第六章蒸汽动力循环与制冷循环.ppt

第 六 章 蒸汽动力循环与制冷循环 蒸汽机是从所周知的 制冷广泛应用于化工生产中的低温反应、结晶分离、气体液化以及生活中的冰箱、空调、冷库等各个方面。 本章主要介绍这两类循环的工作原理、循环中工质状态的变化、能量转换的计算以及对循环过程进行热力学分析，不涉及设备的具体细节。 6.1 蒸汽动力循环 6.2 节流膨胀与作外功的绝热膨胀 6.3 制冷循环 循环经济：也称为资源闭环利用型经济。 6.4 深冷循环 例 题 6-1 例 题 6-2 汽轮机作等熵膨胀所作的理论功WS 例 题 6-3 例 题 6-4 例 题 6-6 例 题 6-7 例 题 6-8 例 题 6-9 例 题 6-10 例 题 6-11 黄山-天下第一奇山 黄山-天下第一奇山 解： 由水蒸汽表查得 例 题 6-4 例 题 6-4 由S2=Sgx+(1-x)Sl式，还求得x2=0.8121 所以状态2点处于湿蒸汽区。 求H2值：查得p2=0.004MPa时， 例 题 6-4 以进入汽轮机的1kg蒸汽为计算基准，设总抽汽率为а，其中用于供热为аh，则进入加热器为а-аh。对热用户进行能量衡算，可求出аh值 这里有一个假设： 例 题 6-4 对加热器进行能量衡算 例 题 6-4 锅炉供给的热量 汽轮机所做功 例 题 6-4 蒸汽动力装置的能量利用系数 每kg水蒸气供给热用户的热量 END 蒸汽动力装置的热效率 压缩机出口的空气状态为p1=9.12MPa(90atm)，T1=300K，如果进行下列两种膨胀，膨胀到p2=0.203 MPa(2atm)， （1）节流膨胀； 试求两种膨胀后气体的温度、膨胀机的作功量及膨胀过程的损失功，取环境温度为25℃。 （2）做外功的绝热膨胀，已知膨胀机的等熵效率η=0.8。 解： （1）节流膨胀 已知：空气，p2=0.203MPa， H2=H1= 13012J/mol 查表 T2=280K（节流膨胀后温度），S2=118.41J/(mol?K) 例 题 6-6 查表：H1=13012J/mol，S1=87.03J/(mol?K) 已知：空气， p1=9.12MPa，T1=300K （2）做外功的绝热膨胀 例 题 6-6 已知：空气，p2=0.203MPa， S2=S1=87.03J/(mol?K) 查表： 例 题 6-6 可逆绝热膨胀所做功 实际是不可逆的绝热膨胀 解得 S2 查表 T2=133K（作外功绝热膨胀后的温度） S2=104.41J/mol.K 例 题 6-6 T 例 题 6-6 膨胀机实际作功 （3）节流膨胀过程的损失功。 作外功绝热膨胀的损失功 例 题 6-6 计算结果比较如下： 5179 4317.7 -167 133 作外功绝热膨胀 9351.2 0 -20 280 节流膨胀 损失功/(J/mol) 做功量/(J/mol) ⊿ T T2/K 过 程 END 试求工作于两相区的逆向Carnot循环的放热量、制冷量以及制冷系数。 解： 两相区的逆向Carnot循环应该是两个等熵过程和两个等温过程。 循环的放热量 循环的吸热量 Carnot循环是：工作介质从高温热源吸热，等熵膨胀做功，在低温热源放热，再经等熵压缩循环。 例 题 6-7 逆向Carnot循环的制冷系数 制冷剂完成一次循环后，本身又回到初始状态，即制冷剂的⊿u=0，根据热力学第一定律 逆向Carnot循环分析： 6.3.1 2、在相同温度区间工作的制冷循环，制冷系数以逆向Carnot循环为最大。 1、制冷循环中，高温物体的放热量大于低温物体的吸热量。两者之差等于消耗的能量所转换的热量。 3、在相同温度区间工作的制冷循环，制冷系数只于热源温度有关，与工作介质无关。 逆向Carnot循环在实际中难以实现，不仅仅 可逆过程难以实现，还有“水击”现象存在，机器 极易损坏。 END 某蒸汽压缩制冷装置，采用氨作制冷剂，制冷能力为105kJ/h，蒸发温度为-15℃，冷凝温度为30℃，设压缩机作可逆绝热压缩，试求： （1） 制冷剂每小时的循环量； （2） 压缩机消耗的功率及处理的蒸汽量； （3） 冷凝器的放热量； （4）节流后制冷剂中蒸汽的含量； （5） 循环的制冷系数； （6）相同温度区间内，逆向Carnot循环的制冷系数。 6.3.1 1