第7章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)

1、1第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 第七章第七章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)和制冷循環(huán)2第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 本章目的：本章目的： 研究循環(huán)中熱、功轉(zhuǎn)換的效果及其影響因素，探求提高能研究循環(huán)中熱、功轉(zhuǎn)換的效果及其影響因素，探求提高能量轉(zhuǎn)換效果的途徑。量轉(zhuǎn)換效果的途徑。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1. 蒸汽動(dòng)力循環(huán)的熱效率、循環(huán)功以及循環(huán)中各過程工蒸汽動(dòng)力循環(huán)的熱效率、循環(huán)功以及循環(huán)中各過程工質(zhì)狀態(tài)函數(shù)的變化；質(zhì)狀態(tài)函數(shù)的變化； 2.制冷循環(huán)與獲得低溫的操作過程熱力學(xué)分析；制冷循環(huán)與獲得低溫的操作過程熱力學(xué)分析； 3.深冷原理與過程的熱力學(xué)分析。深冷原理與

2、過程的熱力學(xué)分析。 學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 掌握工作原理、工質(zhì)狀態(tài)變化、能量轉(zhuǎn)換計(jì)算、能量轉(zhuǎn)換掌握工作原理、工質(zhì)狀態(tài)變化、能量轉(zhuǎn)換計(jì)算、能量轉(zhuǎn)換效果熱力學(xué)分析。效果熱力學(xué)分析。3第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29本章目錄本章目錄7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)7.2 節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)4第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)5第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-297.1.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與正向卡諾循蒸汽動(dòng)力循環(huán)與正向卡諾循環(huán)環(huán) 高溫向低溫傳熱是自發(fā)過程

3、，是產(chǎn)功過程，正向卡諾循高溫向低溫傳熱是自發(fā)過程，是產(chǎn)功過程，正向卡諾循環(huán)是由兩個(gè)可逆等溫過程和兩個(gè)可逆絕熱過程組成的，用環(huán)是由兩個(gè)可逆等溫過程和兩個(gè)可逆絕熱過程組成的，用T-S圖表為：圖表為：7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)6第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29正向卡諾循環(huán)正向卡諾循環(huán)： 工質(zhì)吸熱溫度大于工質(zhì)排熱溫度；工質(zhì)吸熱溫度大于工質(zhì)排熱溫度； 正向卡諾循環(huán)是動(dòng)力循環(huán)，是最理想的情況，因正向卡諾循環(huán)是動(dòng)力循環(huán)，是最理想的情況，因?yàn)樗a(chǎn)功最大。為它產(chǎn)功最大。 卡諾循環(huán)產(chǎn)功最大，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)，問題在于：卡諾循環(huán)產(chǎn)功最大，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)，問題在于： 濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)和水泵有侵蝕作用

4、，汽輪機(jī)帶濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)和水泵有侵蝕作用，汽輪機(jī)帶水量不能超過水量不能超過10%10%，水泵不能帶入蒸汽進(jìn)泵；，水泵不能帶入蒸汽進(jìn)泵； 絕熱可逆過程實(shí)際難以實(shí)現(xiàn)。絕熱可逆過程實(shí)際難以實(shí)現(xiàn)。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)7第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 Rankine循環(huán)是蒸汽動(dòng)力循環(huán)，主要設(shè)備有：透平機(jī)、循環(huán)是蒸汽動(dòng)力循環(huán)，主要設(shè)備有：透平機(jī)、冷凝器、水泵、鍋爐四部分，工作介質(zhì)一般為水。冷凝器、水泵、鍋爐四部分，工作介質(zhì)一般為水。7.1.2 Rankine (朗肯朗肯) 循環(huán)循環(huán)1. Rankine循環(huán)的構(gòu)成循環(huán)的構(gòu)成7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)8第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)

5、2022-3-29 p1、T1的高溫高壓蒸汽進(jìn)入透平機(jī)的高溫高壓蒸汽進(jìn)入透平機(jī)等熵膨脹等熵膨脹到狀態(tài)到狀態(tài)2，對(duì)外作功，對(duì)外作功，2點(diǎn)狀態(tài)為乏汽點(diǎn)狀態(tài)為乏汽(低壓下的濕蒸汽低壓下的濕蒸汽)，從透平機(jī)流，從透平機(jī)流出進(jìn)入冷凝器，乏汽在冷凝器中放出汽化潛熱出進(jìn)入冷凝器，乏汽在冷凝器中放出汽化潛熱QL，而變?yōu)?，而變?yōu)樵搲毫ο碌娘柡退?，放出的熱量該壓力下的飽和水，放出的熱量QL由冷卻水帶走，達(dá)到狀由冷卻水帶走，達(dá)到狀態(tài)態(tài)3，飽和水經(jīng)水泵壓到，飽和水經(jīng)水泵壓到p1進(jìn)入鍋爐，鍋爐吸收熱量進(jìn)入鍋爐，鍋爐吸收熱量QH，使工質(zhì)變化到狀態(tài)使工質(zhì)變化到狀態(tài)1，完成一個(gè)循環(huán)。，完成一個(gè)循環(huán)。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)

6、力循環(huán)9第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-291-2：對(duì)應(yīng)于汽輪機(jī)：對(duì)應(yīng)于汽輪機(jī)(蒸汽膨脹蒸汽膨脹)；2-3：冷凝器中進(jìn)行，蒸汽等溫等壓冷：冷凝器中進(jìn)行，蒸汽等溫等壓冷凝為液體；凝為液體；3-4：水泵進(jìn)行（壓縮）；：水泵進(jìn)行（壓縮）；4-1 ：鍋爐進(jìn)行，水在鍋爐中恒壓加熱。：鍋爐進(jìn)行，水在鍋爐中恒壓加熱。 基本過程基本過程過熱蒸汽過熱蒸汽定壓升溫定壓升溫水水定壓升溫定壓升溫沸點(diǎn)沸點(diǎn)定溫定壓汽化定溫定壓汽化飽和蒸汽飽和蒸汽濕蒸汽濕蒸汽水水等熵膨脹等熵膨脹絕熱壓縮絕熱壓縮等溫冷凝等溫冷凝7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)10第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-292. 與卡諾循環(huán)的比較與卡

