工程熱力學第9講-第6章熱力循環(huán)20101117課件

過程裝備與控制工程專業(yè)工程熱力學第九講

本講內(nèi)容6熱力循環(huán)1動力循環(huán)2制冷循環(huán)3熱泵供熱循環(huán)4氣體液化循環(huán)學習要求1熟練掌握朗肯循環(huán)、回熱循環(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成。2會利用蒸汽圖表對循環(huán)進行熱力分析和計算。3掌握提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的方法和途徑。熟悉熱電聯(lián)供循環(huán)。掌握空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的組成。掌握制冷系數(shù)的計算及提高制冷系數(shù)的方法和途徑。了解制冷劑的熱力學要求和環(huán)保要求。了解吸收制冷、蒸汽噴射制冷、熱泵、空調(diào)原理。掌握氣體液化循環(huán)的原理和特點。動力循環(huán)動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫熱源取得的熱量的一部分轉(zhuǎn)換成對外的凈功。研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率。動力循環(huán)的分類：按工質(zhì)蒸汽動力循環(huán)：外燃機空氣為主的燃氣按理想氣體處理水蒸氣等實際氣體氣體動力循環(huán)：內(nèi)燃機正向卡諾循環(huán)—理想可逆熱機循環(huán)循環(huán)示意圖4-1絕熱壓縮過程，對內(nèi)作功1-2定溫吸熱過程，q1=T1(s2-s1)2-3絕熱膨脹過程，對外作功3-4定溫放熱過程，q2=T2(s2-s1)氣體卡諾循環(huán)工質(zhì)：氣體效率：最高效率缺點：定溫吸熱和定溫放熱兩個過程在實際上難以實現(xiàn)；在p-v圖上，氣體定溫線與絕熱線的斜率相差不大，所以每次完成的功較小。蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)：以蒸汽為工質(zhì)，在濕蒸汽區(qū)，可以克服氣體卡諾循環(huán)的兩個缺點。實際生產(chǎn)中不采用蒸汽卡諾循環(huán)。原因：濕蒸汽的絕熱壓縮難以實現(xiàn)，缺少壓縮汽水混合物的合適設(shè)備；定熵膨脹的末期，蒸汽濕度較大，對汽輪機工作不利；蒸汽比容比水大上千倍，壓縮時設(shè)備龐大，耗功也大；由于上限溫度受限于臨界溫度，溫差不可能很大，因此熱效率不高，每循環(huán)完成的功也不大。朗肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較sT64211098753q2相同；q1卡諾>

q1朗肯卡諾>

朗肯；等溫吸熱4’1難實現(xiàn)

11點x太小,不利于汽機強度；

12-9兩相區(qū)難壓縮；

wnet卡諾小卡諾>

朗肯；

wnet卡諾<wnet

朗肯1112對比同溫限1234’對比5678對比9-10-11-12朗肯循環(huán)功和熱的計算汽輪機作功凝汽器中的定壓放熱水泵絕熱壓縮耗功鍋爐中的定壓吸熱hs1324實際蒸汽動力循環(huán)分析sT5322’4’1’’1’14非理想因素：給水泵不可逆(34’)汽機不可逆(12’)汽機汽門節(jié)流(1’1)蒸汽管道摩擦降壓，蒸汽管道散熱(1’’1’)實際蒸汽動力循環(huán)分析方法熱一律：熱效率分析法熱二律：

1熵分析法

2Ex分析法√√實際蒸汽動力循環(huán)熱效率法sT5322’4’1’’1’14忽略泵功，可逆循環(huán)效率汽機不可逆膨脹，汽機相對內(nèi)效率管道和節(jié)流，管道效率鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率整個實際蒸汽動力循環(huán)熱效率整個電廠熱效率機械效率電機效率熱效率整個電廠熱效率蒸汽初壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1↑sT654321缺點：

