河南农业大学工程热力学教学课件.pdf

工程热力学 绪论 第一章基本概念 第二章热力学第一定律 第三章理想气体及热力过程 第四章热力学第二定律 第五章气体的流动 第六章气体动力循环 第七章水蒸汽及其热力循环 第八章制冷循环 第九章湿空气知识点阐述科精典例题分寸 30余套名校:Textbook Scries for 21st Century热力学（第三版）严家腺编著 王永青参编 HIGHEREDUCATIONPRESS高等教育.工程热力学Engineering Thermodynamics绪论 Introduction 工程热力学的研究对象 工程热力学的研究内容 工程热力学的研究方法 工程热力学课程设置 本门课程的课时分配 本门课程的考核方法0-1热能的重要地位热能的利用：直接利用：烘干、蒸煮、采暖、溶化等。间接利用：热能T其他形式的能量（如：机械能、电能一 热力发电厂、以及车辆、船舶、飞机等的动力装置）热能的间接利用中，能量的转换是能量利用的前提。热动力装置工作的实质（热能动力过程的任务）：热能一机 械能（电能）历史上，蒸汽机的应用，引起了历史上著名的“工业革命”。现代社会中，所消耗的机械能（电能）绝大多数是由热能转 换而来的（热力发电厂、核电厂、汽轮机、内燃机、燃气轮机以 及火箭发动机等）。能量转换装置工作过程简介锅炉一产生蒸汽（将燃 料的化学转换为热能并 传递给工质）汽轮机将蒸汽的热能 转换为机械能。冷凝器将乏汽冷凝成 水。水泵使得工作介质循 环（保证系统内部的高 压）。工质（水、墓房炉 二汽转机 一点落器泵内燃机内燃气循环过程示意图按燃料划分，内燃机可分为柴油机和汽油 机，从热力学的观点看，其工作过程是相同的,先以柴油机为例说明箕工作过程。进气过程：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气缸。压缩过程：进、排气门关，活塞上行压缩空 气，使其温度和压力得以升高。燃烧过程：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压 力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热 能）。膨胀过程：高温高压气体推动活塞下行，曲 轴向外输出机藏功。排气过程：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞上 行，将陵茶气标推出气缸。重复上述过程，将热能转换为机械能。燃气轮机装置工作示意图压气机一从大气环境 吸气，并将其压缩，使得 其压力和温度得以提高。Y 燃烧室一空气和燃料Z在其中混合并燃烧（将燃 料的化学能转换为热能），得到高温高压的燃气。涡轮机高温高压的 燃气推导涡轮机叶轮旋转 对外输由机械功（将热能转换为机械能），其中一部分能量用来驱动压气机。工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进而实现将 热能转换为机械能的任务工程热力学的研究对象及研究方法研究对象：热力学基本定律（热力学第一定律、热力学第二定 律）；工质的性质；提高能量转换效率的途径。研究方法：宏观方法，即不考虑物质的微观结构，而是从宏观现象 出发来描述客观规律。用宏观物理量（状态参数）来描述物 质所处的状态。优点：直观、可靠。统计热力学采用微观方法，优点：物理概念清楚。工程热力学课程设置1.基本概念及基本理论：第一章、第二章、第四章的 内容。2.工质的物性：第三章的部分内容、第七章的部分内 容、第八章及第九章的内容，介绍了理想气体和实 际气体两类工质。3.热力过程：第三章中的基本热力过程、第六章、第 七章、第八章、第九章，介绍了热机循环和制冷、供热循环。