7、諾循環(huán)的比較 工質(zhì)進(jìn)汽輪機(jī)時(shí)狀態(tài)不同，卡諾循環(huán)為濕汽，朗肯循工質(zhì)進(jìn)汽輪機(jī)時(shí)狀態(tài)不同，卡諾循環(huán)為濕汽，朗肯循環(huán)為干氣；環(huán)為干氣； 膨脹過程不同，卡諾循環(huán)為等熵過程，朗肯循環(huán)為不膨脹過程不同，卡諾循環(huán)為等熵過程，朗肯循環(huán)為不可逆絕熱過程；可逆絕熱過程；7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)11第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 （3）工質(zhì)出冷凝器狀態(tài)不同，卡諾循環(huán)為汽液共存，朗）工質(zhì)出冷凝器狀態(tài)不同，卡諾循環(huán)為汽液共存，朗肯循環(huán)為飽和水肯循環(huán)為飽和水; (4) 壓縮過程不同，卡諾循環(huán)為等熵過程，朗肯循環(huán)為不壓縮過程不同，卡諾循環(huán)為等熵過程，朗肯循環(huán)為不可逆絕熱過程，若忽略掉工質(zhì)水的摩擦與散熱可

8、簡(jiǎn)化為可逆可逆絕熱過程，若忽略掉工質(zhì)水的摩擦與散熱可簡(jiǎn)化為可逆過程；過程； (5) 工質(zhì)吸熱過程不同，卡諾循環(huán)為等溫過程，朗肯循環(huán)工質(zhì)吸熱過程不同，卡諾循環(huán)為等溫過程，朗肯循環(huán)為不可逆過程，沿著等壓線變化。為不可逆過程，沿著等壓線變化。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)12第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-293. 理想理想Rankine循環(huán)的熱效率循環(huán)的熱效率 忽略工質(zhì)的流動(dòng)阻力與溫差傳熱，將忽略工質(zhì)的流動(dòng)阻力與溫差傳熱，將朗肯循環(huán)理想化。朗肯循環(huán)理想化。 能量分析能量分析 (應(yīng)用穩(wěn)流過程的能量平衡方程應(yīng)用穩(wěn)流過程的能量平衡方程)(1) 12: 汽輪機(jī)中工質(zhì)等熵膨脹，汽輪機(jī)中工質(zhì)等熵膨脹

9、，對(duì)外做功對(duì)外做功21kJ/kg()SWHHH 工質(zhì)(2) 23: 濕蒸汽在冷凝器中等溫等濕蒸汽在冷凝器中等溫等壓冷凝，放熱壓冷凝，放熱232kJ/kg()QHHH 工質(zhì)7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)13第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29(3) 34: 飽和水在水泵中絕熱壓縮，飽和水在水泵中絕熱壓縮，消耗壓縮功消耗壓縮功43kJ/kg()PWHHH 工質(zhì)(4) 41: 水在鍋爐中等壓升溫和等水在鍋爐中等壓升溫和等壓汽化，工質(zhì)吸熱壓汽化，工質(zhì)吸熱114kJ/kg()QHHH 工質(zhì) 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析 (熱效率、汽耗率熱效率、汽耗率) 1234114sPWWHHHHQHH熱效

10、率：熱效率：7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)14第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量12114sWHHQHH 熱效率的高低可以反映出不同裝置輸出相同功量時(shí)所熱效率的高低可以反映出不同裝置輸出相同功量時(shí)所消耗的能量的多少，它是評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力裝置的一個(gè)重要指標(biāo)。消耗的能量的多少，它是評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力裝置的一個(gè)重要指標(biāo)。汽耗率：汽耗率： 作出單位量?jī)艄λ牡恼羝糠Q為汽耗率，作出單位量?jī)艄λ牡恼羝糠Q為汽耗率，用用 SSC (Specific Steam Consumption)表示。表示。hkW

11、/kgWkJ/kgWSSC36001熱效率越高、汽耗率越低，表明循環(huán)約完善。熱效率越高、汽耗率越低，表明循環(huán)約完善。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)15第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 計(jì)算方法計(jì)算方法 狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)1： 根據(jù)根據(jù)p1、t1 值可查得值可查得 H1、S1值值; 狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)2: S2=S1 ,根據(jù)根據(jù)p2、S2 值可查得值可查得 H2、t2值值; 狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)3： p3=p2 ,查查p3下的飽和液體可得下的飽和液體可得H3、V3 、S3值值; 狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)4：p4=p1, S4=S3, 根據(jù)根據(jù)p4、S4可查得可查得 H4值值; 或或 H4=H3+Wp=H3+V(p

12、4-p3) 因?yàn)樗魵獠皇抢硐霘怏w，氣體的性質(zhì)不能用理想氣體因?yàn)樗魵獠皇抢硐霘怏w，氣體的性質(zhì)不能用理想氣體方程計(jì)算，需要通過熱力學(xué)圖表或?qū)嶋H流體的狀態(tài)方程求得。方程計(jì)算，需要通過熱力學(xué)圖表或?qū)嶋H流體的狀態(tài)方程求得。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)16第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-294. 實(shí)際實(shí)際Rankine循環(huán)的熱效率循環(huán)的熱效率 蒸汽通過汽輪機(jī)的絕熱膨脹實(shí)蒸汽通過汽輪機(jī)的絕熱膨脹實(shí)際上不是等熵的，而是向著墑增加的際上不是等熵的，而是向著墑增加的方向偏移，用方向偏移，用1 - 2 線表示。線表示。 水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量，可不考慮不可逆的影響