對強度要求高x2↓不利于汽輪機安全一般要求出口干度大于0.85~0.88優(yōu)點：T1↑ηt

↑

v2’↓，汽輪機出口尺寸小蒸汽初溫對朗肯循環(huán)熱效率的影響p1,p2不變，t1↑缺點：

對耐熱和強度要求高

v2’↑，汽輪機出口尺寸變大目前最高初溫一般在550℃左右優(yōu)點：T1↑ηt

↑

v2’↑，利于汽輪機安全sT654321提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回熱循環(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)IGCCPFBC-CC…...朗肯循環(huán)的改進朗肯循環(huán)熱效率有限：乏汽的壓力和溫度受限于環(huán)境，降低的可能很小。提高初始壓力雖然可以提高朗肯循環(huán)的效率，但是由于乏汽干度下降，對汽輪機的運行會產(chǎn)生不利后果。提高蒸汽進入汽輪機的初溫又會對鍋爐、管道、閥門的材質(zhì)、強度提出更高的要求。存在兩個溫差吸熱造成朗肯循環(huán)效率變低。朗肯循環(huán)的改進：回熱循環(huán)、再熱循環(huán)等。蒸汽回熱循環(huán)熱力過程(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s圖上各點質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功蒸汽回熱循環(huán)抽汽量計算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回熱器為例熱一律忽略泵功蒸汽回熱循環(huán)熱效率計算(1-)kgkg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：蒸汽抽汽回熱循環(huán)的特點優(yōu)點：提高熱效率減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面可兼作除氧器缺點：循環(huán)比功減小，汽耗率增加增加設(shè)備復雜性回熱器投資小型火力發(fā)電廠回熱級數(shù)一般為1～3級，中大型火力發(fā)電廠一般為4～8級。蒸汽再熱循環(huán)Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)實體照片蒸汽再熱循環(huán)的熱效率再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率，熱效率與再熱壓力有關(guān)。x2降低，給提高初壓創(chuàng)造了條件，可選取合適的再熱壓力。采用一次再熱可使熱效率提高2％～5％。Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的實踐再熱壓力pb=pa(0.2~0.3)p1p1<10MPa，一般不采用再熱。常見10、12.5、20、30萬機組，p1>13.5MPa，一次再熱。超臨界機組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱。蒸汽再熱循環(huán)的定量計算Ts65431b吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)用發(fā)電廠汽輪機后的乏汽的余熱來滿足低熱用戶的需要。原因：乏汽的能量數(shù)量多，但由于壓力和溫度低，可用能很少，無法得到充分的利用。生活和生產(chǎn)中需要耗費大量燃料以產(chǎn)生大量溫度不太高的熱能。熱電聯(lián)供將二者結(jié)合起來，一方面產(chǎn)生動力，另一方面提供低品位的熱能。由此節(jié)約的能量比因動力循環(huán)效率下降而損失的能量多，綜合節(jié)能效果非常顯著。熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)最簡單的熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)是采用背壓式汽輪機。背壓式機組(背壓>0.1MPa)熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？背壓式缺點：熱電互相影響供熱參數(shù)單一熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán),可以自動調(diào)節(jié)熱、電供應比例，以滿足不同用戶的需要。熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)

熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)的經(jīng)濟性評價只采用熱效率顯然不夠全面

能量利用系數(shù)但未考慮熱和電的品位不同

應采用

Ex經(jīng)濟學評價

熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱是發(fā)展方向，經(jīng)濟環(huán)保整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）IGCC技術(shù)把高效的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)結(jié)合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）優(yōu)點：效率高：在目前技術(shù)水平下，IGCC發(fā)電的凈效率可達43%～45％，今后可望達到更高。污染低：污染物排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右（目前國家二氧化硫為1200mg／Nm3），脫硫效率可達99%。氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%--20%，耗水只有常規(guī)電站的1/2-1/3，利于環(huán)境保護。缺點：投資較高，以大規(guī)模為佳；要求技術(shù)先進；廠用電較多。增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（PFBC）增壓流化床燃燒（PFBC）技術(shù)從原理上基本同常壓流化床燃燒（AFBC）大體一致。采用增壓（6～20個大氣壓）燃燒后，燃燒效率和脫硫效率得到進一步提高。燃燒室熱負荷增大，改善了傳熱效率，鍋爐容積緊湊。除了可在流化床鍋爐中產(chǎn)生蒸汽使汽輪機做功外，從PFBC燃燒室（也就是PFBC鍋爐）出來的增壓煙氣，經(jīng)高溫除塵后，可進入燃氣輪機膨脹做功。通過燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，發(fā)電效率得到提高，目前可比相同蒸汽參數(shù)的單蒸汽循環(huán)發(fā)電提高3～4％。因此，采用增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC）發(fā)電能較大幅度地提高發(fā)電效率，并能減少由于燃煤對環(huán)境的污染。增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（APFBC）增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（PFBC-CC）東南大學最新科技成果——增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)§6-2制冷循環(huán)廣義熱泵循環(huán)高溫環(huán)境低溫環(huán)境制冷循環(huán)--逆向循環(huán)1423T1T2Ts在一定的熱源溫度下，需要怎樣來組織制冷機的工作循環(huán)，使獲得單位冷量所消耗的能量為最小，這是制冷技術(shù)中一個很重要的問題。

制冷循環(huán)的計算內(nèi)容1423T2TsT0制冷量q2耗凈功w0

制冷量

循環(huán)放熱量

循環(huán)耗凈功

制冷系數(shù)性能系數(shù)制冷的應用空氣調(diào)節(jié)：空調(diào)裝置冷源冷藏運輸：冷藏船、冷藏集裝箱專門用途：

漁船、海上作業(yè)船、軍艦等

伙食冷藏：延長食品儲存時間，保證質(zhì)量當冷凍溫度大于100K，稱普通冷凍；小于100K稱深度冷凍。用途：冷卻、冷凍、冷藏。制冷能力和冷噸生產(chǎn)中常用制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小。制冷能力：制冷設(shè)備單位時間內(nèi)從冷庫取走的熱量(kJ/s)。商業(yè)上常用冷噸來表示。1冷噸：1噸0℃飽和水在24小時內(nèi)被冷凍到0℃的冰所需冷量。水的凝結(jié)（熔化）熱r=334kJ/kg1冷噸=3.86kJ/s1美國冷噸=3.517kJ/s制冷的方法冰、干冰、機械制冷蒸氣壓縮式制冷吸收式制冷蒸汽噴射式制冷

吸附式制冷機械制冷蒸發(fā)制冷氣體膨脹制冷半導體制冷渦流管制冷絕熱放氣制冷絕熱退磁制冷化學方法制冷半導體制冷NNPP吸熱(冷面)放熱(熱面)(低溫)(高溫)空氣壓縮制冷循環(huán)空氣壓縮制冷循環(huán)壓氣機膨脹機冷卻器冷藏室

在TL溫度下冷介質(zhì)q1q2winwout4123組成與過程描述：空氣壓縮制冷循環(huán)1234TsT3T11234pvp-v圖T-s圖空氣壓縮制冷循環(huán)計算1.循環(huán)制冷量（制冷劑從低溫熱源吸收的熱量）1234TsT0T22.制冷劑放給高溫熱源的熱量3.制冷循環(huán)消耗的凈功空氣壓縮制冷循環(huán)計算4.制冷系數(shù)空氣壓縮制冷循環(huán)特點優(yōu)點：工質(zhì)無毒，無味，不怕泄漏。缺點：

