1、7.3 蒸 汽 動 力 循 環第一頁，共三十六頁。理想化的汽油內燃機循環過程吸氣過程(A-B) 壓縮沖程(B-C絕熱壓縮) 點燃過程(C-D等體過程),做功過程(D-E絕熱膨脹過程) 排氣過程(E-B-A) 第二頁，共三十六頁。鍋爐冷凝器透平水泵Ws，pumpWs，turQHQL1234熱機簡單的工作原理第三頁，共三十六頁。7.3.1 Rankine循環及其熱力學效率郎肯循環理想郎肯循環非理想郎肯循環區別在于：壓縮與膨脹過程的可逆與否。1）理想郎肯循環工作原理：它與卡諾循環的主要區別：第四頁，共三十六頁。A）加熱步驟1-2不是可逆的，水在汽化后繼續加熱，使之成為過熱蒸汽，這樣在進入透平膨脹后不

2、致產生過多的飽和水，并可以提高做功能力。朗肯循環在T-S上是如何表示的：B）冷凝步驟3-4也不是可逆的，該步進行3完全的冷凝，這樣進入水泵時全部是飽和液體水。第五頁，共三十六頁。ASTP1P21243TLTHQHQL65出來的乏氣有三種形式： 過熱蒸汽 飽和蒸汽 、 濕蒸汽注意：在計算軸功時，要根據乏氣的具體形式計算焓值。理想朗肯循環對外作出的凈功應由T-S圖上1-2-3-4-1所示的面積表示。2）非理想郎肯循環第六頁，共三十六頁。3）基本計算：圍繞熱機的計算不外求功、吸熱、效率。各過程的功和熱的效應只等于狀態間焓值的變化。A）1-2是工質加熱過程，加入熱量（WS=0）Q吸=H2-H1B）2-

3、3：是工質絕熱可逆膨脹做功 WS=H=H3-H2C）3-4：是乏氣的冷凝，放出熱量（WS=0）Q放=H4-H3D）4-1：將冷凝水絕熱可逆壓縮，需要軸功（Q=0）常將兩式聯立求狀態1點焓值。E）熱機效率第七頁，共三十六頁。F)汽耗率 SSC(specific steam consumption)G）對非理想朗肯循環-由等熵效率求作出單位凈功所消耗的蒸汽量第八頁，共三十六頁。例：某蒸汽動力循環裝置產生的過熱蒸汽壓力為8600kPa、溫度為500oC。此蒸汽進入透平絕熱膨脹作功，透平排出的乏汽壓力為10kPa。乏汽進入冷凝器全部冷凝成飽和液態水，然后泵入鍋爐。試求： a）理想的郎肯循環的熱效率；

4、b）已知透平和水泵的等熵膨脹效率都為0.75，求實際動力循環的熱效率 c）設計要求實際動力循環輸出的軸功率為80000kw，求蒸汽流量以及鍋爐和冷凝器的傳熱速率。第九頁，共三十六頁。解題要點：1）畫過程的T-S圖2）判斷乏汽的狀態點 Sg大于S3？3）求干度4）求3點的焓值5）求可逆軸功6）求鍋爐吸收的熱量，需確立狀態1的焓值7）求熱機效率8）根據理想軸功和等熵效率，求實際軸功9）根據實際軸功確定3、1點的焓值10）求實際鍋爐吸收的熱和向冷凝器放出的熱11）根據實際設計要求的軸功計算蒸汽的循環流量12）求鍋爐和冷凝器的傳熱速率第十頁，共三十六頁。7.3.2蒸汽參數對熱效率的影響1）提高蒸汽的過

5、熱溫度2）提高蒸汽的壓力,降低乏氣壓力(背壓)：3）采用再熱循環；（提高干度的措施）再熱循環是指工作介質分次加熱，逐級膨脹的循環過程。ASTP1P21243TLTHQHQL65第十一頁，共三十六頁。4）回熱循環預熱鍋爐給水：利用蒸汽動力裝置系統以外的廢熱從本系統中的透平機抽出一部分蒸汽來預熱冷凝水，叫回熱循環。多級回熱：從透平機中抽取幾種不同的壓力的蒸汽來預熱。第十二頁，共三十六頁。7.4 制 冷制 得 Tlow 保 持 100 普通制冷 深冷 第十三頁，共三十六頁。制 冷 的 應 用氣 體 液 化制 冷低 溫 反 應食 品 儲 存結 晶 分 離潤滑油凈化氣 溫 調節第十四頁，共三十六頁。消耗

