第6章_流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué)原理及應(yīng)用2

1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 氣體的壓縮與膨脹過程 氣體的壓縮 對(duì)于穩(wěn)流過程，壓縮過程的理論軸功計(jì)算可用 可用于任何介質(zhì)的可逆和不可逆過程。 實(shí)際壓縮過程都是不可逆過程，壓縮所需要的功WS，肯定要比可逆軸功WS,rev大，這部分損失功是由流體的流動(dòng)過程損耗和機(jī)械傳動(dòng)部分的損耗所造成的。 QHWs化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 氣體的膨脹膨脹過程和壓縮過程熱和功的計(jì)算的基本原理是一樣的。兩個(gè)典型的膨脹過程。絕熱節(jié)流膨脹 當(dāng)氣體在管道流動(dòng)時(shí)，遇到一節(jié)流元件，如閥門、孔板等，由于局部阻力，使氣體壓力顯著降低，稱為節(jié)流現(xiàn)象。由于過程進(jìn)行得很快，可以認(rèn)為是絕熱的，即Q = 0且不對(duì)外作功，即Ws

2、= 0。根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式，絕熱節(jié)流過程絕熱節(jié)流過程是等焓過程。節(jié)流時(shí)存在摩擦阻力損耗，故節(jié)流過程是不可逆過程，節(jié)流后熵值一定增加。流體節(jié)流時(shí)，由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)。0H化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 微分節(jié)流效應(yīng)系數(shù)，以J表示，由熱力學(xué)基本關(guān)系式可知，J可以從P-V-T關(guān)系和CP性質(zhì)來計(jì)算理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變 ，J=0 J 0 節(jié)流后溫度降低稱冷效應(yīng)；J =0 節(jié)流后溫度不變稱零效應(yīng)；J 0，T0， SSPTPPSCTVT0PTVS 0任何氣體在任何條件下，進(jìn)行等熵膨脹，氣體溫度必任何氣體在任何條件下，進(jìn)行等熵膨脹，氣體溫度必定是降低的，總是得到制冷效應(yīng)定是

3、降低的，總是得到制冷效應(yīng)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 壓力變化所引起溫度變化稱積分等熵膨脹效應(yīng)T S為 等熵膨脹過程也可在TS圖上表示出來，如圖6-5，膨脹前的狀態(tài)為1（T1,P1）由此點(diǎn)沿等熵線（作垂線）與膨脹后的壓力P2的等壓線相交，即為膨脹后的狀態(tài)點(diǎn)2（T2，P2）。等熵膨脹的積分溫度效應(yīng)TS = T2 - T1，即可由T-S圖直接讀出。 等熵膨脹的冷凍量要比節(jié)流膨脹的冷凍量大，所超過的數(shù)值相當(dāng)于等熵膨脹對(duì)外所做的軸功。同樣的壓力差，產(chǎn)生的溫度降比節(jié)流膨脹為大 實(shí)際對(duì)外作功的絕熱膨脹并不是可逆的，不是等熵過程，而是向著熵增大的方向進(jìn)行，它界于等焓和等熵膨脹之間。實(shí)際膨脹機(jī)所作的軸功

4、小于可逆膨脹所作的軸功。 dPTTTPPSS2112化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 從溫度降、冷凍量和回收軸功來說，做外功的絕熱膨脹要比節(jié)流膨脹優(yōu)越。但絕熱節(jié)流膨脹的好處，它所需的設(shè)備很簡(jiǎn)單，只需一個(gè)節(jié)流閥，便于調(diào)節(jié)且可直接得到液體。工業(yè)和民用設(shè)備多采用節(jié)流膨脹?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 動(dòng)力循環(huán)Power 朗肯循環(huán)（Rankine Cycle） 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)由鍋爐、過熱器、透平、冷凝器和冷凝水泵所組成。液體水進(jìn)入鍋爐，吸收燃料燃燒時(shí)所放出的熱量升溫至沸點(diǎn)（12），氣化為蒸汽（23），為了進(jìn)一步利用高溫?zé)崮埽岣哒羝麥囟?，將飽和蒸汽通入過熱器變成過熱蒸汽（34），然后進(jìn)透平膨脹機(jī)