13、。做功量，可不考慮不可逆的影響。 蒸汽通過汽輪機(jī)膨脹，實(shí)際做蒸汽通過汽輪機(jī)膨脹，實(shí)際做出的功應(yīng)為出的功應(yīng)為H1 H2 ，它小于等熵膨，它小于等熵膨脹的功脹的功H1 H2。兩者之比稱為透平。兩者之比稱為透平機(jī)的等熵效率。機(jī)的等熵效率。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)17第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 1234121414HHHHHHHHHH實(shí)際實(shí)際Rankine熱效率：熱效率：2121HHHHWWsss可不等熵效率：等熵效率：實(shí)際過程產(chǎn)功實(shí)際過程產(chǎn)功等熵過程產(chǎn)功等熵過程產(chǎn)功 S=17.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)18第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29【例【例7-1】某一理

14、想的】某一理想的Rankine循外，鍋爐的壓力為循外，鍋爐的壓力為4MPa，產(chǎn)生產(chǎn)生440過熱蒸汽過熱蒸汽,汽輪機(jī)出口壓力為汽輪機(jī)出口壓力為0.004MPa,蒸汽流蒸汽流量量60t/h,求求 （1） 過熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量；過熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量； （2）乏氣的濕度以及乏氣在冷凝器放出熱量；）乏氣的濕度以及乏氣在冷凝器放出熱量； （3）汽輪機(jī)作出的理論功率和水泵消耗的理論功率；）汽輪機(jī)作出的理論功率和水泵消耗的理論功率； （4）循環(huán)的熱效率。）循環(huán)的熱效率。5【解】該循環(huán)在【解】該循環(huán)在T-S圖上的表示如圖上的表示如右圖。右圖。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)19第七章 動(dòng)力循

15、環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29（1）確定各點(diǎn)的參數(shù)）確定各點(diǎn)的參數(shù) 1點(diǎn)點(diǎn)(過熱蒸汽過熱蒸汽)： 根據(jù)根據(jù)p1=4MPa、t1 =440 ,查過熱水蒸查過熱水蒸氣表氣表 得得 H1=3307.1kJ/kg、S1=6.9041kJ/(kgK); 2點(diǎn)點(diǎn)(濕蒸汽濕蒸汽): p2=4kPa,S2=S1 =6.9041kJ/(kgK) ,查飽和水查飽和水蒸氣表得蒸氣表得 Hg=2554.4kJ/kg Hl=121.46kJ/(kgK) Sg=8.4746kJ/kg Sl=0.4226kJ/(kgK) Vl=1.004cm3/g 2點(diǎn)處的干度為點(diǎn)處的干度為x 8.4746x+(1-x)0.4226=6.

16、9041 x=0.8050 H2=2554.4 0.805+(1-0.805) 121.46=2080.07.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)20第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 3點(diǎn)（飽和液體）點(diǎn)（飽和液體）: p3=4kPa H3= Hl =121. 46 kJ/kg S3=Sl=0.4226kJ/(kgK) 4點(diǎn)（未飽和水）點(diǎn)（未飽和水）: 方法方法1 H4=H3+Wp=H3+V(p4-p3) = 121.46+0.001004 (4000-4)=125.5kJ/kg 方法方法2 已知已知 p4=4MPa, S4=S3=0. 4226kJ/(kgK),查未飽和查未飽和水性質(zhì)表水性

17、質(zhì)表 7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)21第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29H4=127.1kJ/kg2.5MPaH S5MPaH S4MPa(插值插值) H S20 86.30 0.2961 88.65 0.295640 169.77 0.5715171.97 0.570587.71 0.2958171.09 0.57097187091717187295805709029580422604.H.7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)如如25、4MPa的的 H：86.304.02.587.7188.6586.305.02.5HH， 22第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29（2）計(jì)算

18、）計(jì)算 過熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量過熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量 Q1=m(H1 - H4)=60 103 (3307.1 - 125.5) =190.9 106kJ/h 乏氣在冷凝器放出的熱量乏氣在冷凝器放出的熱量 Q2=m(H2 - H3)=60 103 (2080.0 - 121.5) =117.5 106kJ/h 乏氣的濕度為乏氣的濕度為 1-x=1-0.805=0.195 汽輪機(jī)作出的理論功率汽輪機(jī)作出的理論功率 kW.HHmmWPsT204521330702080360010603127.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)23第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 水泵消耗的理

19、論功率水泵消耗的理論功率kW.HHmmWNPP675121512536001060334熱效率熱效率3844010919067204523600360061.QNPPT7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)24第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 例例7-2 在某核動(dòng)力循環(huán)裝置，鍋爐溫度為在某核動(dòng)力循環(huán)裝置，鍋爐溫度為 320 的核的核反應(yīng)堆吸入熱量反應(yīng)堆吸入熱量Q1，產(chǎn)生壓力為，產(chǎn)生壓力為7MPa、溫度為、溫度為 360 的的過熱蒸汽過熱蒸汽 (點(diǎn)點(diǎn)1) ，過熱蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)膨脹作功后于，過熱蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)膨脹作功后于0.008MPa壓力下排出壓力下排出(點(diǎn)點(diǎn)2)， 乏氣在冷凝器中向環(huán)境溫度乏

20、氣在冷凝器中向環(huán)境溫度 t020 進(jìn)行定壓放熱變?yōu)轱柡退M(jìn)行定壓放熱變?yōu)轱柡退?點(diǎn)點(diǎn)3)，然后經(jīng)泵返回鍋爐，然后經(jīng)泵返回鍋爐(點(diǎn)點(diǎn)4)完成循環(huán)。已知汽輪機(jī)的額定功率為完成循環(huán)。已知汽輪機(jī)的額定功率為5104kW，汽輪，汽輪機(jī)作不可逆的絕熱膨脹，其等熵效率為機(jī)作不可逆的絕熱膨脹，其等熵效率為0. 75，水泵作等，水泵作等熵壓縮。試求：熵壓縮。試求： (1)蒸氣的質(zhì)量流量；蒸氣的質(zhì)量流量； (2)乏氣的濕度；乏氣的濕度； (3)循環(huán)的熱效率。循環(huán)的熱效率。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)25第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 1點(diǎn)點(diǎn)(過熱蒸汽過熱蒸汽): 根據(jù)根據(jù)p1=7MPa、t1 =