课程学时分 配本课程60学时，3学分，课堂教学50学时，内容及学时安排如下:一、绪论2学时二、基本概念2学时三、热力学第一定律及其应用4学时四、气体的热力性质和热力过程8学时五、热力学第二定律10学时六、气体的流动和压缩5学时七、气体动力循环5学时八、水蒸气性质和蒸汽动力循环8学时九、制冷循环4学时十、湿空气4学时课程考核方 式工程热力学课时安排达到了60学时，中间有一 次期中考试，放在热力学第二定律内容之后，具体考核方法安排如下：总成绩100分：期中考试100分，期末考试 100分，平时作业20分，平时课堂讨论及小测 验10分，实验20分，全部加起来共250分，然 后换算至U100分，即期中考试占40%,考查前 四章基本理论的内容；期末考试占40%,考查 后五章关于实际应用的内容；平时成绩及实验 占20%,考查平常的学习态度及实验的认真态 度及对学习内容的掌握情况。第一章工程热力学基本概念系统的分类：闭口系统：与外界无质量交换（控制质量）。开口系统：与外界有质量交换（控制容积）。绝热系统：与外界无热量交换。孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换，又无质量交换的系统。热源：具有无限热量储存能力的假想热力系统，其作用只是与其他系统交换 热量，交换的结果其温度不发生任何变化。高温热源：向其他系统供热的热源（热源）；低温热源：吸收其他系统放出热量的热源（热汇，冷源）。系统的选取，取决于分析问题的需要及分析方法上的方便。状态及状态参数状态热力学系统所处的宏观状况。状态参数一描述系统热力学状态的宏观物理量。基本状态参数一可以直接测量得到的状态参数（p、T）。导出状态参数一由基本状态参数计算得到的状态参数（小 鼠s等）。状态参数的特性：1.仅仅是状态的单值函数，仅随状态发生变化A，l,2=P 2-P l2.满足全微分特性&dp=P2Pl=Al,2基本状态参数：一、比体积V二、压力（压强）P绝对压力：气体的真实压力相对压力（表压力、真空度）：压力计显示的压力三、温度T绝对温度，摄氏温度=273.15 K平衡状态和状态参数坐标图平衡状态在没有外界影响的条件下，热力系统的宏观状况不随时间 变化的状态。平衡条件：热平衡（例）力平衡（例）化学平衡状态公理：对于组成一定的闭系而言，可 用+1个独立的状态参数来限定它，这里，是 与系统有关的准静功个数，1是考虑了系统与 外界的热交换。简单可压缩系统，几=1,所以用两个状态 参数就可以确定一个状态。PW-y12 p?-O%U状态方程式状态方程式：基本状态参数(p、v、T)之间的函数关系式:如 F(p,v,1)=0或以显函数形式：T=fl(p9 v),p=f2(v,T),v=fi(p9 T)理想气体状态方程式(克拉贝龙方程)：对I mol理想气体 pVmRT尺摩尔气体常数,/?=8.314510 J/(mobK)对1 kg理想气体 pv=RJH 气体常数，摩尔质量。n mol理想气体pV=RT,m kg理想气体pV=RgT热力过程和准静态过程热力过程热力系从一个平衡态过渡到另一个平衡态经历的途径O 非准静态过程一系统经历一系列不平衡状态的过程。准静态过程一系统经历一系列无F艮接近平衡状态的过程。准静态过程进行的条件：推动过程的不平衡势差无限小。-气缸活塞重物边界|恒温热源（丁十AT）|弛豫时间系统的平衡状态被破坏后恢复到新的平衡所需时间。驰豫时间 l CpO,mJ+y20。0皿2 叶 卜 yCpO,m/CV0,m=%CvO,m,l+20丫0皿2，0丫0皿3-4基本热力过程L定压过程过程特征：P=Const.v T过程方程：上匚=六V 2 T 2过程在P-v,T s图上的表达 内能、始、嫡的变化量dTS2S1=S2 Ah2-hy-过程的功量和热量功量:w=P(y2-V1)W=P(y2-vi)热量:=0%o力=Q=m机金加012.机%机0.1j CpO力q=h 八C pm o 2-Cpm 0。2.定容过程过程特征：V=Const.过程方程：乎二*r 2 1 2过程在P-v,T s图上的表达内能、熔、嫡的变化量%2-=CpodTg Pi过程的功量和热量功量：w=oWt=V（P2-P J 吗=火鸟_耳）热量：Q=i cVQdt=mcvt2-mcyt.3.定温过程过程特征：T=Const.过程方程：pv=C.过程在P-V,T s图上的表达内能、熔、嫡的变化量dPC.