5、作功（45）。為了盡可能地降低透平出口壓力以產(chǎn)生較多的功，將膨脹后的乏氣引入冷凝器中用冷卻水移走熱量，使其在較低的溫度下冷凝（56），冷凝水用泵升壓（61）后再送回鍋爐。如此不斷地重復(fù)進(jìn)行，構(gòu)成對(duì)外連續(xù)作功的蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)，也稱為朗肯循環(huán)。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 4 透平機(jī) 過熱器 3 2 鍋爐 1 6 冷凝器 5 水泵 (a) T 8 6 S 7 5 P1 P2 1 2 2 3 4 (b) 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 若不考慮實(shí)際循環(huán)過程中的流動(dòng)阻力、摩擦、渦流和散熱等不可逆因素，則循環(huán)中的加熱和冷凝過程在T-S圖上可表示為等壓過程，蒸汽的膨脹和冷凝水的升壓可表示為等熵過

6、程。這樣的循環(huán)又稱 為 理 想 朗 肯 循 環(huán) ， 如 圖 6 - 6 ( b ) 所 示 的1234561循環(huán)。 對(duì)理想朗肯循環(huán)的各個(gè)過程，應(yīng)用穩(wěn)流系統(tǒng)能量方程式，可以算出在各個(gè)過程中流體與外界交換的熱和功。計(jì)算時(shí)忽略位能和動(dòng)能的變化。 1234是流體(工質(zhì))在鍋爐中被等壓加熱汽化成為過熱蒸汽的過程，加入的熱量 45表示過熱蒸汽在透平中的可逆絕熱膨脹過程，對(duì)外所做軸功可由膨脹前、后水蒸汽的焓值求出。14HHQ化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 56是乏氣的冷凝過程，放熱量61是將冷凝水通過水泵由P2升壓至P1的可逆絕熱壓縮(等熵壓縮)過程，需要消耗的功 把水看作是不可壓縮的 液體水的比容較小，

7、即使壓差很大，此項(xiàng)功耗也很小，可以忽略不計(jì)，故在T-S圖上的6和1兩點(diǎn)是非常接近的。 工質(zhì)通過循環(huán)作出的凈功WN為54HHHWs560HHQ)(61HHHWP)()(21612PPVHHWlOHP 456154HHHHHHWWWPSN所吸收的凈熱為(Q + Q0)，經(jīng)過一次循環(huán)后，狀態(tài)函數(shù)H = 0,按穩(wěn)流過程熱力學(xué)第一定律，Q + Q0 = WN，吸收的凈熱和作出的凈功是相等的。 評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力裝置的重要指標(biāo) 循環(huán)的熱效率，即熱源供給的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的分率汽耗率 作出單位量?jī)艄λ牡恼羝?，用SSC(Specific Steam Consumption)表示。 1454146145HHHH

8、HHHHHHQWN11136001hkWkgWkJkgWSSCNN以上各式計(jì)算時(shí)所需要的焓值由附錄C的水蒸汽表查得。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 實(shí)際裝置的熱效率肯定要比理想朗肯循環(huán)為低，反之實(shí)際的汽耗率則較高。理想朗肯循環(huán)中，冷凝水升壓過程在T-S圖上是等熵，實(shí)際過程是不可逆的，絕熱壓縮時(shí)熵值增加，故6-1線應(yīng)當(dāng)是偏向右上方的斜線，而不是直線。不過由于點(diǎn)6和1本來就非常接近，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可不考慮這種影響，常將這兩點(diǎn)看作是重合的。 蒸汽通過透平機(jī)的絕熱膨脹實(shí)際上不等熵的，而是向著熵增加的方向偏移，用4-7線表示。 蒸汽通過透平機(jī)膨脹,實(shí)際做出的功應(yīng)為H4-H7,顯然它小于等熵膨脹的功H4