21、360 ,查過熱查過熱 水蒸氣表得水蒸氣表得 H1=3045.5kJ/kg、S1=6.2801kJ/(kgK); 2點(diǎn)點(diǎn)(濕蒸汽濕蒸汽): p2=0.008MPa, 查飽和水蒸氣表得查飽和水蒸氣表得 Hg=2577.0kJ/kg Hl=173.88kJ/(kgK) Sg=8.2287kJ/kg Sl=0.5926kJ/(kgK) 汽輪機(jī)作等熵膨脹汽輪機(jī)作等熵膨脹 S2=S1 =6.2801kJ/(kgK) , S2=Sgx2+(1-x2)Sl 6.2801=8.2287x2+(1-x2) 0.5926 x2=0.7448【解】【解】根據(jù)給定條件，查水蒸汽壓表確定有關(guān)參數(shù)：根據(jù)給定條件，查水蒸汽

22、壓表確定有關(guān)參數(shù)：7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)26第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 H2=Hgx2+(1-x2)Hl =2577.0 0.7488+(1-0.7488) 173.88=1963.7 汽輪機(jī)作等熵膨脹過程汽輪機(jī)作等熵膨脹過程1-2所作的理論功所作的理論功 WR WR=H2-H1=1963.7-3045.5= -1081.8kJ/kg 汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹過程汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹過程1-2 所作的功所作的功 Ws Ws=sWR=-1081.8 0.75= - 811.4kJ/kg Ws=H2 - H1 H2 = H1+Ws=3045.5+811.4=2234.1kJ/kg

23、汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹后乏氣的干度為汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹后乏氣的干度為x2 H2 =Hgx2 +(1-x2 )Hl 2234.1=2577.0 x2 +(1- x2 ) 173.9 x2 =0.85737.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)27第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 乏氣的濕度為乏氣的濕度為 1-0.8573=0.1427 3點(diǎn)：點(diǎn)： 0.008MPa飽和液體飽和液體 H3=173.88kJ/(kgK) S3=0.5926kJ/(kgK) 4點(diǎn)點(diǎn)： p4=7MPa, S4=S3=0.5926kJ/(kgK) 查未飽和水性質(zhì)表查未飽和水性質(zhì)表 5MPaH S7.5MPaH S7MPaH S

24、40 171.97 0.5705174.18 0.569680 338.85 1.0720340.84 1.0704173.74 0.5698340.44 1.07077.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)28第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29741734434074173569800707156980592604.H.H4=181.33kJ/kg水泵所消耗的功水泵所消耗的功 WP=H4-H3=181.33-173.88=7.45kJ/kg熱效率熱效率28070331815304545748111.QW7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)29第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29討論：討

25、論： 通過改變蒸汽參數(shù)提高朗肯循環(huán)的熱效率通過改變蒸汽參數(shù)提高朗肯循環(huán)的熱效率 （1）提高蒸汽的過熱溫度）提高蒸汽的過熱溫度 在相同的蒸汽壓力下，提高蒸汽的過熱溫度時(shí)在相同的蒸汽壓力下，提高蒸汽的過熱溫度時(shí), 可提可提高平均吸熱溫度，增大作功量，提高循環(huán)的熱效率，并高平均吸熱溫度，增大作功量，提高循環(huán)的熱效率，并且可以降低汽耗率。同時(shí)乏氣的干度增加，使透平機(jī)的且可以降低汽耗率。同時(shí)乏氣的干度增加，使透平機(jī)的相對(duì)內(nèi)部效率也可提高。但是蒸汽的最高溫度受到金屬相對(duì)內(nèi)部效率也可提高。但是蒸汽的最高溫度受到金屬材料性能的限制，不能無限地提高，一般過熱蒸汽的最材料性能的限制，不能無限地提高，一般過熱蒸汽的

26、最高溫度以不超高溫度以不超873K為宜。為宜。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)30第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 （2） 提高蒸汽的壓力提高蒸汽的壓力 當(dāng)蒸汽壓力提高時(shí)，熱效率提高、而汽耗率下降。當(dāng)蒸汽壓力提高時(shí)，熱效率提高、而汽耗率下降。但是隨著壓力的提高，乏汽的干度下降，即濕含量增但是隨著壓力的提高，乏汽的干度下降，即濕含量增加，因而會(huì)引起透乎機(jī)相對(duì)內(nèi)部效率的降低還會(huì)使加，因而會(huì)引起透乎機(jī)相對(duì)內(nèi)部效率的降低還會(huì)使透平中最后幾級(jí)的葉片受到磨蝕，縮短透平中最后幾級(jí)的葉片受到磨蝕，縮短 壽命。乏汽的壽命。乏汽的干度一般不應(yīng)低于干度一般不應(yīng)低于0.88。另外，蒸汽壓力的提高，不能。另

27、外，蒸汽壓力的提高，不能超過水的臨界壓力，而且設(shè)備制造費(fèi)用也會(huì)大幅上升。超過水的臨界壓力，而且設(shè)備制造費(fèi)用也會(huì)大幅上升。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)31第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 要提高朗肯循環(huán)的熱效率，首先必須找出影響熱效率要提高朗肯循環(huán)的熱效率，首先必須找出影響熱效率的主要因素，從熱效率的定義來看：的主要因素，從熱效率的定義來看：對(duì)卡諾循環(huán)對(duì)卡諾循環(huán)對(duì)朗肯循環(huán)對(duì)朗肯循環(huán)提高熱效率提高熱效率 H2降低，降低，H2一般受壓力一般受壓力p2及對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度及對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度的限制，一般以大氣溫度為極限，的限制，一般以大氣溫度為極限，t3不可能小于大氣溫度，不可能小

