克劳特制冷循环

克劳特制冷循环综合利用了节流和等熵膨胀两种制冷方法，以取得比布雷顿循环更低的制冷温度。图1是克劳特循环的原理图，图2是克劳特循环的T－s图。系统由压缩机、膨胀机、第I，II，III换热器、节流阀和蒸发器组成。制冷工质被压缩机从低压p1压缩到p2 ，经冷却器等压冷却至常温（点2）。上述过程可近似地认为压缩与冷却过程同时进行，是一个等温压缩过程（由此引起的误差由等温效率修正），在T－s图上简单地用等温线 1－2表示。进入第I换热器受到返流冷气体的冷却，到达状态3点，在这里正流高压气体分为两股流，分别称为节流气体和膨胀气体。节流气体经第II，II换热器得到返流气体的进一步冷却，然后节流降温，进入蒸发器，在蒸发器中液化的气体蒸发气化，制取冷量，然后作为返流低压冷气体，依次进入第III换热器冷却正流高压气体。

　图1 克劳特循环的原理图　　　　　　　　　　　图2 克劳特制冷循环T- s

如果我们把三个热交换器，膨胀阀，以及蒸发器作为一个单元，忽略由环境传入的热量和动能以及潜热的变化，则按热力学第一定律，可以得到流经压缩的制冷剂为单位质量时吸收的热量：
　　　　　　　　　　　　　　　　
其中： 为膨胀阀质量流量比率
　　　 流过膨胀阀的质量流率
　　 　 流过压缩机的质量流量

　　并且下标表示在图2中给出的点。　如果我们让he等于从点3等熵膨胀到点e所处压力时终点的比焓值，那么制冷量的表达式可以根据膨胀机的绝热效率写成：
　　 　　　　　　　　　　　　　

　　 假设膨胀功回收用于压缩气体，则需要的净功为：
　　　　　　　　　　　　
其中是压缩机的等温效率， 是膨胀阀的机械效率。
 

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