9、-H5。兩者之比稱為透平機(jī)的等熵膨脹效率或稱相對(duì)內(nèi)部效率，用s表示。5474HHHHS化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 朗肯循環(huán)的改進(jìn) 可逆過程熱力學(xué)效率最高。在卡諾循環(huán)中，工質(zhì)在高溫?zé)嵩吹臏囟认挛鼰?，在低溫?zé)嵩吹臏囟认路艧?溫差無限小)，都是可逆過程。但在朗肯循環(huán)中，吸熱和排熱則是在有一定溫差情況下的不可逆過程。整個(gè)吸熱過程的平均溫度與高溫燃?xì)獾臏囟认嗖詈艽?，因此要想提高朗肯循環(huán)的熱效率，主要在于減小這兩者之間的溫度差，就必須設(shè)法提高工質(zhì)在吸熱過程中的溫度。1. 提高蒸汽的過熱溫度 在相同的蒸汽壓力下，提高蒸汽的過熱溫度時(shí)，可使平均吸熱溫度相應(yīng)地提高。由圖6-7 可見，功的面積隨過熱溫度的升

10、高而增大，循環(huán)熱效率隨之提高，當(dāng)然汽耗率也會(huì)下降。同時(shí)乏氣的干度增加，使透平機(jī)的相對(duì)內(nèi)部效率也可提高。但是蒸汽的最高溫度受到金屬材料性能的限制，不能無限地提高，一般過熱蒸汽的最高溫度以不超873K為宜。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 2. 提高蒸汽的壓力 水的沸騰溫度隨著蒸汽壓力的增高而升高，故在保持相同的蒸汽過熱溫度時(shí)，提高水蒸汽壓力，平均吸熱溫度也會(huì)相應(yīng)提高。從圖6-8可以看出，當(dāng)蒸汽壓力提高時(shí)，熱效率提高，而汽耗率下降。但是隨著壓力的提高，乏汽的干度下降，即濕含量增加，因而會(huì)引起透平機(jī)相對(duì)內(nèi)部效率的降低，還會(huì)使透平中最后幾級(jí)的葉片受到磨蝕，縮短壽命。乏汽的干度一般不應(yīng)低于0.88。另

11、外，蒸汽壓力的提高，不能超過水的臨界壓力(PC = 22.064MPa)，而且設(shè)備制造費(fèi)用也會(huì)大幅上升。這都是不利的方面。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 3.采用再熱循環(huán) 再熱循環(huán)是使高壓的過熱蒸汽在高壓透平中先膨脹到某一中間壓力(一般取再熱壓力為新汽壓力的2025%)，然后全部引入鍋爐中特設(shè)的再熱器進(jìn)行加熱，升高了溫度的蒸汽，進(jìn)入低壓透平再膨脹到一定的排氣壓力，這樣就可以避免乏氣濕含量過高的缺點(diǎn)。如圖6-9所示，高壓蒸汽由狀態(tài)點(diǎn)4等熵膨脹到某一中間壓力時(shí)的飽和狀態(tài)點(diǎn)4(膨脹后的狀態(tài)點(diǎn)也可以在過熱區(qū)),作出功。飽和蒸汽在再熱器中吸收熱量后升高溫度，其狀態(tài)沿等壓線由4變至5(再熱溫度與新汽溫

12、度可以相同，也可以不同)，最后再等熵膨脹到一定排氣壓力時(shí)的濕蒸汽狀態(tài)6，又做出功?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 制冷循環(huán)使物系的溫度降到低于周圍環(huán)境物質(zhì)(如大氣)的溫度的過程稱為制冷過程。 本節(jié)重點(diǎn)介紹蒸汽壓縮制冷, 其他制冷原理作簡(jiǎn)要的介紹。蒸汽壓縮制冷循環(huán) 逆卡諾循環(huán) 制冷循環(huán)就是逆方向的熱機(jī)循環(huán)。理想制冷循環(huán)(可逆制冷)即為逆卡諾循環(huán)。由四個(gè)可逆過程構(gòu)成, 下圖是逆向卡諾循環(huán)的示意圖和T-S圖。其中 1-2：絕熱可逆壓縮, 從T1升溫至T2，等熵過程，消耗外功； 2-3：等溫可逆放熱； 3-4：絕熱可逆膨脹，從T2降溫至T1，等熵過程，對(duì)外作功。 4-1；等溫可逆吸熱， 逆卡諾循環(huán)中

