化工熱力學(xué)課件化工專業(yè)本科階段(6)

1、1第六章第六章蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán)蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán) 2本章主要內(nèi)容n6.1 氣體的壓縮過程n6.2 膨脹過程n6.3 蒸汽動力循環(huán)n6.4 制冷循環(huán)過程36.1 氣體的壓縮過程WPdVsWVdp n討論氣體壓縮過程中狀態(tài)變化規(guī)律和以及壓縮過程中所需的功和傳遞的熱氣體的壓縮一般有等溫、絕熱和多變?nèi)N功的計算：1、非流動的情況下，壓縮所需外功（可逆）：2、流動的情況下，理論軸功的計算有兩種方法：按熱力學(xué)第一定律的能量衡算計算，忽略過程動能和位能的變化sWQH該方法適應(yīng)于可逆和不可逆的過程4一、等溫壓縮過程1221PVPVPV 常數(shù) 體系在保持恒溫的情況下，進(jìn)行壓縮，則該過程為等溫壓縮過程1

2、、理想氣體2122112211()00lnlnlnslnlnVVVPVPPVPVSUHSRWPdVRTRTWVdPRTRTQWQW 可逆可逆功：理論軸功：等溫壓縮過程所放出的熱量：或者P2T12P1PSV12P1P22/2/2/2/5等溫過程中，流動非流動過程中理論功和傳遞的熱都相等結(jié)論2、真實(shí)氣體(2)SSSWPdVWVdPQHQT SWT SHQT S (1)真實(shí)氣體理論軸功、可逆功的計算可用狀態(tài)方程對下式積分得到：或者如已知壓縮的初始狀態(tài)，理論軸功可依據(jù)能量平衡方程得到。 W由傳熱：等溫壓縮過程是壓縮過程的理想情況，其耗功最小。6二、絕熱壓縮過程12211( )1.333KKPVTPkT

3、PCCPVkk常數(shù) 為絕熱指數(shù)， k=單原子氣體：k1.667雙原子氣體：k=1.40多原子氣體：體系與環(huán)境之間無熱交換的情況下，進(jìn)行壓縮，則該過程為絕熱壓縮過程。Q=01、理想氣體P2T12P1PSV12P1P22/2/2/2/7112211112211()111 1111()1 11110s1( )1( )s1( )1( )KKKKKKKKkPPkPkPPPKKkPkPSWPdVWVdPPVWPdVPVRTWVdPPVRT可逆可逆可逆絕熱過程中熵不變：可逆功和理論軸功:按和結(jié)合常數(shù)計算可逆功：理論軸功：SWUWH 2、真實(shí)氣體利用熱力學(xué)第一定律：由于Q0則12211( )KKTPTP 終溫

4、：8三、多變壓縮過程mPV常數(shù) 實(shí)際的壓縮過程中，如果壓力和體積的關(guān)系可用P2T12P1PSV12P1P22/2/2/2/表示，則稱為多變壓縮多變壓縮是有規(guī)律壓縮的總稱。10mmkmm 等溫過程絕熱過程等容過程等壓過程91、理想氣體112211112211()111 1111()1 1111s1( )1( )s1( )1( )mmmmmmmmmPPmPkPPPmmmPmPWPdVWVdPPVWPdVPVRTWVdPPVRT可逆可逆可逆功和理論軸功:按和結(jié)合常數(shù)計算可逆功：理論軸功：SQUWQHW 熱量的計算：或者10sssWWWTTT把一定量的氣體，從相同的始態(tài)壓縮到終壓消耗的軸功：（等溫）