1.無法實現(xiàn)T

，<C2.q2=cp(T1-T4)，空氣cp很小，(T1-T4)不能太大，q2

很小。若(T1-T4)3.活塞式流量m小，制冷量Q2=m

q2小。使用葉輪式，再回熱則可用。增壓比對制冷系數(shù)的影響44”4’12’2”233”3’TsT3T1T0相同大氣溫度和冷藏室溫度范圍內(nèi)的卡諾逆循環(huán)的制冷系數(shù)為：與比較，可知在相同溫度范圍內(nèi)，卡諾逆循環(huán)的制冷系數(shù)最大?；責峥諝鈮嚎s制冷循環(huán)裝置系統(tǒng)圖膨脹機壓縮機184回熱器765q1q2冷卻器蒸發(fā)器冷庫回熱空氣壓縮制冷循環(huán)T-s圖12344’4”8756’62'TT2T1Ts回熱空氣壓縮制冷循環(huán)計算123487562'TT2T1Ts制冷量放熱量耗凈功制冷系數(shù)理論循環(huán)5-6-8-4-5制冷量放熱量耗凈功制冷系數(shù)實際循環(huán)3、有回熱與無回熱兩循環(huán)的比較①理論循環(huán)的比較②實際循環(huán)的比較制冷系數(shù)制冷量回熱循環(huán)的優(yōu)點（1）同樣制冷系數(shù)下，增壓比下降，這為采用大流量的葉輪式壓氣機和膨脹機提供可能；（2）增壓比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小。壓縮蒸汽制冷循環(huán)逆向Carnot循環(huán)蒸發(fā)器冷凝器膨脹機q0q2壓縮機1234T1T2TS1234壓縮蒸汽制冷循環(huán)原理壓縮機膨脹閥1234冷凝器

蒸發(fā)器q2q1汽-水分離器壓縮蒸汽制冷循環(huán)T-S圖2’1’T32T1T2144’sdba2’4’1’壓縮蒸氣制冷循環(huán)分析兩個等壓，熱與功均與焓有關(guān)

lnp-h圖實際壓縮蒸氣制冷循環(huán)過程采用過冷措施：如回熱。兩級壓縮式制冷循環(huán)的流程圖制冷劑制冷劑是制冷機（包括電冰箱）用來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的工作物質(zhì)，又稱制冷工質(zhì)。制冷劑的分類根據(jù)制冷劑化學成份及組成可分為四類，即無機化合物、碳氫化合物、氟里昂系列和混合共沸溶液。根據(jù)蒸發(fā)溫度的高低，制冷劑可分為三大類:高溫低壓制冷劑_水、鹽水溶液：適用于0℃以上的制冷循環(huán)，被廣泛用于空調(diào)裝置。中溫中壓制冷劑_氯化鈉、氯化鈣的水溶液：用于5～-50℃制冷裝置中。低溫高壓制冷劑_R11、三氯乙烯：適用于低于-50℃的制冷裝置。選用制冷劑的基本原則1.安全性2.熱力學特性:①蒸發(fā)潛熱要大。②臨界溫度要高于環(huán)境溫度。③凝固點要低。④操作壓力要合適。⑤制冷劑的導熱系數(shù)和放熱系數(shù)要高。3.其它要求:①制冷劑的粘度和密度要盡量小。②在高溫下不會分解，穩(wěn)定。③無毒，沒有明顯的侵蝕作用。④易于與潤滑油混合。⑤有一定的吸水能力。⑥價格便宜，易于購買。⑦冷凍劑對環(huán)境應該無公害。冰箱原理蒸發(fā)盤管冷凍室冷凝盤管壓縮機毛細管吸收式制冷循環(huán)吸收式制冷循環(huán)利用溶液性質(zhì)壓縮制冷循環(huán)以消耗機械功為代價吸收式制冷以消耗熱量為代價溶液=溶劑+溶質(zhì)溶液T溶液T溶劑吸收溶質(zhì)的能力溶劑吸收溶質(zhì)的能力溶液濃度溶液濃度氨(制冷劑)—水(吸收劑)溴化鋰(吸收劑)—水(制冷劑)工質(zhì)氨—水吸收式制冷原理膨脹閥閥門泵加熱