13、，功和熱的關(guān)系和正向循環(huán)一樣,不過符號(hào)相反，凈功和凈熱符號(hào)都是負(fù)的。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n Q2 3 冷凝器 2 膨脹機(jī) 壓縮機(jī) 4 蒸發(fā)器 1 Q0 圖 6- 10 逆卡諾循環(huán)示意圖及 T-S 圖 T P2 T2 P1 T1 S 2 3 4 1 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 循環(huán)放熱量 循環(huán)吸熱量 循環(huán)的H = O，故循環(huán)所做的功凈功為說明制冷循環(huán)需要消耗外功。衡量制冷效率的參數(shù)稱為制冷系數(shù)，其定義為是制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于逆卡諾循環(huán) 2322SSTQ4110SSTQ4121322120SSTTSSTTQQQWN0,4121NWSSTTNWQ0消耗的凈功從低溫物體吸收的

14、熱量12141214110TTTSSTTSSTWQN卡化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 上式表明，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)溫度的函數(shù)，與工質(zhì)無關(guān)。在兩個(gè)溫度之間操作的任何制冷循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最大，任何實(shí)際循環(huán)的制冷系數(shù)都要比卡小。單級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán) 單級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán)的示意流程如下圖。 蒸汽壓縮制冷循環(huán)是由：低壓蒸汽的壓縮，高壓蒸汽的冷卻冷凝，高壓液體的節(jié)流膨脹和濕蒸汽的定壓蒸發(fā)這四步構(gòu)成。制冷循環(huán)中所用的在低溫下吸熱和高溫下排熱的工作物質(zhì)(簡(jiǎn)稱工質(zhì))稱為制冷劑。 理想的逆卡諾循環(huán)的限制：運(yùn)行在濕蒸汽區(qū)域壓縮和膨脹會(huì)在壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的氣缸中形成液滴，產(chǎn)生“液擊” ，容易損

15、壞機(jī)器；氣缸里的液滴的迅速蒸發(fā)會(huì)使壓縮機(jī)的有效容積減少。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n (a)示意圖蒸發(fā)器341冷凝器2Q壓縮機(jī)節(jié)流閥q0(b) T-S圖431TSP2P1TT0234化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 實(shí)際冷凍循環(huán)的T-S圖的特點(diǎn)： 絕熱可逆壓縮過程12在過熱蒸汽區(qū)，即等熵過程,S1=S2; 絕熱可逆膨脹過程34用簡(jiǎn)單的節(jié)流閥進(jìn)行，絕熱節(jié)流膨脹，即等焓過程,H3 = H4。 等壓過冷過程33，增加冷凍量。 對(duì)蒸發(fā)器應(yīng)用穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式，計(jì)算單位重量制冷劑的制冷量q0 制冷劑的“制冷能力”為Q0 kJ.h-1，制冷劑的循環(huán)量為： 410HHq00qQG 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工

16、業(yè)出版社 n 壓縮每單位重量冷凍劑，壓縮機(jī)所消耗的功為： 制冷機(jī)的制冷系數(shù)為 制冷機(jī)所消耗的理論功率為 常用制冷劑的壓焓圖(P-H圖)見附錄D。計(jì)算中所需的各狀態(tài)點(diǎn)的焓、熵值可直接由圖查出。 12HHWS123112410HHHHHHHHWqSSTGWN化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 多級(jí)壓縮制冷循環(huán) 要獲得較低的溫度，則工質(zhì)蒸發(fā)壓力較低，壓縮比就要增大，單級(jí)壓縮顯然不經(jīng)濟(jì)的。工業(yè)上，采用多級(jí)壓縮。氨作冷凍劑時(shí),若蒸發(fā)溫度248208K時(shí)，采用二級(jí)壓縮制冷循環(huán)，氨蒸發(fā)溫度低于208K，則采用三級(jí)壓縮制冷循環(huán)。 多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)：通常與多級(jí)膨脹結(jié)合，級(jí)間用冷卻水或依靠冷凍劑蒸發(fā)作為中間冷卻，此時(shí)