5、（多變）（絕熱）終溫：（等溫） （多變）（絕熱）2、真實(shí)氣體按一般的方法計算比較結(jié)論11四、多級壓縮中間冷卻過程多級壓縮中間冷卻過程，就是將氣缸冷卻器氣缸冷卻器氣缸，依次連接起來，使氣體在氣缸里被多次壓縮，而每壓縮一次就經(jīng)過冷卻器冷卻到初溫，然后到下一級壓縮，直到預(yù)期的壓力。2112112211S1 11s1( )( )msmmsmPPPsmmPTPTPSWVdPPV初始壓力為P1, 終壓為P2， 當(dāng)增壓比相等時，耗功最小。增壓比 為壓縮機(jī)的級數(shù)最小理論軸功：終溫：12例6.1工程上要求一壓氣機(jī)每小時提供壓力為40*105Pa的壓縮空氣120kg, 進(jìn)氣壓力為1.013*105Pa ，溫度為2

6、0，此過程為多變壓縮,m=1.2, 如果采用單級壓縮、兩級壓縮，中間冷卻。試計算壓送每千克空氣的理論壓氣功，壓縮機(jī)消耗的功率以及空氣的終溫。解：單級11222111121211 113600( )( )540.9s1( )426.3(/)14.21mmsmsmmmSTPPTPPPmmPGWTTKWPVkJkgNkW 終溫：最小理論軸功：功率：13兩級壓縮：2111211S211 1136006.28( )( )398.2s1( )361.5(/)12.05mmmmmmSPPTTsmmGWTTKWPVkJkgNkW 初始壓力為P1, 終壓為P2， 當(dāng)增壓比相等時，耗功最小。增壓比 終溫：最小理論

7、軸功：功率：146.2 6.2 節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹 n一一. .節(jié)流膨脹過程節(jié)流膨脹過程n高壓流體經(jīng)過節(jié)流閥后迅速膨脹到低壓的過程稱為節(jié)高壓流體經(jīng)過節(jié)流閥后迅速膨脹到低壓的過程稱為節(jié)流膨脹。流膨脹。n1.1.特點(diǎn)：等焓過程特點(diǎn)：等焓過程n由熱力學(xué)第一定律：由熱力學(xué)第一定律： SWQZgcH221 Q=0=0（來不及傳熱），（來不及傳熱）， Ws=0=0（不做功）（不做功）若忽略掉動能、位能的影響若忽略掉動能、位能的影響 H=0=0對于對于H=f（T，P） P發(fā)生變化發(fā)生變化 T也隨之發(fā)生變化也隨之發(fā)生變化15（1 1） 定義式定義式流體節(jié)流時，由于壓力變化而引

8、起的溫度變化，流體節(jié)流時，由于壓力變化而引起的溫度變化，稱為微分節(jié)流效應(yīng)稱為微分節(jié)流效應(yīng) 2. 2. 微分節(jié)流效應(yīng)（焦湯效應(yīng)）微分節(jié)流效應(yīng)（焦湯效應(yīng)）（6-126-12）數(shù)學(xué)式：數(shù)學(xué)式：HJPT節(jié)流過程：節(jié)流過程：dPPHdTTHdHTP0dHPTHTHPHPTH=fH=f（T T，P P）16pPCTH（6-136-13） dpTVTVdTCdHPp0dTPTTVTVPH1PPJTVTVC時，時，故故17HJPTPRTVP0pJCPRTPRT(2)(2)節(jié)流膨脹致冷的可能性節(jié)流膨脹致冷的可能性 對理想氣體對理想氣體=0=0PV=RT V=RT/PPV=RT V=RT/P這說明了理想氣體在這說

9、明了理想氣體在節(jié)流過程中溫度不發(fā)節(jié)流過程中溫度不發(fā)生變化生變化 18HJPT0PTVTV0PTVTV0PTVTV 真實(shí)氣體真實(shí)氣體有三種可能的情況，由定義式知有三種可能的情況，由定義式知當(dāng)當(dāng)J J00時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度也下降時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度也下降致冷致冷當(dāng)當(dāng)J J=0=0時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度不變化時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度不變化當(dāng)當(dāng)J J000J J 000，致冷區(qū)，致冷區(qū)在轉(zhuǎn)化曲線右側(cè)，等在轉(zhuǎn)化曲線右側(cè)，等焓線上，隨焓線上，隨PP，TT，J J 00 Cp0V0 Cp0恒大于零恒大于零. .26 利用積分等熵溫度效應(yīng)利用積分等熵溫度效應(yīng)dpTTTppss211