28、于大氣溫度，況且，當(dāng)況且，當(dāng)p2一定，一定，H3也就一定了。也就一定了。1SLHHWTQT 1214SHWHHQHH7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)32第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 (2) H1升高，因?yàn)樗豢蓧嚎s耗功很少，可忽略不計(jì)，所以升高，因?yàn)樗豢蓧嚎s耗功很少，可忽略不計(jì)，所以 但但H1增加，必須使增加，必須使p1、t1增加，增加，p1太大會(huì)使設(shè)的強(qiáng)度太大會(huì)使設(shè)的強(qiáng)度出現(xiàn)問題，從而使制造成本增加，提高效率的收益，并不出現(xiàn)問題，從而使制造成本增加，提高效率的收益，并不一定能彌補(bǔ)成本提高的花費(fèi)。一定能彌補(bǔ)成本提高的花費(fèi)。 在朗肯循環(huán)中，等溫放熱、等熵膨脹和等熵壓縮這三各在朗

29、肯循環(huán)中，等溫放熱、等熵膨脹和等熵壓縮這三各過程基本上能夠與卡諾循環(huán)相符，差別最大的過程是吸熱過過程基本上能夠與卡諾循環(huán)相符，差別最大的過程是吸熱過程。因此如何使吸熱過程向卡諾循環(huán)靠近，以提高熱效率。程。因此如何使吸熱過程向卡諾循環(huán)靠近，以提高熱效率。顯然改造不等溫吸熱是提高熱效率的關(guān)鍵，由此提出了蒸汽顯然改造不等溫吸熱是提高熱效率的關(guān)鍵，由此提出了蒸汽的再熱循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)。的再熱循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)。124314HHHHHH7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)33第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29再熱循環(huán)再熱循環(huán)使高壓的過熱蒸汽先在高壓汽輪機(jī)中膨脹到到一中中壓使高壓的過熱蒸汽先在高壓汽輪機(jī)中

30、膨脹到到一中中壓力，然后全部引入到鍋爐中特設(shè)的再熱器進(jìn)行加熱，蒸汽溫力，然后全部引入到鍋爐中特設(shè)的再熱器進(jìn)行加熱，蒸汽溫度升高后再進(jìn)入低壓汽輪機(jī)膨脹到一定的排氣壓力。這樣就度升高后再進(jìn)入低壓汽輪機(jī)膨脹到一定的排氣壓力。這樣就可以可以避免乏汽濕含量過高的缺點(diǎn)避免乏汽濕含量過高的缺點(diǎn)。再熱循環(huán)的熱效率：再熱循環(huán)的熱效率：SSHSLPSHSLHRHHRHWWWWWWQQQQQ7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)34第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 回?zé)嵫h(huán)：回?zé)嵫h(huán)： 利用蒸汽的熱來加熱鍋爐給水，這樣就大大減少了溫利用蒸汽的熱來加熱鍋爐給水，這樣就大大減少了溫差傳熱不可逆因素，從而使熱效率提

31、高，使該循環(huán)向卡諾差傳熱不可逆因素，從而使熱效率提高，使該循環(huán)向卡諾循環(huán)靠近了一步。循環(huán)靠近了一步。7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)35第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 在回?zé)峒訜崞髦谐槌龅恼羝c經(jīng)過冷凝壓縮后的乏汽在回?zé)峒訜崞髦谐槌龅恼羝c經(jīng)過冷凝壓縮后的乏汽進(jìn)行熱量交換，從而提高了吸熱溫度，使熱效率升高。回進(jìn)行熱量交換，從而提高了吸熱溫度，使熱效率升高?；?zé)嵫h(huán)的熱效率為：熱循環(huán)的熱效率為：小結(jié)：小結(jié)： 減少了工質(zhì)吸熱過程的溫差，由減少了工質(zhì)吸熱過程的溫差，由TH-T4 減少到減少到TH-T6 熱效率提高，但設(shè)備成本也增加。熱效率提高，但設(shè)備成本也增加。2316(1)()1SP

32、SHLHHHWWWHHQQQQQHH 7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)36第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29熱電循環(huán)熱電循環(huán) 背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán)背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán)特特 點(diǎn)點(diǎn)： 冷凝器中冷卻工質(zhì)的介質(zhì)為熱用戶的介質(zhì)，不一定冷凝器中冷卻工質(zhì)的介質(zhì)為熱用戶的介質(zhì)，不一定是冷卻水，冷凝溫度由供熱溫度決定，是冷卻水，冷凝溫度由供熱溫度決定，QL得以利用；得以利用； 排氣壓力受供熱溫度影響，較朗肯循環(huán)排氣壓力高排氣壓力受供熱溫度影響，較朗肯循環(huán)排氣壓力高.7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)37第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 熱電循環(huán)效率熱電循環(huán)效率|LHQQ143

33、2SHLHWQHHQHHQ 抽氣式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán)抽氣式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán)7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)38第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29特點(diǎn)特點(diǎn)： 工質(zhì)部分供熱部分作功；工質(zhì)部分供熱部分作功；供熱量與乏汽無關(guān)；供熱量與乏汽無關(guān)； 熱電循環(huán)效率為：熱電循環(huán)效率為：|RHHQQ17621223()() (1)()HRHSQHHQHHWHHHH 熱效率：熱效率：能量利用參數(shù)：能量利用參數(shù)：SHWQSLHWQQ7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)39第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-297.2 節(jié)流膨脹與作節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹外功的絕熱膨脹40第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷

34、循環(huán)2022-3-29 膨脹過程在實(shí)際當(dāng)中，經(jīng)常遇到，如：高壓流體膨脹過程在實(shí)際當(dāng)中，經(jīng)常遇到，如：高壓流體流經(jīng)噴嘴、汽輪機(jī)、膨脹器及節(jié)流閥等設(shè)備或裝置所流經(jīng)噴嘴、汽輪機(jī)、膨脹器及節(jié)流閥等設(shè)備或裝置所經(jīng)歷的過程，都是膨脹過程。下面討論膨脹過程的熱經(jīng)歷的過程，都是膨脹過程。下面討論膨脹過程的熱力學(xué)現(xiàn)象。著重討論工業(yè)上經(jīng)常遇到的節(jié)流膨脹和絕力學(xué)現(xiàn)象。著重討論工業(yè)上經(jīng)常遇到的節(jié)流膨脹和絕熱膨脹過程及其所產(chǎn)生的溫度效應(yīng)熱膨脹過程及其所產(chǎn)生的溫度效應(yīng). .7.2.1 節(jié)流膨脹節(jié)流膨脹 該過程為等焓過程，即該過程為等焓過程，即H = 0 ， 流體進(jìn)行節(jié)流膨脹是流體進(jìn)行節(jié)流膨脹是由于壓力的變化而引起的溫度變