17、蒸汽容積減小，進(jìn)一步壓縮蒸汽所需要的功也因而減小。多級(jí)壓縮制冷循環(huán)不僅可以降低功耗，并能獲得多種不同的冷凍溫度。每級(jí)壓縮比的減小，降低了被壓縮蒸汽的過熱溫度，這就改善了壓縮機(jī)的潤(rùn)滑和工作條件。 常用的二級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán)的流程圖及T-S圖見圖6-12(其中1是高壓壓縮機(jī)；2是冷凝器；3是高壓節(jié)流閥；4是中間預(yù)冷器；5是高壓蒸發(fā)器； 6是低壓節(jié)流閥；7是低壓蒸發(fā)器；8是低壓壓縮機(jī)；9是水冷卻器)。低壓蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的壓力為P02，溫度為T02(T-S圖上狀態(tài)點(diǎn)1)的干飽和蒸汽被低壓壓縮機(jī)氣缸吸入，壓縮至中間壓力P01(狀態(tài)點(diǎn)2)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 過熱的蒸汽即在此壓力下被水冷卻至2

18、，而后借在中間預(yù)冷器內(nèi)部分冷凍劑的蒸發(fā)冷至溫度T01(點(diǎn)3)。高壓壓縮機(jī)氣缸吸入的是下述三種冷凍劑蒸汽的混合物，由低壓壓縮機(jī)來的蒸汽；中間制冷時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽；通過節(jié)流閥3在中間預(yù)冷器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽。 混合蒸汽在高壓壓縮機(jī)內(nèi)壓縮至狀態(tài)點(diǎn)4，此過熱蒸汽在冷凝器中冷卻(至狀態(tài)點(diǎn)5)和冷凝成液態(tài)(點(diǎn)6)，并可過冷(至點(diǎn)7)。液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流到壓力P01及溫度T01(點(diǎn)8)進(jìn)入中間預(yù)冷器。部分制冷劑在中壓蒸發(fā)器制冷，另一部分經(jīng)節(jié)流閥6節(jié)流(點(diǎn)910)進(jìn)入低壓蒸發(fā)器制冷?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 1 9 8 2 4 7 5 3 6 圖 6- 12兩級(jí)蒸汽壓縮制冷流程圖及 T-S 圖 化學(xué)工業(yè)出

19、版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 吸收制冷循環(huán)原理介紹 蒸汽壓縮制冷循環(huán)需要的外功是通過壓縮機(jī)來提供的，壓縮機(jī)的電能又可通過熱機(jī)來獲得，即制冷循環(huán)所需要的功最終可來自高溫蒸汽的熱能。直接利用熱能作為制冷循環(huán)能量是可能的。吸收制冷就是直接利用熱能制冷的冷凍循環(huán)。 吸收制冷是通過工質(zhì)的吸收和精餾來完成循環(huán)過程。常用液體工質(zhì)，如氨水溶液或溴化鋰溶液。前者稱為氨吸收制冷，用于低溫系統(tǒng)，使用溫度一般為228K(-45)以上；后者稱為溴化鋰吸收制冷，用于大型中央空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用溫度一般在278K(5)以上。 吸收制冷的特點(diǎn)：直接利用熱能制冷,且所需熱源溫度較低, 可充分利用低品位熱能?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社

20、 n 吸收制冷是利用二元溶液中二組分蒸汽壓不同來進(jìn)行的。 制冷劑：揮發(fā)性大(蒸汽壓高)的組分，如氨吸收制冷所用工質(zhì)為氨，汽化潛熱大。 吸收劑：揮發(fā)性小(蒸汽壓低)的組分，如氨吸收制冷的水用作吸收劑。氨吸收制冷循環(huán)示意圖如下。 c a 蒸發(fā)器 d b 節(jié)流閥 Q Q c 冷凝器 b d 再生器 e 吸收器 e f 換熱器 f Q a g 泵 g Q 圖 6- 13 氨吸收制冷循環(huán)示意圖 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 整個(gè)循環(huán)由冷凝，節(jié)流后蒸發(fā)，吸收及精餾過程所組成。吸熱蒸發(fā)后的氣氨用稀氨水吸收成濃氨水溶液，然后在再生器中借精餾將氨分離，再用冷卻水冷卻冷凝成液氨，供循環(huán)使用。 蒸汽壓縮制冷與氨