10、2dpCTVTdpTppppppss2121 (3) (3) 積分等熵溫度效應(yīng)積分等熵溫度效應(yīng)等熵膨脹時，壓力變化為有限值所引起的溫度變化，等熵膨脹時，壓力變化為有限值所引起的溫度變化，稱之。稱之。計算積分等熵溫度效應(yīng)的方法有計算積分等熵溫度效應(yīng)的方法有4 4種：種： 理想氣體的積分等熵溫度效應(yīng)理想氣體的積分等熵溫度效應(yīng)TTS S27 在有在有T-ST-S圖時，圖時，最方便的方法是由最方便的方法是由T-ST-S圖讀取圖讀取TTS SkkppTT11212kkppTT11212111211112112kkkksppTTppTTTT對于理想氣體對于理想氣體絕熱可逆過程絕熱可逆過程 T-ST-S圖法

11、圖法P1P2T1T2TS28 用等焓節(jié)流效應(yīng)計算用等焓節(jié)流效應(yīng)計算pJsCVdpCVdpTpppppJs2121dpVCTTpppHs211若若C Cp p=const=const292.2.不可逆對外做功的絕熱膨脹不可逆對外做功的絕熱膨脹 n對活塞式膨脹機(jī)對活塞式膨脹機(jī) 當(dāng)當(dāng)t t 30 s=0.7t30 s=0.70.750.75n對透平機(jī)對透平機(jī) s=0.8s=0.80.850.85n不可逆對外做功的絕熱膨脹的溫度效應(yīng)介于等熵膨脹不可逆對外做功的絕熱膨脹的溫度效應(yīng)介于等熵膨脹效應(yīng)和節(jié)流膨脹效應(yīng)之間。效應(yīng)和節(jié)流膨脹效應(yīng)之間。 ST122理想功實(shí)際功SRSWWsWsQH2121H-HH-Hs

12、絕熱絕熱 Q=0Q=030三三. .等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較 1220TSP1P21.1.等熵膨脹與氣體的屬性及狀等熵膨脹與氣體的屬性及狀態(tài)無關(guān)，對任何氣體任何狀態(tài)態(tài)無關(guān)，對任何氣體任何狀態(tài)都產(chǎn)生制冷效應(yīng)。都產(chǎn)生制冷效應(yīng)。QOS=H1-H2HTTs12TTTs -TTT12H制冷量：制冷量：QOSQOHQOH=H1-H22.2.313.3.設(shè)備與操作設(shè)備與操作節(jié)流膨脹：簡單，針形閥節(jié)流膨脹：簡單，針形閥等熵膨脹：復(fù)雜，需要低溫潤滑油。等熵膨脹：復(fù)雜，需要低溫潤滑油。4.4.操作條件與運(yùn)行情況操作條件與運(yùn)行情況一般大、中型企業(yè)這兩種都用，小型企業(yè)用節(jié)流膨脹一般大、中型企業(yè)

13、這兩種都用，小型企業(yè)用節(jié)流膨脹這兩種膨脹過程是制冷的依據(jù)，也是氣體液化的依據(jù)。這兩種膨脹過程是制冷的依據(jù)，也是氣體液化的依據(jù)。326.4 6.4 制冷循環(huán)制冷循環(huán) n當(dāng)冷凍溫度大于當(dāng)冷凍溫度大于-100 -100 ，稱普通冷凍。，稱普通冷凍。n小于小于-100 -100 稱深度稱深度冷凍。冷凍。高溫環(huán)境33STTLTH4321正向卡諾循環(huán)：工質(zhì)吸熱溫度大于工質(zhì)放熱溫度。正向卡諾循環(huán)：工質(zhì)吸熱溫度大于工質(zhì)放熱溫度。逆向卡諾循環(huán)：工質(zhì)吸熱溫度小于工質(zhì)放熱溫度。逆向卡諾循環(huán)：工質(zhì)吸熱溫度小于工質(zhì)放熱溫度。 制冷循環(huán)為逆向卡諾循環(huán)制冷循環(huán)為逆向卡諾循環(huán) STTLTH432134透平機(jī)水泵冷凝器鍋爐高溫