35、化，稱為節(jié)流效應(yīng)或由于壓力的變化而引起的溫度變化，稱為節(jié)流效應(yīng)或Joule-thomson效應(yīng)，并用焦湯系數(shù)來表示：效應(yīng)，并用焦湯系數(shù)來表示：7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹41第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 節(jié)流過程實(shí)際上是由于壓力變化而引起溫度變化的過節(jié)流過程實(shí)際上是由于壓力變化而引起溫度變化的過程，是一個(gè)等焓過程。程，是一個(gè)等焓過程。JHTppJpHVVTTTpC 節(jié)流膨脹制冷的可能性節(jié)流膨脹制冷的可能性 a).理想氣體理想氣體說明理想氣體在節(jié)流過程中溫度不發(fā)生變化。說明理想氣體在節(jié)流過程中溫度不發(fā)生變化。0J7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹42第七

36、章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29b）對(duì)真實(shí)氣體）對(duì)真實(shí)氣體 有三種可能的情況有三種可能的情況 J0 節(jié)節(jié)流后溫溫度降低 J = 0 節(jié)節(jié)流后溫溫度不變變 J 0 節(jié)節(jié)流后溫溫度升高 實(shí)際氣實(shí)際氣體 J 值值可為為正值值、負(fù)值負(fù)值或零。 轉(zhuǎn)化點(diǎn)，轉(zhuǎn)化曲線轉(zhuǎn)化點(diǎn)，轉(zhuǎn)化曲線由于真實(shí)氣體的節(jié)流效應(yīng)值隨著狀態(tài)的不同而發(fā)生變由于真實(shí)氣體的節(jié)流效應(yīng)值隨著狀態(tài)的不同而發(fā)生變化，所以在實(shí)際當(dāng)中，要產(chǎn)生制冷效應(yīng)，要找到化，所以在實(shí)際當(dāng)中，要產(chǎn)生制冷效應(yīng)，要找到轉(zhuǎn)化點(diǎn)轉(zhuǎn)化點(diǎn)，即節(jié)流效應(yīng)系數(shù)為即節(jié)流效應(yīng)系數(shù)為0時(shí)的溫度、壓力所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。時(shí)的溫度、壓力所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹43

37、第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29P.185 圖圖7-13轉(zhuǎn)化曲線轉(zhuǎn)化曲線：將圖上各轉(zhuǎn)化點(diǎn)連接起來所組成的曲線就：將圖上各轉(zhuǎn)化點(diǎn)連接起來所組成的曲線就叫轉(zhuǎn)化曲線。叫轉(zhuǎn)化曲線。轉(zhuǎn)化曲線左側(cè)，等焓線上，壓力減小，溫度降低，為轉(zhuǎn)化曲線左側(cè)，等焓線上，壓力減小，溫度降低，為制冷區(qū)；制冷區(qū)；轉(zhuǎn)化曲線右側(cè)，等焓線上，壓力減小，溫度升高，為轉(zhuǎn)化曲線右側(cè)，等焓線上，壓力減小，溫度升高，為制熱區(qū)；制熱區(qū)；轉(zhuǎn)化曲線上，節(jié)流效應(yīng)系數(shù)為零。轉(zhuǎn)化曲線上，節(jié)流效應(yīng)系數(shù)為零。7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹44第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 積分節(jié)流效應(yīng)積分節(jié)流效應(yīng)實(shí)際節(jié)流時(shí)，壓力變化為

38、一有限值，實(shí)際節(jié)流時(shí)，壓力變化為一有限值，由此所引起的溫度變化稱為積分節(jié)流效應(yīng)由此所引起的溫度變化稱為積分節(jié)流效應(yīng). .22111ddppHJppppVTpVpCT公式法公式法T-S圖法圖法經(jīng)驗(yàn)公式估算經(jīng)驗(yàn)公式估算7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹45第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)ssTp7.2.2 作外功的絕熱膨脹作外功的絕熱膨脹1. 可逆絕熱膨脹可逆絕熱膨脹特點(diǎn)：等熵過程，要注意絕熱過程是可逆的才能稱為特點(diǎn)：等熵過程，要注意絕熱過程是可逆的才能稱為等熵過程等熵過程. . 微分等熵溫度效應(yīng)微分等熵溫度效應(yīng)等熵膨脹制冷的可能性等熵膨脹制

39、冷的可能性JppSTTVpCT恒大于零恒大于零7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹46第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 s 必為正值。氣體進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，對(duì)外做功，膨脹必為正值。氣體進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，對(duì)外做功，膨脹后氣體溫度總是下降。后氣體溫度總是下降。 積分等熵溫度效應(yīng)積分等熵溫度效應(yīng) 等熵膨脹時(shí)，壓力變化為有限值所引起的溫度變化，等熵膨脹時(shí)，壓力變化為有限值所引起的溫度變化，稱為積分等熵溫度效應(yīng)稱為積分等熵溫度效應(yīng)2211ddppSSppppTVTppCT7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹47第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 利用微分等熵溫度效應(yīng)計(jì)算

40、利用微分等熵溫度效應(yīng)計(jì)算(公式法公式法) 理想氣體理想氣體1122221111kkkkTppTTTpp1221111kkSpTTTTp T-S圖法圖法7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹48第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 用等熵、等焓節(jié)流效應(yīng)計(jì)算用等熵、等焓節(jié)流效應(yīng)計(jì)算2211ppppp+pSJSJppVVTddCC若若Cp為常數(shù)為常數(shù)21pp11p()SHHSRppTTVdTWCC 若若Q=0，H=WSSHpHTTC 7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹49第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-292. 不可逆對(duì)外作功的絕熱膨脹不可逆對(duì)外作功的絕熱膨脹實(shí)際上對(duì)

