第6章 蒸汽动力循环与制冷循环化工热力学.pptVIP

第六章;第六章内容;前言;前言;意义： 中国50%的能源需要进口。 中国的能源利用率仅是世界平均水平的50% 。 化工是耗能大户，仅次于冶金。 提高能源利用率是当今的首要任务。 应用： 每吨NH3，耗电1500度;流体通过压缩机、膨胀机 ∵ ?u2≈0，g? Z≈0，若绝热过程Q=0 Ws= ?H= H2-H1 高压高温蒸汽带动透平产生轴功。 （流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的能量，称为轴功Ws。）;锅炉;锅炉;卡诺循环的缺点;（1）工质进汽轮机状态不同;锅炉;锅炉;1;理想Rankine循环的热效率η 和气耗率SSC;1;1;Q2（放热）;实际与理想Rankine循环的比较;例1：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 ;状态点1：根据P1,T1 值查蒸汽表直接得H1,S1;2点(湿蒸汽);3点(饱和液体);计算：1）过热蒸汽每小时从锅炉中的吸热量Q1;5）泵消耗的理论功率NP.;例2 有一理想Rankine(朗肯)循环，在40bar和0.08bar的压力之间操作，锅炉产生的是 400℃的过热蒸气，冷凝器所用的冷却水的温度为25℃。求1）Q1，Q2；2）透平作的理论功和水泵消耗的理论功，3）热效率η，气耗率SSC，并试对此循环作热力学分析。;例3： 同例2，但透平机的等熵效率为0.85。;实际与理想Rankine循环的比较;提高循环的热效率的措施;提高循环的热效率的措施;提高循环的热效率的措施;§6.1.2 Rankine循环的改进;回热循环与Rankine循环比较;锅炉;2、再热循环;项目;制冷循环;使物系的温度降到低于周围环境物质(大气)的温度的过程称为制冷过程。 制冷过程的实现就是利用外功将热从低温物体传给高温环境介质的过程。 制冷广泛地应用于生产和日常生活中。 ;§6.2节流膨胀与作外功的绝热膨胀;§6.2.1 节流膨胀; 是体系的强度性质。因为节流过程的 ,所以当：;μJ-T的计算;例4：在25℃时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4×104P，在25℃，30MPa时将该气体进行节流膨胀，问膨胀后气体的温度上升还是下降？能否作为作为制冷介质？ 解：;例5 请证明凡是遵循理想气体状态方程的气体在节流过程中温度不发生变化，它既不能作为制冷介质，也不能作为制热介质。;转化曲线（inversion curve);结论： 1）不是所有气体在所有T，P下的节流膨胀均能使T降低的。 2）制冷介质应选那种在常温常压下μJ-T0 的气体,如N2 。 3) H2和 He等气体在常温下μJ-T0 ，经节流过程，温度反而升高。若在节流前先降低温度，可使它们的μJ-T0;1、T-S图上求△TH ;§6.2.1 节流膨胀;§6.2.2对外作功的绝热膨胀;P1;节流膨胀与等熵膨胀的比较;§6.3 制冷循环;§6.3.1蒸汽压缩制冷循环;§6.3.1蒸汽压缩制冷循环;锅炉;逆卡诺循环的缺点： （1）1→2和3→4的过程会形成液滴，在压缩机和膨胀机的气缸中产生“液击”现象，容易损坏机器； （2）实际过程难以接近四个可逆过程； 问题：如何改进？;2、蒸汽压缩制冷循环;2;q2;结论： 逆向卡诺循环的制冷系数εC仅是温度(蒸发温度TL和冷凝温度TH的函数，与工质性质无关。 在相同温度区间[TL, TH ]工作的任何制冷循环，以逆向卡诺循环的制冷系数εC为最大。 它可作为一切实际循环的比较标准。;例7 有一氨冷冻循环装置，其制冷能力（冷冻量）为105 kJ·h-1，蒸发温度-15℃，冷凝温度30 ℃ 。假设压缩机绝热可逆运行，求1）制冷剂的循环量；2）压缩机功耗和处理的蒸气量；3）冷凝器热负荷；4）节流阀后制冷剂中蒸气的含量；5）循环制冷系数；6） εC;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;1.制冷剂的循环量m;6.制冷系数; 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。;2;2;补充习题;蒸发温度