蒸發(fā)器冷凝器

蒸發(fā)器Q2吸收器Q1QQ1’“壓縮機”—制冷劑(氨)—吸收劑（水）氨—水吸收式制冷循環(huán)流程圖

吸收式制冷(直燃機)吸收式制冷(直燃機)吸收式制冷循環(huán)特點優(yōu)點：直接利用熱能；可用低品質(zhì)熱；環(huán)境性能好。缺點：設(shè)備體積大；啟動時間長。用于大型空調(diào)、中央空調(diào)。吸收式制冷與壓縮式制冷比較以熱能直接驅(qū)動的制冷循環(huán)以電能/機械能直接驅(qū)動的制冷循環(huán)噴射式制冷循環(huán)蒸汽噴射制冷循環(huán)示意圖泵冷凝器蒸汽鍋爐1014267噴管混合室膨脹閥98蒸發(fā)器擴壓管Q2QQ1“壓縮機”蒸汽噴射制冷T－s圖174629810Ts熱利用系數(shù)空調(diào)常識空調(diào)的基礎(chǔ)知識空調(diào)器的功能：室內(nèi)空氣濾塵、冷卻、除濕、制熱、更換新風等。人體感覺舒適的溫度：夏天：24℃—28℃冬天：18℃—22℃人體感覺舒適的濕度：相對濕度：40%—60%人體感覺舒適的氣流：低速（溫度相同）解釋“幾匹”的概念判斷空調(diào)是幾匹機，主要根據(jù)空調(diào)壓縮機電機的輸出功率而定。1匹機的壓縮機電機輸出的功率為735W。1匹機它輸出的制冷量為2300W左右。中國市場1匹機是（2500W）；1.5匹機為3200-3500W；2匹機為4500-5000W?？照{(diào)器的命名國際段公司段工廠設(shè)計序號特殊功能代號功能代號規(guī)格代號室內(nèi)機結(jié)構(gòu)分類代號室外機結(jié)構(gòu)代號結(jié)構(gòu)形式代號氣候類型代號產(chǎn)品代號K□□□—□□□/□□

1-1

A

W

G25

R

F

T1具體分類房間空調(diào)器K窗式C(整體式)分體式F冷風型L熱泵型R電熱型D(d)室內(nèi)機組室外機組W臺式T掛壁式G落地式L嵌入式Q吊頂式D移動式Y(jié)空調(diào)器的組成空調(diào)器由制冷循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三個系統(tǒng)組成：制冷循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流毛細管、蒸發(fā)器，還有過濾器和制熱時的四通換向閥?？諝庋h(huán)系統(tǒng)包括風機、濾塵器和風口百葉等。電氣控制系統(tǒng)包括選擇開關(guān)、溫度控制器、控制繼電器和保護繼電器等。制冷工作原理系統(tǒng)簡圖冷氣運轉(zhuǎn)時的循環(huán)方式注：1、壓縮機2、室外熱交換器3、毛細管4、室內(nèi)熱交換器■高溫氣體冷媒

■

低溫氣體冷媒■液體冷媒暖氣運轉(zhuǎn)時的循環(huán)方式■高溫氣體冷媒

■

低溫氣體冷媒■液體冷媒注：1、壓縮機2、4通閥3、室內(nèi)熱交換器4、毛細管5、室外熱交換器§6-3熱泵循環(huán)熱泵逆向循環(huán)不僅可以用來制冷，還可以把熱能釋放給某物體或空間，使其溫度升高。作這一用途的逆向循環(huán)系統(tǒng)稱為熱泵。用途：將熱能從低溫熱源送往高溫熱源。熱泵與制冷機在熱力學原理上是完全相同的，它們的區(qū)別主要有兩點：兩者的目的不同。兩者的工作溫區(qū)往往有所不同。熱泵與制冷循環(huán)的比較1423T1T2TsT0制冷循環(huán)熱泵循環(huán)制冷量q2耗凈功w0耗凈功w0吸熱量q2供熱量q1sT熱泵循環(huán)的計算T1TsT0耗凈功w0吸熱量q2耗凈功w0供暖量w0＋q2