14、環(huán)境低溫冷室35二二. .蒸汽壓縮制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷循環(huán) n1.1.工作原理及工作原理及T-ST-S圖圖主要設(shè)備有：主要設(shè)備有：n壓縮機(jī)壓縮機(jī)n冷凝器冷凝器 n膨脹機(jī)（節(jié)流閥）膨脹機(jī)（節(jié)流閥）n蒸發(fā)器蒸發(fā)器四部分組成。四部分組成。在制冷過程中，要涉及到工質(zhì)相變、壓力、沸點(diǎn)等問題在制冷過程中，要涉及到工質(zhì)相變、壓力、沸點(diǎn)等問題 蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器壓縮機(jī)壓縮機(jī)膨脹機(jī)或膨脹機(jī)或節(jié)流閥節(jié)流閥1234QHQL 載冷體載冷體36特點(diǎn)：特點(diǎn)： 傳熱過程可逆?zhèn)鳠徇^程可逆(1)(1)卡諾壓縮制冷循環(huán)卡諾壓縮制冷循環(huán)壓縮、膨脹過程可逆壓縮、膨脹過程可逆由熱力學(xué)第一定律：由熱力學(xué)第一定律： sWQH0H循環(huán)

15、過程循環(huán)過程 WsQ 吸放QQQ）（放1423SSTSSTQHH）（）（吸1441SSTSSTQLL37)(14SSTTQLH）（故：故：)(14SSTTWLHs）（定義：消耗單位功所獲得的冷量。定義：消耗單位功所獲得的冷量。 WsQ吸衡量制冷效果好壞的一個技術(shù)指標(biāo)是制冷系數(shù)。衡量制冷效果好壞的一個技術(shù)指標(biāo)是制冷系數(shù)。卡諾壓縮制冷循環(huán)制冷系數(shù)卡諾壓縮制冷循環(huán)制冷系數(shù) LHLLHLTTTSSTTSSTWsQ4141吸38等溫蒸發(fā)等溫蒸發(fā)等溫冷凝等溫冷凝TS1234T放T吸WS耗功過程：耗功量最小。耗功過程：耗功量最小。實(shí)際過程的耗功量要大于逆向卡諾循環(huán)的耗功量實(shí)際過程的耗功量要大于逆向卡諾循環(huán)的

16、耗功量39制冷系數(shù)與冷卻溫度制冷系數(shù)與冷卻溫度T TH H和載冷體（被冷物質(zhì)）和載冷體（被冷物質(zhì)）T TL L有關(guān)。有關(guān)。若制冷溫度若制冷溫度T TL L（由工藝條件決定）一定，（由工藝條件決定）一定，T TH H，結(jié)論結(jié)論: :若冷卻水（空氣）若冷卻水（空氣）T TH H一定，一定，T TL L，因此要以滿，因此要以滿足工藝條件為依據(jù)。如果工藝條件為足工藝條件為依據(jù)。如果工藝條件為-20-20，一般選取，一般選取T TL L= -25= -25即可性。過冷即可性。過冷55，不能太多。，不能太多。40(2)(2) 實(shí)際壓縮制冷循環(huán)實(shí)際壓縮制冷循環(huán)n實(shí)際壓縮制冷循環(huán)就其循環(huán)所需的設(shè)備來說，完全實(shí)

