化工热力学第6章幻灯片.pptVIP

作业 二（1） 三（1，9） 循环放热量 循环吸热量 循环的ΔH = O，故循环所做的功净功为 说明制冷循环需要消耗外功。 衡量制冷效率的参数称为制冷系数ξ，其定义为 ξ是制冷循环的经济技术指标。对于逆卡诺循环 上式表明，逆卡诺循环的制冷系数仅是工质温度的函数，与工质无关。在两个温度之间操作的任何制冷循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最大，任何实际循环的制冷系数都要比ξ卡小。 ◆单级蒸汽压缩制冷循环 单级蒸汽压缩制冷循环的示意流程如下图。 蒸汽压缩制冷循环是由：低压蒸汽的压缩，高压蒸汽的冷却冷凝，高压液体的节流膨胀和湿蒸汽的定压蒸发这四步构成。制冷循环中所用的在低温下吸热和高温下排热的工作物质(简称工质)称为制冷剂。 理想的逆卡诺循环的限制：运行在湿蒸汽区域压缩和膨胀会在压缩机和膨胀机的气缸中形成液滴，产生“液击” ，容易损坏机器；气缸里的液滴的迅速蒸发会使压缩机的有效容积减少。 实际冷冻循环的T-S图的特点： 绝热可逆压缩过程1→2在过热蒸汽区，即等熵过程,S1=S2; 绝热可逆膨胀过程3→4用简单的节流阀进行，绝热节流膨胀，即等焓过程,H3 = H4。 等压过冷过程3→3’，增加冷冻量。 对蒸发器应用稳定流动能量方程式，计算单位重量制冷剂的制冷量q0 制冷剂的“制冷能力”为Q0 kJ.h-1，制冷剂的循环量为： (b) T-S图 4 3’ ‘ 1 T S P 2 P 1 T T0 2 3 4’ 压缩每单位重量冷冻剂，压缩机所消耗的功为： 制冷机的制冷系数为： 制冷机所消耗的理论功率为 常用制冷剂的压焓图(P-H图)见附录D。计算中所需的各状态点的焓、熵值可直接由图查出。 例题6-10 有一氨冷冻循环装置,冷冻量为4.186×105 kJ·h-1，蒸发温度-26°C ,冷却冷凝为20°C。假设压缩机绝热可逆运行，求冷冻剂的循环量，压缩机功耗，冷凝器热负荷和循环制冷系数。 解: lnP-H图如右图所示。 先由附录D氨的lnP-H图查取有关数据 1态： -26℃氨饱和蒸汽， 查得 ， H1=1430kJ?kg-1, S1= 6.0 kJ?kg-1?K-1 2态：过热蒸汽。因为等熵过程， S2 = S1 = 6.0 kJ?kg-1?K-1 查得H2 = 1680 kJ?kg-1，t2 = 100℃，P2=0.86MPa 3态：20 ℃饱和液体，据此查得 H3 = 290 kJ?kg-1， S 3= 1.3 kJ?kg-1?K-1 4态：由于等焓过程，知H4 = H3 =290kJ?kg-1，查得 S4 =1.4kJ?kg-?1?K-1 冷冻剂循环速率指单位时间内通过蒸发器的冷冻剂量，设为G kJ?h-1，则 压缩机功耗 冷凝器热负荷 制冷系数 除了借助于热力学图、表方法计算外，还可以用状态方程和CigP来解析计算。 ●吸收制冷循环原理介绍 蒸汽压缩制冷循环需要的外功是通过压缩机来提供的，压缩机的电能又可通过热机来获得，即制冷循环所需要的功最终可来自高温蒸汽的热能。直接利用热能作为制冷循环能量是可能的。吸收制冷就是直接利用热能制冷的冷冻循环。 吸收制冷是通过工质的吸收和精馏来完成循环过程。常用液体工质，如氨水溶液或溴化锂溶液。前者称为氨吸收制冷，用于低温系统，使用温度一般为228K(-45℃)以上；后者称为溴化锂吸收制冷，用于大型中央空气调节系统，使用温度一般在278K(5℃)以上。 吸收制冷的特点：直接利用热能制冷,且所需热源温度较低, 可充分利用低品位热能。 吸收制冷是利用二元溶液中二组分蒸汽压不同来进行的。 制冷剂：挥发性大(蒸汽压高)的组分，如氨吸收制冷所用工质为氨，汽化潜热大。 吸收剂：挥发性小(蒸汽压低)的组分，如氨吸收制冷的水用作吸收剂。 氨吸收制冷循环示意图如下。 整个循环由冷凝，节流后蒸发，吸收及精馏过程所组成。吸热蒸发后的气氨用稀氨水吸收成浓氨水溶液，然后在再生器中借精馏将氨分离，再用冷却水冷却冷凝成液氨，供循环使用。 蒸汽压缩制冷与氨吸收制冷不同之处在于：氨吸收制冷循环中的吸收器和再生器代替了蒸汽压缩制冷的压缩机。虚线左侧相当于一台热机，因为它同样是在“高温”热源吸热（蒸氨塔），向低温冷却水排出热量（吸收塔，有冷却水）。 吸收制冷循环的理论计算这里不作介绍。 ●气体的液化 利用制冷循环获得低于173K的低温称为深度冷冻（深冷）。工业上常用深冷技术使低沸点气体冷到其临界温度以下，使之液化，再通过精馏或部分冷凝分离或提纯。氧气、氮气等就是通过空气的液