注化化工熱力學(xué)輔導(dǎo)part3

1、化工熱力學(xué)課程第化工熱力學(xué)課程第3次輔導(dǎo)次輔導(dǎo)熱力學(xué)第一、第二定律及其工程應(yīng)用含蓋教材內(nèi)容：含蓋教材內(nèi)容：第第6章章 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用第第7章章 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用第第8章章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)約占教學(xué)內(nèi)容約占教學(xué)內(nèi)容的的35%份量份量各章的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容分述如下：各章的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容分述如下：u知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律軸功的計(jì)算軸功的計(jì)算可逆過程及等熵膨脹可逆過程及等熵膨脹氣體壓縮與膨脹過程熱力學(xué)分析氣體壓縮與膨脹過程熱力學(xué)分析u重要內(nèi)容重要內(nèi)容第第6章章

2、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律能量守恒與轉(zhuǎn)換能量守恒與轉(zhuǎn)換一切物質(zhì)都具有能量，能量是物質(zhì)固有的特性。一切物質(zhì)都具有能量，能量是物質(zhì)固有的特性。通常，能量可分為兩大類：通常，能量可分為兩大類：一類一類是系統(tǒng)蓄積的能是系統(tǒng)蓄積的能量，如動(dòng)能、勢(shì)能和熱力學(xué)能，它們都是系統(tǒng)狀量，如動(dòng)能、勢(shì)能和熱力學(xué)能，它們都是系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。態(tài)的函數(shù)。另一類另一類是過程中系統(tǒng)和環(huán)境傳遞的能是過程中系統(tǒng)和環(huán)境傳遞的能量，常見有功和熱量，它們就不是狀態(tài)函數(shù)，而量，常見有功和熱量，它們就不是狀態(tài)函數(shù)，而與過程有關(guān)。與過程有關(guān)。熱量熱量是因?yàn)闇囟炔顒e引起的能量傳

3、是因?yàn)闇囟炔顒e引起的能量傳遞，而遞，而做功做功是由勢(shì)差引起的能量傳遞。因此，熱是由勢(shì)差引起的能量傳遞。因此，熱和功是兩種本質(zhì)不同且與過程傳遞方式有關(guān)的能和功是兩種本質(zhì)不同且與過程傳遞方式有關(guān)的能量形式。量形式。能量的形式不同，但是可以相互轉(zhuǎn)化或傳遞，在能量的形式不同，但是可以相互轉(zhuǎn)化或傳遞，在轉(zhuǎn)化或傳遞的過程中，能量的數(shù)量是守桓的，這轉(zhuǎn)化或傳遞的過程中，能量的數(shù)量是守桓的，這就是熱力學(xué)第一定律，即就是熱力學(xué)第一定律，即能量轉(zhuǎn)化和守恒原理能量轉(zhuǎn)化和守恒原理。系統(tǒng)在過程前后的能量變換系統(tǒng)在過程前后的能量變換E應(yīng)與系統(tǒng)在該過程應(yīng)與系統(tǒng)在該過程中傳遞的熱量中傳遞的熱量Q與功與功W相等。相等。Q：系統(tǒng)吸

4、熱為正值，放熱為負(fù)值；：系統(tǒng)吸熱為正值，放熱為負(fù)值；W：系統(tǒng)得功為負(fù)值正值，對(duì)環(huán)境做功為。：系統(tǒng)得功為負(fù)值正值，對(duì)環(huán)境做功為。EQWu在閉系非流動(dòng)過程中的熱力學(xué)第一定律：在閉系非流動(dòng)過程中的熱力學(xué)第一定律：UQWu穩(wěn)態(tài)流動(dòng)體系的能量平衡方程穩(wěn)態(tài)流動(dòng)體系的能量平衡方程流動(dòng)功包含在焓中流動(dòng)功包含在焓中軸功軸功2s2uHg zQW 使用上式時(shí)要注意單位必須一致。按照使用上式時(shí)要注意單位必須一致。按照SI單單位制，每一項(xiàng)的單位為位制，每一項(xiàng)的單位為 Jkg-1。動(dòng)能和位能的。動(dòng)能和位能的單位為：?jiǎn)挝粸椋?222mkg mN mJskg skgkg可逆條件下的軸功可逆條件下的軸功對(duì)于液體，在積分時(shí)一般可