21、吸收制冷不同之處在于：氨吸收制冷循環(huán)中的吸收器和再生器代替了蒸汽壓縮制冷的壓縮機(jī)。虛線左側(cè)相當(dāng)于一臺(tái)熱機(jī)，因?yàn)樗瑯邮窃凇案邷亍睙嵩次鼰幔ㄕ舭彼虻蜏乩鋮s水排出熱量（吸收塔，有冷卻水）。 吸收制冷循環(huán)的理論計(jì)算這里不作介紹。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 氣體的液化 利用制冷循環(huán)獲得低于173K的低溫稱為深度冷凍（深冷）。工業(yè)上常用深冷技術(shù)使低沸點(diǎn)氣體冷到其臨界溫度以下，使之液化，再通過精餾或部分冷凝分離或提純。氧氣、氮?dú)獾染褪峭ㄟ^空氣的液化分離得到的。 深度冷凍和普通冷凍（中冷或淺冷）僅有冷凍溫度的差別，工作原理是相同的。膨脹過程除使用膨脹閥外還常常使用膨脹機(jī)；膨脹以前要預(yù)冷到相當(dāng)?shù)?/p>

22、的溫度。 林德（Linde）氣體液化裝置是一種典型的深度冷凍裝置，工質(zhì)（即被液化的氣體）進(jìn)行的制冷循環(huán)稱為林德循環(huán)。1. 工作原理 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 林德氣體液化裝置示意圖和循環(huán)示意圖如下。氣體從狀態(tài)1（P1，T1）經(jīng)多級(jí)壓縮而壓力增加到P2，同時(shí)經(jīng)冷卻器使其溫度恢復(fù)到初始溫度T1。狀態(tài)2（P2，T1）的氣體再經(jīng)過換熱器預(yù)冷到相當(dāng)?shù)偷臏囟龋顟B(tài)3），經(jīng)節(jié)流閥膨脹（等焓膨脹）到蒸發(fā)溫度T0的濕蒸汽區(qū)（狀態(tài)4），經(jīng)氣液分離器將液體（飽和液體）分離出去，分離后的干飽和蒸汽則送到換熱器去預(yù)冷新來的高壓氣體，而其本身被加熱到原來狀態(tài)1，它和補(bǔ)充的氣體再進(jìn)入壓縮機(jī)。2.氣體的液化量 以1k

23、g氣體為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)液化量為x kg，裝置的冷凍量q。kJkg-1)Hx(Hq010化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 壓縮機(jī) 冷卻器 2 1 1-x 換熱器 x 3 節(jié)流筏 4 6 分離器 5 x 圖 6-14 林德氣體液化裝置及其循環(huán)圖 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 式中H1在初溫T1及壓力P1下氣體焓； H0在液化溫度T0下飽和液體的焓，即H5。 對(duì)裝置圖虛線框的部分，進(jìn)行熱量衡算。其中進(jìn)入的氣體是1kg狀態(tài)2的高壓氣體，分離出去x kg狀態(tài)5的飽和液體，另外循環(huán)返回壓氣機(jī)的（1-x ）kg狀態(tài)1的低壓氣體，其熱量平衡式如下： 1H2=xH0+(1-x)H1即為所要求的液化量，其中H2是溫度為T1和壓力為P2，即狀態(tài)2的氣體的焓，kJkg-1。3壓縮機(jī)功耗 冷凍裝置功的消耗是多級(jí)壓氣機(jī)的壓氣功W，通常為簡(jiǎn)便起見，W可按理想氣體的等溫壓縮過程計(jì)算，而除以等溫壓縮效率T，即0121HHHHx210HHq化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 式中：T等溫壓縮效率，一般取0.6左右；121ln1PPRTWT化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 熱泵 自然界蘊(yùn)藏著巨大的能量，但熱量的溫度水平比人們所需要的低，難以直接利用。 熱泵的工作原理與制冷機(jī)完全相同。熱泵是一組進(jìn)行熱力循環(huán)的設(shè)備，它將低溫?zé)岵粩嗟剌斔偷礁邷匚矬w中。它