歹一V-=0为 一%二 0S2 Tl=_Rgln 匹 Pi过程的功量和热量功量:w=jpdv=4Kl哈W=Wt=iPdv=i-dv=/v1 I n J J y v1-VdP=-dP=PVAn-J J P 1 1 P2wt=r Pv P-vdP=J-dP=6%I n p A热量:Q=W=Wtq=w=wt1/4.定嫡过程，绝热过程过程特征：的=0,=0 过程方程：pv=C.过程在P-V,T s图上的表达内能、焰、嫡的变化量 U厂dp=_/o_ dv v2vi=卜丫0,用2 _%=CpodTS2 Ti二8q=du+pdv=0,cVQdT+pdv=O.dT=pdv+vdpRgcv0(pdv+vdp)+Rg pdv=0;cpQpdv+cVGvdp=0;Ypdv+vdp-0;pdv+v7()dp=0;d(pv，。)=0;pM=C.过程的功量和热量功量：7。RW=pdv=看=/3K 一心）W=-vdP=卜（）力尸=吟（刀-心）J J p 7 0 TQ=o VC=-也 可=-M热量：q=0 VR=-欣 W=一 小3-5多变热力过程 n 过程方程：pv=C 内能、烂、嫡的变化量 fu2-ux-cVGdT生-4=cPdT过程的功量和热量功量:r cPv Rw邛八中d寸（TT）=hdP=卜(f dP=-T2)J】p n-1c mR c热量：Q=AU+W=m cv.dT+工1HY i cndT过程在p-v,T-s图上的表达n=oo第四章热力学第二定律主要内容：热力学第二定律的两种表述 卡诺循环和卡诺定理 克劳修斯积分不等式 孤立系统嫡增原理 有用能即火用的概念 例题及习题热力学第二定律的两种表述克劳修斯对热力学第二定律 的表述:热量不可能从低温物 体传递到高温物体而不造成 任何影响开尔文的表述:不可能从单一 热源吸热并将其全部转变成 功而不造成任何影响两种表述实质完全一致，违反 其中一种必定违反另一表述八卡诺循环及卡诺定理 循环效率的表达热机吸热q热机放热q2循环净功 w 0=q 1-q 2 热机循环效率q、q1Qi八卡诺循环及卡诺定理 卡诺循环卡诺循环由两个定温过程 和两个定端过程组成，为理想可逆循环。卡诺循环效率夕2=72（%-%）八卡诺循环及卡诺定理 卡诺定理卡诺循环热效率只与高、低 温热源有关，升高高温热源 温度或降低低温热源温度均 会提高卡诺循环效率.所有在高、低温热源间工作 的一切热机以卡诺循环的热 效率为最局，可逆热机具有 与卡诺热机相同的热效率;不 可逆热机的热效率小于卡诺 热机热效率。等效卡诺循环二、卡诺循环及卡诺定理卡诺定理的证明如图，将A、B机组合在一起，因B为可逆机，令其作制冷循环。有：A：w0=21-|e2|%|=01-01=3-。；m七 lW Q L lw Q I如果*A 则有 qT QTI K|Q|-。1=。20三克劳修斯不等式对于循环，由卡诺定理及其推论有:即:心V刈 tJt2用代数式表示，有:区+”40 At2可在循环内作无数条可逆绝热线曲线，与循环曲线相交，得无数各微元循环。此时，如果原循环是可逆的，得到微元循环 也是可逆的；如果原循环是不可逆的，则得到微元 循环也都是不可逆的Pnov因此，对于可逆的微元循环，有:电L+=0nlimZ(i=1)=0+110PloV对于不可逆循环:)oo2=112),0即:11+的1+上0有:（克劳修斯不等式）A循环不可逆 循环可逆孤立系统嫡增原理根据克劳修斯积分不等式，有:3 J 0T对图示的循环，则有:8 q-+308 q-b-c T8 q-d-c T由上二式知，（5应为状态参数，克劳修斯将其定义为嫡:ds=包T嫡流和嫡产根据克劳修斯积分不等式，应该有:(l时,超音速流动,截面面积A增大，Cp增大,P减小，v增大2.Ma1=1,热效率为：1 心1屋T-1)7T 由上式可知，增大压缩比或减小予胀比均会使热效率增大.三、活塞式内燃机各种理想循环的比较1.当压缩比、放热量相同时，由于三种循环 放热过程相同，但吸热过程不同，则各种循 环等效卡诺循环下的平均吸热温度和放热温 度盔关家为:ml V ml ml,p/m2,V-1 m2-2 m2,p则有：7,v 7 也2.在相同的最高压力和最高温度下，此时等 效卡诺循环的平均吸热和放热温度的关系如 下：t T T1 ml,p 2 ml 1 ml,V。