17、際壓縮制冷循環(huán)就其循環(huán)所需的設(shè)備來說，完全與卡諾壓縮制冷循環(huán)所需要的設(shè)備相同，與卡諾壓縮制冷循環(huán)所需要的設(shè)備相同，n關(guān)鍵在于在循環(huán)的過程中，每一步都不一定是可逆關(guān)鍵在于在循環(huán)的過程中，每一步都不一定是可逆的。的。n它與卡諾壓縮制冷循環(huán)不同處表現(xiàn)在五個方面。它與卡諾壓縮制冷循環(huán)不同處表現(xiàn)在五個方面。 41sWQHHHHss 制冷劑（工質(zhì)）進(jìn)壓縮機(jī)狀態(tài)不同制冷劑（工質(zhì)）進(jìn)壓縮機(jī)狀態(tài)不同卡諾：濕氣卡諾：濕氣實(shí)際：干氣實(shí)際：干氣 壓縮過程不同壓縮過程不同卡諾：等熵過程卡諾：等熵過程實(shí)際：不可逆絕熱過程實(shí)際：不可逆絕熱過程等熵效率：等熵效率： s=s=等熵過程耗功等熵過程耗功/ /實(shí)際過程耗功實(shí)際過程耗

18、功s1s1若若Q=0則則Ws=1 12 222223 333114 44444ST42卡諾：等溫過程卡諾：等溫過程實(shí)際：不可逆過程，沿著等壓線變化。實(shí)際：不可逆過程，沿著等壓線變化。 冷凝過程不同冷凝過程不同 制冷劑出冷凝器狀態(tài)不同制冷劑出冷凝器狀態(tài)不同 卡諾：飽和液體卡諾：飽和液體 實(shí)際：過冷液體實(shí)際：過冷液體 膨脹過程不同膨脹過程不同 卡諾：等熵（膨脹機(jī)）卡諾：等熵（膨脹機(jī)） 實(shí)際：等焓（節(jié)流閥）實(shí)際：等焓（節(jié)流閥） 實(shí)際壓縮制冷循環(huán)：實(shí)際壓縮制冷循環(huán)：1234112341理想壓縮制冷循環(huán)：理想壓縮制冷循環(huán)：12”34”112”34”1卡諾壓縮制冷循環(huán)：卡諾壓縮制冷循環(huán)：12341 123

19、41 1 12 222223 333114 44444ST43T0TTS1234525444蒸發(fā)盤管蒸發(fā)盤管冷凍室冷凍室冷凝盤管冷凝盤管壓縮機(jī)壓縮機(jī)毛細(xì)管毛細(xì)管單級蒸汽壓縮制冷單級蒸汽壓縮制冷452.2.壓縮制冷過程的熱力學(xué)計算壓縮制冷過程的熱力學(xué)計算 410HHq23HHqH12HHWs12410HHHHwqs)(4100HHGGqQ 單位冷凍量：單位冷凍量：1kg1kg制冷劑在循環(huán)過程中所提供的冷量。制冷劑在循環(huán)過程中所提供的冷量。 kJ/kg kJ/kg 冷凝器的單位熱負(fù)荷冷凝器的單位熱負(fù)荷 kJ/kg kJ/kg 單位耗功量單位耗功量 kJ/kg kJ/kg 制冷系數(shù)制冷系數(shù) 冰機(jī)的制

20、冷能力冰機(jī)的制冷能力Q Q0 0 kJ/h kJ/hGG制冷劑循環(huán)量制冷劑循環(huán)量1 12 222223 333114 44444ST4611冷凍噸冷凍噸=1=1* *10103 3* *334.5/24=1.394334.5/24=1.394* *10104 4 kJ/h kJ/h1 1冷凍噸冷凍噸= =每天將每天將273.16K273.16K的的1 1噸水凝結(jié)為同溫度的冰所需取走的熱量。噸水凝結(jié)為同溫度的冰所需取走的熱量。由于由于1kg1kg水凝結(jié)為冰要放出水凝結(jié)為冰要放出334.5 kJ334.5 kJ的熱量的熱量00/qQGHHGqQ 3600/sTGwN00/qQG/0qws制冷劑循環(huán)