供暖量

吸熱量

循環(huán)耗凈功

供暖系數(shù)熱泵設(shè)備基本原理內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、壓縮機2、冷凝器3、膨脹閥（節(jié)流閥）4、蒸發(fā)器5、制冷劑節(jié)流閥蒸發(fā)器

冷凝器

壓縮機

使制冷劑流動受阻力壓力降低低溫制冷劑與空氣換熱設(shè)備制冷系統(tǒng)的“心臟”，制冷劑流動的能量來源高溫制冷劑與水換熱設(shè)備1、壓縮機的驅(qū)動和壓縮動力下，氣態(tài)冷媒（制冷劑）被吸進壓縮機內(nèi)并被壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒2、高溫高壓氣態(tài)冷媒流入冷凝器（即設(shè)備的散熱盤管）；此時低溫的水和流動著高溫冷媒的通過盤繞在水箱外壁的銅管（散熱盤管或稱冷凝器）進行熱交換，冷水溫度升高，氣態(tài)冷媒溫度降低及液化，3、液態(tài)冷媒通過節(jié)流閥壓力降低；4、低壓液態(tài)冷媒流入蒸發(fā)器吸收了風機帶來的空氣中的熱量而氣化。如此周而復始的運行，利用空氣中的熱能將水加熱到設(shè)定溫度。1234冷媒壓焓圖壓力能量冷媒吸收空氣中的熱量為4→1的距離電能對冷媒做的功為1→2的距離冷媒向水放出的熱量為2→3的距離所以制熱量>輸入功率利用冷媒的氣化吸熱、液化放熱的特性進行能量轉(zhuǎn)移（溫差使能量傳遞）1234熱泵設(shè)備基本原理

熱泵種類（按吸收能量來源分）特點1、空氣源熱泵吸取空氣中的熱能2、水源熱泵吸取水的熱能3、水環(huán)熱泵吸取建筑物的熱能4、地熱源熱泵吸取地底土壤的熱能熱泵壓縮機種類特點圖片資料渦旋式（由馬達及渦旋泵體組成）用于商用熱泵，5匹以上熱泵機組，價格高備注：1匹≈735瓦旋轉(zhuǎn)式（由馬達及泵體組成）用于家用熱泵（3匹以下），熱泵系統(tǒng)一般配有保溫水箱制冷劑類型組成一般用處R12CCl2F2冷柜、冰箱R22CHClF2空調(diào)（熱泵）R410A混合物空調(diào)（熱泵）R134a混合物車用空調(diào)熱泵設(shè)備基本原理——種類介紹主要供暖方式熱用戶燃煤、燃氣鍋爐集中供熱直接電采暖（蓄熱鍋爐、地板輻射、電熱膜）熱泵（空氣源、水源）地層熱泵取暖原理地層全年的溫度穩(wěn)定在7-11℃，是非常好的熱源。熱交換孔最深至地下100米，中間穿有塑料熱交換管。熱交換液經(jīng)過熱泵循環(huán)，把地層的熱量輸送到房屋里。該系統(tǒng)可以幫助從大自然中贏得供熱，其中超過75%的能量來自于免費的存儲在大自然中的太陽能，而需要支付的卻只是不到25%的用于維持系統(tǒng)工作的電能，此外不再需要油、氣、煤。地層熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點?充分利用免費的來自大自然的能量?非常環(huán)保、造福社會?顯著低于其他供熱系統(tǒng)的綜合使用費用?沒有火災、爆炸的隱患?低廉的維護費用?非常長的使用壽命?不受油、氣價格不斷上漲的影響?不受供暖單位、供暖時間和供暖溫度的限制?節(jié)省集中供暖的管道和大型設(shè)備的投資?避免供暖費用結(jié)算的糾紛地層熱泵系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)型號單位791113162228供熱功率KW7.29.511.51316.423.628.5設(shè)備消耗功率KW1.72.22.733.85.46.8熱交換液流量m3/h22.533.545.56熱交換液溫度oC-5至+25oC熱交換泵功率KW0.330.330.330.450.450.450.45標準配備壓縮機所有往復活賽壓縮機供熱水當入水35oC回水30oC時供熱水流量m3/h1.31.722.32.933.6蒸發(fā)器最高溫度55oC注：取暖需要約50-80W/平方米（視建筑的節(jié)能性而定）鍋爐、太陽能、熱泵比較（熱水設(shè)備）鍋爐太陽能熱泵適用范圍學校集體宿舍樓、工廠宿舍、旅店、賓館、度假村、醫(yī)院住院樓、發(fā)廊、桑拿浴室、商住樓、游泳池池水恒溫圖片資料所需燃料電鍋爐：電能燃油鍋爐：柴油燃氣鍋爐：煤氣利用太陽能（電或燃油輔助加熱）利用空氣中的熱能（電驅(qū)動系統(tǒng)運行）優(yōu)點功率高、加熱快、占地面積少、成本低吸收太陽能節(jié)能（效率達300%以上）、環(huán)保、安全、安裝方便缺點耗能(只有75%~90%效率)、危險、排放廢氣、操作麻煩對安裝場所要求（面積、日照）、陰雨天需要輔助加熱設(shè)備投資成本與太陽能系統(tǒng)相當，比鍋爐高鍋爐、太陽能、熱泵比較（經(jīng)濟性）備注：1、熱泵使用工況：環(huán)境溫度20℃；2、電費：0.8元/kW·h；管道煤氣(液化石油氣)