2V=北12=Tm2,p%p 7t 么,p四、燃气轮机装置循环一、定压加热燃气轮机循环（勃雷登循环）燃气轮机装置主要由压气机、燃 料泵、燃烧室、燃气轮机组成。压气机中的热力过程为定嫡压缩 过程、燃烧室中为定压加热过程、燃气轮机中为定嫡膨胀过程、废气的排放过程为定压排放过程 O做功过程在燃气轮机中；耗功 过程在压气机中；吸热过程在燃 烧室中；放热过程为排气过程.燃气轮机装置循环的四个过程：绝热压缩过程（压气机）；定压加热过程（燃烧室、加热 器）；出绝热膨胀过程（燃气轮机、气轮 机）；定压放热过程（大气、冷却器）。燃气轮机循环特性参数：增压比_=。2如；最高温度一丁3；升温比一r-TjT、各点温度为:T2=（也）（ul）/K 二（正）（1）/K=Zk=7r（1）/K彳 Pl P4，循环吸热量：Ql=h3-h2=%0（73 一72）循环放热量：|&|=%一%二%。（74 _）循环热效率:1 117二1-QiCpoWY）压气机消耗的功为：(%)c=h2-hx=cp0(T2-T燃气轮机装置做出的净功：f附(1_977)_小小1)71繇为为增压比的函数.O燃气轮机的实际循环压气机实际为绝热嫡增 大的过程，如12所示:(%)T=T(，3，4)燃气轮机实际做 功为34:循环实际热效 率为：%(%)t (%)c%CpO(二一4)%CpO(心1)S田-GfoCG-G 1%S提高燃气轮机装置热效率的方法采用回热循环或回热与再热联合使用理想状况下，回热器中释放的热量为45应等于从压气机中出来的气体在回热器 中吸收的热量，即牙6二TT2=T5实际回热器中空气温度只能升至丁6，回热器的实际回热度为:q h2-q h4-h2第七章水蒸气及其热力过程主要内容：1.水蒸气的定压发生过程2.水蒸气的p-v,T-s图，湿蒸汽的概念3.水蒸气的焰一湿图，水蒸气的热力学性质表4.朗肯循环，水蒸气的热力过程5.提高朗肯循环效率的方法6.抽汽循环水蒸气的发生过程水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程：温度低于该压力下饱和温度的水（未饱和水）在a-b过程中加热，温度升到饱和温度t s，达到b点，为饱和水状态；饱和水继续 加热，水变成水蒸汽，直至所有的水都变成饱和水蒸汽，即b-c-d过程，在 该过程中，饱和水和饱和水蒸汽共存，称为湿蒸汽状态，具有饱和温度和饱 和压力；d点为饱和水蒸气状态；然后继续加热，饱和水蒸气的温度开始提 高，由饱和温度开始增大，称为过热蒸汽，即d-e过程.A-C为饱和水线；B-C为饱和蒸汽线.在A-c-B区域中，为湿蒸汽状态；在A-C线的左侧为未饱和 水区；在B-C线的右侧为过热蒸汽区.水蒸气定压发生过程包含三个阶段：1.水的预热过程：由未饱和水到饱和水；2.水的汽化过程：由饱和水到干饱和水蒸气；3.水蒸气的过热过程：由饱和水蒸气到过热水蒸气。1.水的预热过程使水由低于饱和温度的水，温度升高到饱和温度，在此过程中 所需的热量，称为显热q。q=hr-h p(v_y)其中，有上标的参数为饱和水的物性参数，无上标参数为未饱和水的参数,这些参数均可由课本附表6、7、8中查到；或由水蒸气的焰一嫡图中查 出.2.水的汽化过程过程使水由饱和温度下的饱和水汽化称为饱和蒸 汽，此过程中水吸收的热量为潜热Qi。q】=h h=y3.水的过热过程使水由饱和温度下蒸汽变成为高于饱和温度的过热 水蒸汽，此时水蒸气可以看做为理想气体，此过程吸收的热量为 过热水蒸气的焰值与饱和水蒸气焰值之差Q2。!q2=h-h湿蒸汽定义饱和区内，饱和水和饱和水蒸气共存的物质为湿蒸汽，此时为饱 和状态。湿蒸汽中饱和温度和饱和压力两者不互相独立，如想知道湿蒸汽的具体 参数，还需知道湿蒸汽的组成.干度或湿度是湿蒸汽的重要参数，能够确定 湿蒸汽的组分.