41、外作作功的膨脹過程并不是可逆的，因此不實(shí)際上對(duì)外作作功的膨脹過程并不是可逆的，因此不是等熵過程，而是向熵增大的方向進(jìn)行，其終態(tài)位置可由是等熵過程，而是向熵增大的方向進(jìn)行，其終態(tài)位置可由等熵效率計(jì)算確定。對(duì)活塞式膨脹機(jī)，溫度小于等于等熵效率計(jì)算確定。對(duì)活塞式膨脹機(jī)，溫度小于等于30時(shí)，等熵效率近似等于時(shí)，等熵效率近似等于0.65，溫度高于，溫度高于30時(shí)，等熵效率時(shí)，等熵效率近似等于近似等于0.7和和0.75之中；對(duì)透平機(jī)，等熵效率在之中；對(duì)透平機(jī)，等熵效率在0.8和和0.85之中之中. 不可逆對(duì)外作功的絕熱膨脹的溫度效應(yīng)介于等熵膨脹不可逆對(duì)外作功的絕熱膨脹的溫度效應(yīng)介于等熵膨脹效應(yīng)和節(jié)流膨脹效

42、應(yīng)之中效應(yīng)和節(jié)流膨脹效應(yīng)之中. .7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹50第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-293. 等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較 等熵膨脹與氣體屬性及狀態(tài)無關(guān)，對(duì)任何氣體任何狀等熵膨脹與氣體屬性及狀態(tài)無關(guān)，對(duì)任何氣體任何狀態(tài)都產(chǎn)生制冷效應(yīng)。節(jié)流膨脹對(duì)理想氣體不產(chǎn)生溫度效應(yīng)，態(tài)都產(chǎn)生制冷效應(yīng)。節(jié)流膨脹對(duì)理想氣體不產(chǎn)生溫度效應(yīng)，真實(shí)氣體視氣體狀態(tài)而定，若真實(shí)氣體產(chǎn)生制冷效應(yīng)，則真實(shí)氣體視氣體狀態(tài)而定，若真實(shí)氣體產(chǎn)生制冷效應(yīng)，則等熵膨脹的溫度效應(yīng)大于節(jié)流膨脹的溫度效應(yīng)，即等熵膨脹的溫度效應(yīng)大于節(jié)流膨脹的溫度效應(yīng)，即HSTT 設(shè)備與操作設(shè)備與操作節(jié)流

43、膨脹簡(jiǎn)單，針形閥；等熵膨脹復(fù)雜，需要低溫潤(rùn)滑油節(jié)流膨脹簡(jiǎn)單，針形閥；等熵膨脹復(fù)雜，需要低溫潤(rùn)滑油. .操作條件與運(yùn)行情況操作條件與運(yùn)行情況一般大中型企業(yè)這兩種都用，小型企業(yè)用節(jié)流膨脹。一般大中型企業(yè)這兩種都用，小型企業(yè)用節(jié)流膨脹。7.2 節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹51第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-297.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)52第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-2953第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 環(huán)境環(huán)境7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)54第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29蒸發(fā)器冷凝器膨脹機(jī)q0q2壓縮機(jī)1234T1T2T

44、S12347.3.1 縮制冷循環(huán)縮制冷循環(huán)逆向逆向Carnot循環(huán)循環(huán)7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)55第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 循環(huán)環(huán)的放熱熱量 q2= TH(S3-S2) = -TH(S1-S4) HqWS 0214SiHLWqqqTTSS 014LqSST0SqW 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 循環(huán)的吸熱量循環(huán)的吸熱量完成一個(gè)循環(huán)完成一個(gè)循環(huán)H0，凈功為：，凈功為：q0=TL(S1-S4) TLTHTS123412 絕熱可逆壓縮絕熱可逆壓縮23 等溫冷凝過程等溫冷凝過程34 絕熱可逆膨脹絕熱可逆膨脹41 等溫蒸發(fā)過程等溫蒸發(fā)過程7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)56第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)20

45、22-3-29 14014LLcSHLHLTSSqTWTTSSTT 02SWqq 200SWqq c1.1.逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)溫度的函數(shù)，與工逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)溫度的函數(shù)，與工質(zhì)無關(guān)。在相同溫度區(qū)中工作的制冷循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)質(zhì)無關(guān)。在相同溫度區(qū)中工作的制冷循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最大的制冷系數(shù)為最大( (理想循環(huán)制冷理想循環(huán)制冷) )。 制冷循環(huán)中，高溫下放熱量大于低溫下吸熱量。制冷循環(huán)中，高溫下放熱量大于低溫下吸熱量。 逆向卡諾循環(huán)是制冷循環(huán)最理想的情況，因?yàn)樗墓δ嫦蚩ㄖZ循環(huán)是制冷循環(huán)最理想的情況，因?yàn)樗墓ψ钚?，但?shí)際過程的耗功量都大于逆向卡諾循環(huán)，工業(yè)上最小

46、，但實(shí)際過程的耗功量都大于逆向卡諾循環(huán)，工業(yè)上現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是蒸汽壓縮制冷循環(huán)?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是蒸汽壓縮制冷循環(huán)。7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)57第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 【例題例題-補(bǔ)補(bǔ)1】 某蒸汽壓縮制冷過程某蒸汽壓縮制冷過程,制冷劑在制冷劑在250K吸收熱吸收熱量量QL,在在300K放出熱量放出熱量-QH, 壓縮和膨脹過程是絕熱的，向壓縮和膨脹過程是絕熱的，向制冷機(jī)輸入的凈功為制冷機(jī)輸入的凈功為WS，判斷下列情況是，判斷下列情況是 A可逆的可逆的 B 不可逆的不可逆的 C 不可能的不可能的 （1） QL =2000kJ WS=400kJ （2） QL=1000kJ QH=