18.00元/M3；柴油價格：4.70元/L；3、燃油熱水爐熱效率75%，燃氣熱水爐熱效率85%，電鍋爐熱效率95%，熱水設(shè)備熱效率370%；4、單位燃料熱值：柴油8466kJ/L，管道煤氣(液化石油氣)25000kJ/M3，電860kJ/kW.h；5、運行費用計算公式：水量×溫升÷熱效率÷單位燃料熱值×燃料單價。（元）1噸水溫升40℃的加熱費用§6-4氣體液化循環(huán)深冷循環(huán)（氣體液化循環(huán)）深度冷凍循環(huán)的目的就是獲得低溫度液體。當氣體溫度高于其臨界溫度時，無論加多大的壓力都不能使其液化。因此，氣體的臨界溫度越低，所需要的液化溫度越低。如：氮氣Tc=126.2K(-146.95℃)

氫氣Tc=33.2K(-249.95℃)氣體液化循環(huán)方式：節(jié)流膨脹,定熵膨脹。氣體液化循環(huán)熱力學理想系統(tǒng)液化氣體的理論最小功初始點P=101.3kPaT=300K氣體名稱沸點(K)理論最小功(kJ/kg)氦－33.198178氦－44.216819氫20.2712019氖27.091335氮77.36768.1空氣78.8738.9一氧化碳81.6768.6氬87.28478.6氧90.18635.6甲烷111.71091乙烷184.5353.1丙烷231.1140.4氨239.8359.1氣體液化系數(shù)節(jié)流膨脹—林德循環(huán)LindeCycle(林德循環(huán))1895年德國工程師Linde（林德）首先應用節(jié)流膨脹法液化空氣，故稱林德循環(huán)。此系統(tǒng)由壓縮機冷卻器換熱器節(jié)流閥氣液分離器組成簡單林德循環(huán)原理121(1-x)kg1kg氣體天然水3450換熱器節(jié)流閥氣液分離器Xkg產(chǎn)品簡單林德循環(huán)原理從T-S圖來看，深冷與普通冷凍循環(huán)主要區(qū)別表現(xiàn)在：普冷：兩個封閉式循環(huán)。制冷循環(huán)與被冷物系是兩種物質(zhì)，彼此獨立封閉循環(huán)。深冷：制冷循環(huán)與分離或液化物質(zhì)是同一種物質(zhì)，且是不封閉循環(huán)。ST123450T4理論林德循環(huán)熱力學計算∴由熱力學第一定律：因體系與環(huán)境無軸功交換，若無冷損失，由體系的能量平衡，則有以處理1kg氣體為基準（1）