干度湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，即%X=-加V+加W湿度y-湿蒸汽中饱和水所占的质量分数，即加W y=-加v+加W湿蒸汽物性参数的计算由于湿蒸汽实质上是干饱和蒸汽与饱和水的混合物，因此其热力学能、培、嫡及容积可表示为这两部分物质相应物理量的加和，即：u=U+U HX=H+H SS+S Vx=Vf+V，r则单位公斤湿蒸汽的物性参数，即比热力学能、比始、比嫡、比容的表达式如下:ux=(1-x)uf+xurf=u r+x(u _ u)mhx=(1 一 x)hr+xh=h+x(h h)SX=(1-+xs=S，+x(s _ s)vx=(1-x)vr+xv,r=v+x(v,r-/)水蒸气的焰一嫡图h等压线等温线馆和蒸汽线饱和水线等湿度线S未饱和水及过热蒸汽表表10-1未饱和水及过热蒸汽表（摘录）V的单位为m3/k g,R的单位为k J/k g，5的单位为k J/（k g K）（粗线左下侧为未饱和水,右上侧为过热蒸汽）/MPa060140160180rV0.001 000 20.001 101 711.888 91.983 82.078 3 _JL 0.1h0.05251.222 756.22 795.82 835.3 Js-0.000 20.831 27.565 47.65907.748 2|V0.001 000 00.001016 90.00107960.383 580.404 50 JL 0.5fl0.46251.56589.302 767.22 811.7 Js-0.000 10.831 01.73926.86476.96 51|V0.000 999 70.001016 70.001 079 30.001 10170.194 43 Jn ifl0.97251.98589.63675.842 777.9 J3-0.000 10.830 71.738 61.942 46.586 4|V0.000 999 20.001 016 20.001 078 70.00110090.001 126 5 J匚2h1.99252.82590.27676.43763.72 Js0.000 00.830 21.737 61.941 22.138 2|V0.000 998 70.001 015 80.001 078 10.001 100 20.001 125 6n 3fl3.01253.16590.92677.01764.23 Js0.000 00.829 61.736 61.940 02.136 9饱和水及干饱和蒸汽表表10-2饱和水及干饱和蒸汽表（摘录）（-）按湿度棒列t.PvzvzrrMPam 4gm 4gk J/k gk Jjk gk F心 g K)k J他g-K)0.000.000 611 20.001 000 22206.15 4-0.052 5 00.5 10.000 29.15 0 40.010.000 611 70.001 000 21206.0120.002 5 00.5 30.000 09.15 4 150.000 872 50.001 000 08107.04821.022 5 09.7 10.07 6 39.023 6150.001 7 05 30.001 000 947 7.91062.952 5 28.070.224 S8.7 7 9 4250.003 168 70.001 003 0243.362104.7 72 5 46.290.367 08.5 5 6 01（二）按压力棒列ptV丁hsJ eMParmk JRgk J/gk Wg-K)k Wg-K)0.0016.949 10.001 000 1129.18529.212 5 15.290.105 68.97 3 50.00324.114 20.001002 845.666101.072 5 44.680.35 4 68.5 7 5 80.00428.95 3 30.001 004 134.7 96121.332 5 5 s.450.422 18.47 2 50.00532.87 9 30.001 005 528.191137.7 22 5 60.5 50.47 6 18.395 0p?oi45.7 98 80.001010 514.67 3191.7 62 5 85.7 20.649 08.148 11.0260.065 