热力学二定律及其应用.pptVIP

水往低处流 熵及熵增原理小结 例：1mol理想气体在20℃下等温，由10 atm变化到1atm ：(1)可逆膨胀，(2)不可逆膨胀，(3)真空膨胀，分别求其熵变。 T-S图 例10：某蒸汽动力装置按理想Rankine循环工作, 锅炉压力为40×105Pa, 产生440℃的过热蒸汽, 乏气压力为0.04×105Pa, 蒸汽流量为60T/hr, 试求: (1)过热蒸汽每小时从锅炉中的吸热量与乏气每小时在冷凝器中放出的热量和乏气的湿度 (2) 汽轮机作出的理论功率与泵消耗的理论功率. (3) 循环的热效率和气耗率 Rankine循环的改进 1、回热循环： 4.4.2 蒸汽压缩制冷循环 如图4-26 所示，制冷循环1-2-3-4-1的蒸发温度由T4升高到T4’时，由于压缩功减少了 ，制冷量增加了 ，因而也可以提高制冷系数。蒸发温度主要由制冷的要求确定，因此在能够满足需要的条件下，应尽可能采用较高的蒸发温度。同时在设计和操作过程中应尽可能降低蒸发器的传热温差。 蒸汽压缩制冷循环-实际制冷循环 1、为了增加冷冻量，制冷剂在冷凝器中，被过冷到低于饱和温度的4’（过冷液体）。 2、冷冻量增加了5’5dc5’，若耗功量WS仍为H2-H1，则制冷系数ε增大。 3、为了计算方便， 4’过冷液体的性质用4’点温度对应的饱和液体代替。 4、实际制冷循环往往不可能是完全等熵的，2→2’，则耗功量WS为H2’-H1。 由氨的饱和蒸汽表查取有关数据： 1点：T1=-15℃，H1=1664kJ/kg； S1=9.021kJ/kg·K，v1=0.508m3/kg 吸收制冷循环 吸收制冷循环 设计蒸发器、冷凝器、压缩机以及有关辅助设备需要有制冷工质循环速率m的数据。可通过蒸发器的热量衡算求出，即 (4-47) 若要获得较低的温度，蒸汽蒸发压力必须较低，则蒸汽的压缩比就要增大。这种情况下，单级压缩不但不经济，甚至是不可能的。采用多级压缩可以克服这个困难。高温循环(循环1)中的工质在内部换热器中吸收来自低温循环(循环2)工质的冷凝热。这要求合理地选择制冷工质，使得两个循环即能满足温度的要求，又能在合适的压力条件下工作。 多级压缩通常与多级膨胀相结合。多级压缩制冷循环不仅可以节约功耗，并能获得多种不同的制冷温度。 制冷系数与制冷工质的性质有关，不同的工质有不同的制冷系数，但影响制冷系数的主要因素是循环工质的冷凝温度和蒸发温度。图4-25 中，1-2-3-4-1为原有制冷循环，当冷凝温度由T3降到T3’ 时，形成了新的循环，即1-2’-3’-4’-1。显然，新循环不仅使压缩机所消耗的功减少了 ，而且制冷量还增加了 ，因而制冷系数得到提高。在制冷装置中，冷凝温度取决于冷却介质即环境物质(大气或天然水源)的温度。因受到当地自然环境的限制，其温度不能随意降低。 图4-25 冷凝温度对制冷系数COP的影响 4-26 蒸发温度对制冷系数COP的影响 4.4.2 蒸汽压缩制冷循环 除冷凝温度与蒸发温度外，制冷工质的过冷温度对于制冷系数也有直接的影响。实际制冷循环中，制冷工质的蒸汽通过冷凝器变为饱和液体后，还将进一步冷却，使其成为过冷液体，如图4-25中的3’点所示。从图可见，压缩机耗功量未变，但制冷量增大了 ，因而也提高了制冷系数。显然，过冷温度越低，制冷系数越大。但是过冷温度也不能任意降低，同样受到环境温度的限制。 2 T S 2’ 5’ 4 1 4’ 3 5 c d 2 T S 2’ 5’ 4 实际蒸汽压缩制冷循环 1 4’ 2’点的性质用等熵效率计算 3 5 冷凝温度 蒸发温度 过冷温度 过冷度 ：T4 =T3 ：T4’ =T4-T4’ :T5’=T5=T1 解题关键：确定2’, 4’ 点的状态 4’点过冷液体的性质用4’点温度对应的饱和液体代替。 几个定义 30℃ 25℃ 5℃ -15℃ 冰箱四星级T1=-24℃ 三星级T1=-18℃ 国际标准 冷冻条件 2 T S 2’ 5’ 4 1 4’ 3 5 实际蒸汽压缩制冷循环计算 q0 q2 1）单位制冷量q0(在蒸发器中吸收的热量) ，采用氨蒸汽压缩制冷循环。夏天室内 温度维持在15℃，冷却水温度为35℃。蒸发器与冷凝器的 传热温差均为5 ℃。已知压缩机的等熵效率为0.80。 试求：（a）逆卡诺循环的制冷系数；（b）假定压缩为等熵过程，工质的循环速率、压缩功率、冷凝器放热量和制冷系数；（c）压缩为非等熵过程时的上述各参数。 例14 某空气调节装置的制冷能力（制冷量）为 [解] （a）循环工质氨在冷凝器中的冷凝温度