21、量制冷劑循環(huán)量kg/h 冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷kJ/hQH是設(shè)計冷凝器的基本依據(jù)。是設(shè)計冷凝器的基本依據(jù)。Kw 壓縮機(jī)的軸功率壓縮機(jī)的軸功率360036000000QqqQNTKw47計算舉例計算舉例n 某壓縮制冷裝置，用某壓縮制冷裝置，用R134a作為制冷劑，蒸發(fā)器作為制冷劑，蒸發(fā)器中的溫度為中的溫度為-25，冷卻器中的壓力為，冷卻器中的壓力為1.0MPa，假定，假定R134a進(jìn)入壓縮機(jī)時為飽和蒸汽，而離開冷凝器時為飽和進(jìn)入壓縮機(jī)時為飽和蒸汽，而離開冷凝器時為飽和液體，壓縮過程按絕熱可逆計算，每小時制冷量液體，壓縮過程按絕熱可逆計算，每小時制冷量Q0為為1.67105kJh-1。n求：

22、（求：（1）所需的制冷劑流率；）所需的制冷劑流率；n（2）制冷系數(shù)。）制冷系數(shù)。nn1點(diǎn)點(diǎn)-25飽和蒸汽飽和蒸汽n查表得查表得H1231.9kJ/kgnS10.9367kJ/(kgK)T0TTS123454849n 2點(diǎn)點(diǎn)P21MPa，S2S10.9367kJ/(kgK)n查表得查表得H2278.7kJ/kgn T0TTS123455051n nn4點(diǎn)點(diǎn)1MPa飽和液體飽和液體n查表得查表得H4104.2kJ/kgn T0TTS123455253n H1231.9kJ/kgH2278.7kJ/kgnH4104.2kJ/kgH5H4T0TTS1234501514231.9104.2127.7/q

23、HHHHkJ kg 5001.67 101308/127.7QGkg hq 21278.7231.946.8/sWHHkJ kg 0127.72.7346.8sqW 543 制冷劑 Refrigerants制冷劑的選擇原則：制冷劑的選擇原則：（1）潛熱要大。）潛熱要大。（2）操作壓力要合適。即冷凝壓力（高壓）不）操作壓力要合適。即冷凝壓力（高壓）不要過高，蒸發(fā)壓力（低壓）不要過低。要過高，蒸發(fā)壓力（低壓）不要過低。（3）化學(xué)穩(wěn)定性、不）化學(xué)穩(wěn)定性、不易燃、不分解、無易燃、不分解、無腐蝕性。腐蝕性。（4）價格）價格低低。（5）冷凍劑對環(huán)境應(yīng)該無公害。）冷凍劑對環(huán)境應(yīng)該無公害。554.4.載冷體的

24、選用載冷體的選用 n工業(yè)上一般選用冷凍鹽水工業(yè)上一般選用冷凍鹽水CaCl2，MgCl2 56三三. . 多級壓縮制冷和復(fù)迭式制冷多級壓縮制冷和復(fù)迭式制冷 n在氨制冷劑中，一般蒸發(fā)溫度低于在氨制冷劑中，一般蒸發(fā)溫度低于-30-30時，時，采用兩級壓縮采用兩級壓縮n低于低于-45-45時，采用三級壓縮時，采用三級壓縮1.1.兩級壓縮制冷循環(huán)兩級壓縮制冷循環(huán) (1) (1) 工作原理及工作原理及T-ST-S圖圖 57低壓蒸發(fā)器低壓蒸發(fā)器高壓蒸發(fā)器高壓蒸發(fā)器冷凝器冷凝器低壓汽缸低壓汽缸高壓汽缸高壓汽缸中間冷卻器中間冷卻器節(jié)流閥節(jié)流閥I節(jié)流閥節(jié)流閥II汽液分離器汽液分離器1223456785812345

