过自己国家生产的，便决心从事热机效率问题的研究。他独辟蹊径，从理论的高度上对热机的工作原理进行研究，以期得到普遍性的规律；1824 年他发表了名著 《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》（右图），书中写道： “为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理， 就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作介质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作介质，也不论以什么方法来运转它们。”卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精心构思了理想化的热机——后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途...