00.001017 27.649 725 1.032 608.900.832 07.906 8水蒸气的热力过程及朗肯循环水蒸气热力过程的计算即是利用水蒸气的热力学性质图、表，进行计算一、定容过程=j=0吗-2q2=Al,2=（，2 4）一 丫1（22 一21）二、定压过程1-2=P l（V2 一 匕）Q1-2 （人2-）三、定温过程攻1一2 二%一2-4%,2Ql-2=丁1（$2-X）四、定嫡过程1-2=%-2=（丸2-e）-52y2-P 1V1）Q1-2=朗肯循环朗肯循环即是 理想的蒸汽动力循环,主要包括：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷 凝器热力设备。其循环过程由两 个可逆定压过程和两 个可逆绝热过程组成,如图所示。V饱和水经过给水泵提压，成为未饱和水，被送入锅炉中，即热 力过程，该过程为定嫡压缩过程；在锅炉中，未饱和水定压加热，成为过热蒸汽，即1-2过程；从锅炉出来的过热蒸汽进入汽轮机中 定嫡膨胀，即2-3过程，成为乏汽即低压饱和蒸汽或湿蒸汽，进入 冷凝器中；在冷凝器中乏汽通过冷凝水定压放热，成为饱和水，即 3-0过程，进入下一个循环.朗肯循环热效率分析循环中吸热的过程为12,在锅炉中进行，吸收的热量为：Qi=h2 一%循环中放热的过程为30,在冷凝器中进行，放出的热量为%=为-4循环中做功的过程为23,在汽轮机中进行，做出的功量为吗二%2 小循环中耗功的过程为在给水泵中进行，消耗的功量为 叫=4一4则朗肯循环的效率为：q=经分%提高朗肯循环热效率的方法一、提高蒸汽初温对热效率的影响提高朗肯循环的初温，会提高循环等效卡诺循环 的平均吸热温度，从而提高循环的热效率。0在增大初温提高效率的同 时，会使乏汽的干度有所 增大，从而对蒸汽轮机的 叶轮起到保护作用。二、提高蒸汽初压对热效率的影响在初温不变的情况下，提高初压，同样会提高 循环的平均吸热温度，从而提高循环的热效率。但是，在提高初压的 同时，会使蒸汽在汽 轮机中做功后乏汽的 湿度增大，从而增多 汽轮机中的液态物质,容易对汽轮机的叶 片造成冲蚀，影响汽 轮机的工作质量。三、降低乏汽压力对热效率的影响在不改变蒸汽初温、初压的情况下，降低乏汽的压力，会降低循环 等效卡诺循环的放热温度，从而提高循环的热效率。但是，乏汽压力降低的同时，会增大乏汽的湿度，从而影响汽轮机工 作的稳定性，同时由于乏汽压力最大只能降低到大气压力，因此，下 降的空间不大。四再热循环可以采用再热循环，当蒸汽在汽轮机中膨胀到一定程度后，再进入到 再热器中，进行再次加热，使蒸汽的温度再次提升到初温，这样增大 了等效卡诺循环的平均吸热温度，从而提高循环的热效率。采用再热循环同时减小了乏汽的湿度，有利于汽轮机的正常运行。五抽汽回热循环当蒸汽在汽轮机中膨胀到一定程度时，从中抽出一部分蒸汽，在回热器 中加热从给水泵中传来的冷却水，另一部分的蒸汽在汽轮机中膨胀，然 后进入冷凝器成为冷却水，进入回热器中进行加热，在回热器中冷却水 加热到饱和温度，然后通过给水泵进入锅炉中进入下一个循环。计算依据：在抽汽回热循环中，满足质量守恒和能量守恒定律，即:4)=(1 _Q)(4耳)在此抽汽回热循环中，吸热过 程为0；1,放热过程为23;在 回热器中的放热过程为ab,在回热器中吸热的过程为0b,放热量等于吸热量。抽汽循环中的功量:做功过程包含。kg水蒸气和左g水蒸气所作的功wi=（i）（为一为）+（4切）消耗的功为1 kg水在30过程消耗的功及1kg水在b-0过程消耗的功w2=(h0,-hb)+a(h0-h3)一级抽汽回热循环的热效率即为:wl-w2-%抽汽回热循环中吸热量与朗肯循环相同，没有变化第八章制冷循环逆向卡诺循环最理想的制冷循环是逆向卡诺循环，为卡诺循环的逆 向循环过程。在循环中系统消耗净功W,从冷库中的低温物 体吸热而向温度较高的环境放热q逆向卡诺循环的目的用来制冷，因此，其循环效率即制冷系数为:e _ 丝 _%AS _ T?(T.-TAS T空气压缩制冷循环实际制冷装置并不是按逆向卡诺循环工作的 而是根据制冷装置所采用的工质性质，按不同的 制冷循环工作。