氣體液化量（液化率）x取換熱器、節(jié)流閥、氣液分離器為研究體系

理論液化量理論林德循環(huán)熱力學計算(2)制冷量qo在穩(wěn)定操作下，液化xkg氣體所取走的熱量。理論制冷量P1、T1—

被液化氣體初態(tài)的壓力、溫度P2—

被液化氣體壓縮后的壓力（3）

功耗Ws按理想氣體的可逆等溫壓縮

式中：R—

氣體常數(shù)，單位取kJ/kg?K理論功耗實際林德循環(huán)ST123450T47換熱器不完全交換

—這是由于氣體液化裝置絕熱不完全，環(huán)境介質(zhì)熱量傳給低溫設(shè)備而引起的冷量損失。

—低壓氣體平均熱容—換熱器熱端溫差冷量損失實際林德循環(huán)熱力學分析實際液化量實際制冷量實際耗功

—

壓縮機的等溫壓縮效率，一般按經(jīng)驗可取0.59比功Wx每液化1kg氣體所消耗的功稱為比功。制冷系數(shù)ε林德循環(huán)存在的問題一次節(jié)流液化循環(huán)比較簡單，但效率很低。目前只有小型氣體分離、液化裝置如小型空分裝置還有采用。在簡單的林德循環(huán)中，由于高壓氣體的相對量大和熱容大，用未冷凝低壓氣體無法將其冷卻到足夠的低溫。林德循環(huán)的改進簡單林德－漢普遜系統(tǒng)

簡單的林德－漢普遜循環(huán)不能用于液化氖、氫和氦:

1.由于這些氣體的轉(zhuǎn)化溫度低于環(huán)境溫度，所以無法降溫啟動。

2.用林德－漢普遜系統(tǒng)能夠獲得降溫，通過低溫下節(jié)流后完全都是蒸汽，沒有氣體被液化。林德循環(huán)的改進適用于液化氖和氫的液氮預冷林德－漢普遜循環(huán)預冷林德－漢普遜系統(tǒng):

對簡單林德－漢普遜系統(tǒng)，當熱交換器入口溫度低于環(huán)境溫度時，可以改善簡單林德－漢普遜系統(tǒng)的性能指標。林德循環(huán)的改進林德雙壓系統(tǒng)林德循環(huán)的改進復迭式系統(tǒng)復迭式系統(tǒng)是預冷系統(tǒng)的展開，由其它制冷系統(tǒng)來預冷。優(yōu)點第一個用于生產(chǎn)液空的液化裝置系統(tǒng)的性能好所需壓力降低缺點系統(tǒng)的每一級循環(huán)都必須完全不漏，以防止流體滲漏空氣分離系統(tǒng)--林德單塔系統(tǒng)

林德單塔分離系統(tǒng)是最簡單的空氣分離系統(tǒng)之一，采用的是基本的林德－漢普遜液化系統(tǒng)，用精餾塔代替了儲液器，當然也可以用其他液化系統(tǒng)來為塔內(nèi)提供液體.林德的單塔系統(tǒng)有兩大缺點:1)僅能得到純氧產(chǎn)品2)污氮放空浪費了大量的氧

空氣分離系統(tǒng)--林德雙塔系統(tǒng)

采用兩個精餾塔，下塔氮氣液化作為下塔回流液通過上塔氧的沸騰來實現(xiàn)，上塔沸騰氧蒸汽作為上塔的上升蒸汽。下塔產(chǎn)生多余的液氮節(jié)流到上塔頂部作回流液。林德－弗蘭克空氣分離系統(tǒng)

林德－弗蘭克系統(tǒng)采用蓄冷器和氨預冷及膨脹機，分離系統(tǒng)的液化部分是氨預冷的雙壓克勞特液化系統(tǒng).海蘭特空氣分離系統(tǒng)

海蘭特系統(tǒng)可以得到液氮和液氧產(chǎn)品。定熵膨脹—