6、外功型消耗內能型制 冷蒸氣壓縮制冷空氣壓縮制冷蒸汽噴射制冷吸收制冷制 冷 的 常 見 類 型第十五頁，共三十六頁。7.4.1理想的制冷循環：TL,PL,GTH,PH,GTL,PL,濕氣QH冷凝器蒸發器壓縮機膨脹機Ws，QL1234TL,PL,L第十六頁，共三十六頁。ASTP1P21243TLTHQHQL65衡量制冷機效能的參數稱制冷系數，其定義為：在低溫下吸收的熱消耗的凈功QL-制冷量，它表示制冷機的制冷能力第十七頁，共三十六頁。冷凝、冷卻器蒸發器壓縮機節流閥ABCD7.4.2 蒸汽壓縮制冷循環第十八頁，共三十六頁。ASTP1P21243TLTHQHQ0基本計算：1)冷凍量：單位質量工質（制冷

7、劑）在蒸發器中蒸發所吸收的熱量2)壓縮機消耗的軸功：第十九頁，共三十六頁。3)制冷系數：消耗單位數量的功所能獲得的冷凍量4)循環速率：表示制冷劑每小時的循環量，等于總的冷凍能力與冷凍量之比，即Q0冷凍能力，即制冷劑在蒸發器吸收的總熱量q 0表示冷凍量，即單位質量制冷劑在蒸發器中 吸收的熱量第二十頁，共三十六頁。制冷劑所消耗的單位理論功率例：某空調裝置的制冷能力為4.18104KJ.h-1,采用氨蒸汽壓縮制冷循環。夏天室內溫度維持在15，冷卻水溫度為35。蒸發器與冷凝器的傳熱溫差均為5。已知壓縮機的等熵效率為0.8.試求(A)逆卡諾循環的制冷系數；(B)假定壓縮為等熵過程，工質的循環速率、壓縮功

8、率、冷凝器放熱量和制冷系數。(C)壓縮為非等熵過程時的上述各參數。第二十一頁，共三十六頁。第二十二頁，共三十六頁。第二十三頁，共三十六頁。第二十四頁，共三十六頁。第二十五頁，共三十六頁。7.4.3 吸收式制冷循環與蒸汽壓縮的區別：不是靠壓縮氣體變為TH、PH氣體，而是利用低溫熱源（乏氣熱量、余熱、廢熱、不能做功的熱源），使氨水中的氨在較高的壓力下汽化，此時的氨氣較從蒸發器中出的氨氣有較高的PH、TH，這樣，再在冷凝器中冷卻向高溫熱源放熱。工作原理：1234576QLQH1-吸收器2-氨水泵3-解吸器4-減壓閥5-冷凝器6-節流閥7-蒸發器第二十六頁，共三十六頁。優點：利用低溫熱源、余熱、廢熱、

9、太陽能等。吸收式制冷裝置運行的經濟指標稱為熱力系數：Q0吸收式制冷裝置的制冷量Q解吸器中提供的熱量7.4.4 噴射式制冷循環第二十七頁，共三十六頁。工作蒸汽鍋爐供給的壓力較高的水蒸汽拉瓦爾噴管:絕熱膨脹不斷從蒸發器中抽汽蒸發器壓力升高到冷凝壓力ASTP1P21243TLTHQHQ0第二十八頁，共三十六頁。7.4.5提高制冷效率：1）采用多級制冷ASTP1P21243TLTHQHQ065P3第二十九頁，共三十六頁。特點：使用兩種或兩種以上的制冷劑各自構成獨立的制冷循環低溫度級的蒸發器是更低溫度級的冷器2)復迭式制冷目的：為了獲得更低的制冷溫度第三十頁，共三十六頁。3）降低冷凝溫度，提高蒸發溫度，

10、均可提高制冷量提高制冷系數。降低冷凝溫度ASTP1P21243TLT3QHQ0T33P324第三十一頁，共三十六頁。提高蒸發溫度4）降低制冷工質的過冷溫度ASTP1P21243T4QHQ0T44P31STP1P21243QHQ043第三十二頁，共三十六頁。7.4.6熱泵以精餾系統為例：常見精餾塔熱泵的三種形式：熱泵的工作原理與制冷機完全相同，制冷機的工作目的是制冷；熱泵的工作目的是制熱，它是一種節能設備以消耗少量機械能為代價回收里利用低溫熱能，相當于一種能源采掘機，它以消耗一部分高質量的能量（機械能、電能、高溫熱能）為代價，通過熱力循環，把自然環境介質（水、空氣、土壤）中或生產排放的余熱中儲存的能量加以挖掘，進行利用。1）在閉式熱泵流程中：2）開式熱泵A型3）開式熱泵B型第三十三頁，共三十六頁。1）在閉式熱泵流程中：制冷循環介質冷凝器與精餾塔底再沸器結合成一個設備，在這個換熱設備中，塔頂產物放熱冷凝而塔底液體吸熱蒸發。閉式熱泵的特點是塔內物料與制熱循環系統的介質是閉隔的兩者自成系統，無物料上的接觸和溝通。PL TL gP H TH gPL TL L第三十四頁，共三十六頁。2）精餾塔開式熱泵A型：以乙烯為例，塔頂流出為乙烯，而制熱循環中的介質也是乙烯