空气可用作为制冷装置的工质。冷却器rx-3 I I 2|冷却水t，胀lHt 压气机机 冷藏库 I芍/a i：p-:-At*弋空气压缩制冷装置主要由四个热力设备组成：压气机、冷却器、膨胀机和 冷库换热器。空气压缩制冷装置的理想循环由四个可逆过程组成，即绝热压缩过程1-2、定压放热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压吸热过程4-1。但是，空气压缩制冷循环的吸冷量为空气的显然，其单位质量空气的制 冷量较低，在高制冷量的要求下，还应采用蒸汽压缩式制冷循环，该循 环利用蒸汽的潜热达到制冷的目的，单位公斤工质的制冷量较小，所需 设备可以比起空气压缩制冷循环将大大减小。蒸气压缩制冷循环如采用湿饱和蒸气为工质，可以实现定温吸热和定温放热，从而利用 蒸汽的潜热进行制冷，从而获得较高的制冷量。如图所示，制冷剂蒸汽从蒸发器中吸热后，进入压气机中升压成为 高压、高温的制冷剂过热蒸汽，即12过程；然后进入冷凝器中定压 放热，成为饱和制冷剂液体，即23过程；通过节流阀进行截流，压 力下降，始值不变，成为低温、低压的制冷剂湿蒸汽，即34过程；然后进入蒸发器中定压吸热，进行制冷，即4过程，成为低压饱和 制冷剂蒸汽，进入压气机进行下一个循环。蒸气压缩制冷循环的制冷量为Q1=%-，4压气机消耗的功为W=（用2 _%）蒸气压缩制冷循环的制冷系数为：u _ q?_ 4 一人4W 九2蒸汽喷射制冷循环及吸收式制冷装置该循环中，锅炉、喷射器及水泵相当于压缩机的作用，它们产生 高温、高压的蒸汽，其它与蒸汽压缩式制冷循环相同，因此，此 循环消耗锅炉燃料的热量，而制冷量依然在蒸发器中。吸收式制冷装置在该装置中，蒸汽发 生器、吸收器、调节 阀、泵相当于压缩式 制冷循环中的压缩机，从中产生高温高压 的制冷剂蒸汽，进行 工作。过程中消耗的 热量在蒸汽发生器中 o常用的工作对为澳 化浬-水，水为制冷 剂；氨-水，氨为制 冷剂。wai 1的,人闺，单位为m7 kf&QCWA7 00 k J/k f1.0k J/(k g-K)riwv mf t、s=?*，,、二，乙，:,”a a.一 _ _ _ AaaaM*MV _ 一。z力3y物 堕，运建纯卷喝；黑&%：；网;用W-万与行通4成；，精。：的|：北|叫!瘠一-4-5：.，,-二:一”.9打 iiir irwim/SL，1N*，.=，=.，.”二入，41 I.麻”最痴亘5亘&而ENA岳3而三而后彳昌坳多少噂3；*47 Wm 互中行”11：“!1：”比亚索打12”!：住，,：；匕，?一，,），口，应”“勿d：-_ ,j AM*-d J IB IB)I.，,一)VHIIJ1 k ffLIj*IrLFTiULfH9,qzc 0 I嗯）色厦MB.夕掇，12+农以”，”好打切列“，分”,%a/N W，*M。/考47仁川2部H-4 1；,t：；HII 七；。11%,”秋，见保幺犯9第2盾=，总，“万匿，9涮；!”万必：；忸2跖?：的$第-见，42/。门印瑞出血I也航印品I!郊吟翻熟蜷时嘲胃瞌翻，：但萼理叱望鲤电抑侍通:；“”融in;2005001OOOISOO2000 2200*/(U/k 一、遍空气的力一 d图.W物色丁怔h-&图是根据式(13 B)和式(13 11)绘制而成的见图135和图四、绝热混合过程将状态不同的湿空气气流混合，可得到满足温度及湿度要求的 湿空气。气流绝热混合所得到的湿空气的状态，取决于混合前湿空气各 气流的流量及状态。设混合前湿空气各气流的流量、含湿量及比始分别为4加，qm2,Qmn 4,d?，.，d,禾1 h、,.，hn-而）昆后5f显真.-G的流量、含湿量及比始为d及/1,则根据质量守恒定律，有=Umi+Qm2+4加Qmd=Qmldl 7m2d2+4加（根据热力学第一定律，有q mh=q mh+卷22 A 2+Qmnhn根据混合前湿空气各气流的流量和状态，即可按以上三式确定绝热 混合后湿空气的流量和状态。qmi，d i，hqm2，d2，h2Qm=4 加+Qm2qm，d,h=QmA+Qm2d2Qmh=Qmlhl+Qm2h2THE END