25、678STPm 耗功小，節(jié)能耗功小，節(jié)能 制冷率大制冷率大 可同時得到不同可同時得到不同溫度的低溫溫度的低溫 (2) (2)兩級壓縮兩級蒸發(fā)的好處兩級壓縮兩級蒸發(fā)的好處思考一下三級壓縮三級思考一下三級壓縮三級蒸發(fā)的原理圖蒸發(fā)的原理圖 ? ?59四四. .吸收式制冷吸收式制冷 n1.1.吸收式制冷的工作原理吸收式制冷的工作原理 泵泵吸吸收收器器換熱器換熱器解解吸吸器器蒸發(fā)器蒸發(fā)器節(jié)流閥節(jié)流閥QL載冷體載冷體水水低品低品位蒸位蒸汽汽TRQR冷凝器冷凝器QH水水60將吸收式制冷循環(huán)與蒸汽壓縮制冷循環(huán)相將吸收式制冷循環(huán)與蒸汽壓縮制冷循環(huán)相比較，其比較，其不同點(diǎn)不同點(diǎn)僅在于：僅在于：蒸汽壓縮制冷循環(huán)：蒸

26、汽壓縮制冷循環(huán)：壓縮機(jī)（消耗機(jī)械功）壓縮機(jī)（消耗機(jī)械功）吸收式制冷循環(huán)：吸收式制冷循環(huán)：吸收塔，解吸器，換熱器，泵（消耗低品吸收塔，解吸器，換熱器，泵（消耗低品位熱量位熱量） 612.2.評價吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 最大熱力系數(shù)：最大熱力系數(shù)： 低品位蒸汽供熱量制冷量0QQQRLRHRLHLRLTTTTTTQQ用于評價吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是熱力系數(shù)（能量用于評價吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是熱力系數(shù)（能量利用系數(shù)）利用系數(shù)）62高溫高溫環(huán)境環(huán)境低溫低溫環(huán)境環(huán)境熱泵制熱效率QH/WN636.4 6.4 深冷循環(huán)（氣體液化循環(huán)）深冷循環(huán)（氣體液化循環(huán)） n深度冷凍循環(huán)

27、的目的就是獲得低溫度液體。深度冷凍循環(huán)的目的就是獲得低溫度液體。n當(dāng)氣體溫度高于其臨界溫度時，無論加多大的壓力當(dāng)氣體溫度高于其臨界溫度時，無論加多大的壓力都不能使其液化。因此，氣體的臨界溫度越低，所都不能使其液化。因此，氣體的臨界溫度越低，所需要的液化溫度越低。需要的液化溫度越低。n如：氮?dú)馊纾旱獨(dú)?Tc=126.2K(-146.95)Tc=126.2K(-146.95)n 氫氣氫氣 Tc=33.2K(-249.95)Tc=33.2K(-249.95)n利用一次節(jié)流膨脹液化氣體是最簡單的氣體液化循利用一次節(jié)流膨脹液化氣體是最簡單的氣體液化循環(huán)。環(huán)。64 一一. Linde Cycle (. L

28、inde Cycle (林德循環(huán)林德循環(huán)) ) n18951895年德國工程師年德國工程師LindeLinde（林德）首先應(yīng)用此法液化（林德）首先應(yīng)用此法液化空氣，故稱簡單的林德循環(huán)。空氣，故稱簡單的林德循環(huán)。 1.1.工作原理及工作原理及T TS S圖圖 此系統(tǒng)由此系統(tǒng)由壓縮機(jī)壓縮機(jī)冷卻器冷卻器換熱器換熱器節(jié)流閥節(jié)流閥氣液分離器氣液分離器組成組成65121(1-x)kg1kg 氣體天然水3450換熱器節(jié)流閥氣液分離器Xkg產(chǎn)品66這是操作穩(wěn)定時所表示的這是操作穩(wěn)定時所表示的T-ST-S圖。從這一圖示來看，圖。從這一圖示來看，深冷深冷與普通冷凍循環(huán)主要區(qū)別與普通冷凍循環(huán)主要區(qū)別表表現(xiàn)在：現(xiàn)在：