47、1500kJ （3） WS=100kJ QH=700kJ 2505300250 可可逆逆20005400LSQW （1） 可可逆逆該制冷過程是可逆的該制冷過程是可逆的 解解 7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)58第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29（3） WS=100kJ QH=700kJ 2505300250 可可逆逆 可可逆逆該制冷過程是不可逆的該制冷過程是不可逆的 1000215001000LLSHLQQWQQ 7001006100HsLSSQWQWW 可可逆逆該制冷過程是不可能的該制冷過程是不可能的 SLHWQQ （2） QL=1000kJ QH=1500kJ 7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)5

48、9第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29- 單級(jí)蒸汽壓縮制冷單級(jí)蒸汽壓縮制冷蒸發(fā)盤管蒸發(fā)盤管冷凍室冷凍室冷凝盤管冷凝盤管壓縮機(jī)壓縮機(jī)毛細(xì)管毛細(xì)管7.3.2 蒸汽壓縮制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷循環(huán) 蒸汽壓縮制冷循蒸汽壓縮制冷循環(huán)的主要設(shè)備有：壓環(huán)的主要設(shè)備有：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹縮機(jī)、冷凝器、膨脹機(jī)、蒸發(fā)器四部分。機(jī)、蒸發(fā)器四部分。7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)60第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 冷室冷室蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器T-S圖圖7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)61第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 冷室冷室蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器

49、冷凝器p-H圖圖7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)62第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 1-2 可逆絕熱壓縮過程可逆絕熱壓縮過程 Ws=H2 H1 kJ/kg 2-3-4 等壓冷卻、冷凝過程等壓冷卻、冷凝過程 q2=H4-H2kJ/kg 4-5 節(jié)流膨脹過程節(jié)流膨脹過程 H5=H4 5-1 等壓等溫蒸發(fā)過程等壓等溫蒸發(fā)過程 q0=H1H5 kJ/kgT0TTS12345焓值：查圖、表或計(jì)算焓值：查圖、表或計(jì)算1. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)的構(gòu)成蒸汽壓縮制冷循環(huán)的構(gòu)成7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)63第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 制冷劑的循環(huán)量制冷劑的循環(huán)量m00/Qmkg hq =kJ/3

50、6kW0h0sTSmWPmW 2. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基本計(jì)算蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基本計(jì)算單位制冷量單位制冷量q0： 1Kg制冷劑在循環(huán)過程中所提供的冷量制冷劑在循環(huán)過程中所提供的冷量. 壓縮機(jī)消耗的功、功率壓縮機(jī)消耗的功、功率制冷劑的制冷劑的“制冷能力制冷能力”為為Q0q0=H1H4 kJ/kgWs=H2 H1 kJ/kg01421sqHHWHH 制冷系數(shù)制冷系數(shù)7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)64第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-291 12 23 3554 45 544ST 過冷措施過冷措施 提高制冷系數(shù)提高制冷系數(shù)1 12 23 3554 45 544Hlnp7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)未過冷

51、循環(huán)：未過冷循環(huán)：123451； 過冷循環(huán)：過冷循環(huán)：12344551；單位制冷量的增加：?jiǎn)挝恢评淞康脑黾樱篐1H5 H1H5 65第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 【例【例7-8】以】以 R22為制冷劑的制冷裝置，循環(huán)工作條件為制冷劑的制冷裝置，循環(huán)工作條件如下：冷凝溫度為如下：冷凝溫度為20，過冷，過冷t =5, 蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度20 ， 進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)為飽和蒸汽。試求循環(huán)的單位制冷量、每進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)為飽和蒸汽。試求循環(huán)的單位制冷量、每1kg制冷劑的耗功量及制冷系數(shù)，并與無過冷制冷劑的耗功量及制冷系數(shù)，并與無過冷(其它條件其它條件相同相同)進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。解：解： 自看自看7

52、.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)66第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 【例題補(bǔ)例題補(bǔ)2】某壓縮制冷裝置，用】某壓縮制冷裝置，用R134a作為制冷劑，作為制冷劑，蒸發(fā)器中的溫度為蒸發(fā)器中的溫度為-25，冷卻器中的壓力為，冷卻器中的壓力為1.0MPa，假定假定R134a進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)為飽和蒸汽，而離開冷凝器時(shí)進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)為飽和蒸汽，而離開冷凝器時(shí)為飽和液體，壓縮過程按絕熱可逆計(jì)算，每小時(shí)制冷量為飽和液體，壓縮過程按絕熱可逆計(jì)算，每小時(shí)制冷量Q0為為1.67105 kJh-1。 求：（求：（1）所需的制冷劑流率；）所需的制冷劑流率； （ 2）制冷系數(shù)。）制冷系數(shù)。1點(diǎn)：點(diǎn)： -25 飽和蒸汽飽和蒸汽

53、 查表得查表得 H1231.9kJ/kg S1 0.9367kJ/(kgK)T0TTS12345 解解 7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)67第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-2968第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29T0TTS12345 2點(diǎn)：點(diǎn)： p2 1MPa， S2 S1 0.9367kJ/(kgK) 查表得查表得 H2 278.7 kJ/kg7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)69第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-294 點(diǎn)：點(diǎn)： 1MPa飽和液體飽和液體 查表得查表得 H4 104.2 kJ/kgT0TTS123457.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)70第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3

54、-29 H1231.9kJ/kg H2 278.7 kJ/kg H4 104.2 kJ/kg H5 H401514231.9104.2127.7/qHHHHkJ kg5001.67 101308/127.7Qmkg hq 21278.7231.946.8/sWHHkJ kg0127.72.7346.8sqW 7.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)71第七章 動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)2022-3-29 實(shí)際壓縮制冷循環(huán)就其循環(huán)所需要的設(shè)備來說，完全實(shí)際壓縮制冷循環(huán)就其循環(huán)所需要的設(shè)備來說，完全與卡諾壓縮制冷循環(huán)相同。差異在于循環(huán)的過程中步驟的與卡諾壓縮制冷循環(huán)相同。差異在于循環(huán)的過程中步驟的不可逆：不可逆： (1)