天津大学化工热力学 第4章热力学基本定律.ppt

深冷循环的作用在于得到低温液体产品，气体既起到制冷剂的作用且本身又是被液化作为产品； Linde循环 Claude循环 4.14 制冷剂和载冷剂的选择 制冷剂的要求 在指定的温度范围内，操作压力和比容合适；冷凝压力不要过高，蒸发压力不要过低，蒸发时比容也不要太大； 汽化潜热（蒸发焓）要可能地大； 临界温度高于环境温度，使放热在两相区；凝固温度要低于下限温度； 传热性能和流动性能要好，即具有高的热导率和低得黏度； 要具有化学稳定性； 要环境友好 * * Carnot 循环 锅炉 W 冷凝、冷却器 泵 透平机 4 3 1 2 Q 3 Q 2 1 4 TH TL W T S 理想的Rankine循环 3 4 2 5 1 T S 6 锅炉 冷凝、冷却器 水泵 透平机 4 3 1 2 Q 过热器 5 6 Ws Wp Q1 Q1:面积1BA4561 A B Q2:面积2BA32 净功WS+WP=Q1-Q2= 面积1234561 理想Rankine循环的热效率 热效率η 定义：工质吸收的热量中转化为净功的分率。 水泵的耗功常可以忽略。 3 4 2 5 1 T S 6 Ws Wp Q1 理想Rankine循环的汽耗率 汽耗率：是指蒸汽动力循环中，输出1KW?h的净功所消耗的蒸汽量。 用SSC（Specific Steam Consumption)表示。 过冷水 过热水蒸气 气液两相共存区 饱和水蒸气 气液两相共存区的热力学性质采用饱和水蒸气表和干度进行计算 使用饱和水蒸气表 使用过冷水表 使用过热水蒸气表 T S 过程分析 3 4 2 5 1 T S 6 T1,p1 等压线 p2 1点：过热水蒸汽表得到H1和S1 3点：饱和水蒸汽表得到H3和S3 7 7点：饱和水蒸汽表得到H7和S7 x2 H4=H3+WP 实际的Rankine循环 3 4 2 5 1 T S 6 4’ 2’ 等熵效率 ： 指膨胀做功过程中，不可逆绝热过程的做功量与可逆过程的做功量之比。 2’点的焓值，进一步计算2‘点的湿度。 例题 某核动力循环如图所示，锅炉从核反应堆吸收热量产生压力为6MPa、温度为350℃的过热蒸汽（点1），过热蒸汽经透平机膨胀做功后于0.008MPa压力下排出（点2），乏气在冷凝器中进行定压放热变为饱和水（点3），然后经泵返回锅炉（点4）完成循环，已知透平机的额定功率为15×104kW，透平机等熵效率为0.75，水泵可以认为是绝热压缩过程 锅炉 冷凝器 水泵 透平机 4 3 1 2 Q 过热器 核反应堆 例题 试求： （1）此循环过程中蒸汽的质量流量； （2）透平机出口乏气的湿度； （3）循环的热效率； 350℃，6MPa 3 4 2 1 T S 2‘ 0.008MPa 提高热效率的措施 过热蒸汽温度T升高，Q增大，但相对来说净功的增加比例更大，即提高了整个循环的热效率。 T增大后，乏气的湿度降低，有利于透平的安全运行。 pH pL 提高平均吸热温度。可以提高循环的热效率 WS:面积1234561 Q1:面积12349a1 变化后：面积1234’756 变化后：面积1234’89a a 增加面积44’894 思考题 分析其他因素如：过热蒸汽压力、乏气压力等对热效率的影响。 习题4-17 计算循环净功、加热量、热效率、汽耗率等。 4.11 制 冷 循 环 制 冷 Tlow －100℃ 普通制冷 深冷 定义：制冷过程是使物系的温度降到低于周围环境温度的过程。 制冷的应用 气 体 液 化 制 冷 低 温 反 应 食 品 储 存 结 晶 分 离 低温精馏 气 温 调节 制冷过程 低温 高温环境 Q 制冷实质 Q 自发 制冷的实质：消耗外功或热能而实现热由低 温传向高温的逆向循环。 代价 (W或者Q) 制冷的常见类型 消耗外功型 消耗热能型 制 冷 蒸汽压缩制冷 空气压缩制冷 蒸汽喷射制冷 吸收制冷 Carnot 循环 Q 锅炉 W 冷凝、冷却器 泵 透平机 4 3 1 2 Q 2 1 4 3 TH TL W T S 逆向 Carnot 循环 冷凝、冷却器 蒸发器 压缩机 膨胀机 1 2 4 3 1 2 3 4 Q放 Q吸 TH TL T S 逆向Carnot 循环的热和功的计算 Qr = T△S 等温 Q放= -TH (S2 – S3)= -TH (S1 – S4)（1） Q吸= TL (S1 – S4) （2） △U = 0 (1) (2) W = (TH – TL )(S1 – S4) W = △U- Q = 0 - (Q放+ Q吸) T 1 2 3 4 S Q放 Q吸 TH TL 逆向Carnot 循环特点 = f (TH, TL) 与制