29、普冷普冷：兩個封閉式循環(huán)兩個封閉式循環(huán)。制制冷循環(huán)與被冷物系是兩種物冷循環(huán)與被冷物系是兩種物質(zhì)，彼此獨(dú)立封閉循環(huán)。質(zhì)，彼此獨(dú)立封閉循環(huán)。深冷深冷：制冷循環(huán)與分離或液制冷循環(huán)與分離或液化物質(zhì)是同一種物質(zhì)，且是化物質(zhì)是同一種物質(zhì)，且是不封閉循環(huán)。不封閉循環(huán)。ST123450T4672.2. 熱力學(xué)計算熱力學(xué)計算n以處理以處理1kg1kg氣體為基準(zhǔn)氣體為基準(zhǔn)n（1 1） 氣體液化量（液化率）氣體液化量（液化率）x xn所謂液化率：所謂液化率：1kg1kg被處理的氣體所能產(chǎn)生的液體被處理的氣體所能產(chǎn)生的液體kgkg數(shù)。數(shù)。n取換熱器、節(jié)流閥、氣液分離器為研究體系取換熱器、節(jié)流閥、氣液分離器為研究體系

30、sWQH0sW0Q0H出入HH102Hx-1xHH）（由熱力學(xué)第一定律：由熱力學(xué)第一定律：因體系與環(huán)境無軸功交換，若無冷損失，因體系與環(huán)境無軸功交換，若無冷損失，由體系的能量平衡，則有由體系的能量平衡，則有680121H-HH-Hx （6-266-26）理論液化量理論液化量(6-29) (6-29) 實(shí)際液化量實(shí)際液化量013221H-Hq-q-H-Hx 冷量損失。這是由于氣體液化裝置絕熱不完全，環(huán)冷量損失。這是由于氣體液化裝置絕熱不完全，環(huán)境介質(zhì)熱量傳給低溫設(shè)備而引起的冷量損失。境介質(zhì)熱量傳給低溫設(shè)備而引起的冷量損失。TCx)1 (qp2pCT3q（換熱器不完全交換換熱器不完全交換）低壓氣體

31、平均熱容低壓氣體平均熱容換熱器熱端溫差換熱器熱端溫差6921o1oH-H)H-x(Hq322132o1oq-q-H-Hq-q-)H-x(Hq (2) (2) 制冷量制冷量q qo o在穩(wěn)定操作下，液化在穩(wěn)定操作下，液化xkgxkg氣體所取走的熱量。氣體所取走的熱量。理論制冷量：理論制冷量： 實(shí)際制冷量：實(shí)際制冷量： P P1 1、T T1 1被液化氣體初態(tài)的壓力、溫度被液化氣體初態(tài)的壓力、溫度 P P2 2被液化氣體壓縮后的壓力被液化氣體壓縮后的壓力121pplnRTWs T12T1pplnRTWs（3 3） 功耗功耗WsWs按理想氣體的可逆等溫壓縮按理想氣體的可逆等溫壓縮（6-286-28）理想理想實(shí)際耗功實(shí)際耗功 式中：式中：RR氣體常數(shù)，單位取氣體常數(shù)，單位取kJ/kgkJ/kgK K壓縮機(jī)的等溫壓縮效率，一般按經(jīng)驗(yàn)可取壓縮機(jī)的等溫壓縮效率，一般按經(jīng)驗(yàn)可取0.590.597012T1xpplnxRTxWsWxo1so1s21soWH-HW)H-x(HWH-HWq (4) (4) 比功比功WxWx每液化每液化1kg1kg氣體所消耗的功稱為比功。氣體所消耗的功稱為比功。（5 5） 制冷系數(shù)制冷系數(shù)問題問題: :一次節(jié)流液化循環(huán)比較簡單，但效率很低。目前只有小型氣一次節(jié)流液化循環(huán)比較簡