5、將對(duì)于液體，在積分時(shí)一般可將V當(dāng)作常數(shù)。當(dāng)作常數(shù)。對(duì)于氣體怎么辦？對(duì)于氣體怎么辦？對(duì)于理想氣體的等溫過程對(duì)于理想氣體的等溫過程RTVp21RdppWV p2R1lnpWRTp左式只適用于理想氣體等溫過程左式只適用于理想氣體等溫過程一些常見的屬于穩(wěn)流體系的裝置一些常見的屬于穩(wěn)流體系的裝置噴嘴噴嘴擴(kuò)壓管擴(kuò)壓管節(jié)流閥節(jié)流閥透平機(jī)透平機(jī)壓縮機(jī)壓縮機(jī)混合裝置混合裝置換熱裝置換熱裝置u噴嘴與擴(kuò)壓管噴嘴與擴(kuò)壓管2212212uuHH202uH或或u透平機(jī)和壓縮機(jī)透平機(jī)和壓縮機(jī)sWH u節(jié)流閥節(jié)流閥0Hu混合器混合器0Hu換熱器換熱器QH u管路和流體輸送管路和流體輸送sHg zQW uBernulli 方程

6、方程實(shí)際流體的流動(dòng)過程存在摩擦損耗，意味機(jī)實(shí)際流體的流動(dòng)過程存在摩擦損耗，意味機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)能，有摩擦損耗，則：械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)能，有摩擦損耗，則：對(duì)于無熱、無軸功交換、無摩擦粘性力對(duì)于無熱、無軸功交換、無摩擦粘性力的不可壓縮流體的穩(wěn)流過程的不可壓縮流體的穩(wěn)流過程/HUpVpUV p 202pug z 則：則：202fpug zh u知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的定性表述熱力學(xué)第二定律的定性表述敞開系統(tǒng)的熵衡算方程敞開系統(tǒng)的熵衡算方程熵衡算在化工單元過程分析中的應(yīng)用熵衡算在化工單元過程分析中的應(yīng)用理想功、損失功和過程的不可逆性理想功、損失功和過程的不可逆性u(píng)重要內(nèi)容重要內(nèi)容第第7章章 熱

7、力學(xué)第二定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用 有效能的計(jì)算有效能的計(jì)算有效能在化工能量分析中的應(yīng)用及合理用有效能在化工能量分析中的應(yīng)用及合理用能準(zhǔn)則能準(zhǔn)則 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律說明過程按照熱力學(xué)第二定律說明過程按照特定特定方向，而不是方向，而不是按照任意方向進(jìn)行。按照任意方向進(jìn)行。 自然界中的物理過程能夠自然界中的物理過程能夠自發(fā)地自發(fā)地向平衡方向進(jìn)行向平衡方向進(jìn)行Clausius說法：說法：熱不可能自動(dòng)從低溫物體傳給高熱不可能自動(dòng)從低溫物體傳給高溫物體。溫物體。熱傳導(dǎo)過程的不可逆性熱傳導(dǎo)過程的不可逆性熱流方向熱流方向。Kelvin說法：說法：不可能從單一熱源吸熱使之完全不

8、可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬牟豢赡嫘怨D(zhuǎn)變?yōu)闊岬牟豢赡嫘匝h(huán)過程循環(huán)過程。熵表述法熵表述法熵增原理熵增原理孤立系統(tǒng)的熵只能增加，或達(dá)到極限時(shí)保持不變。孤立系統(tǒng)的熵只能增加，或達(dá)到極限時(shí)保持不變。數(shù)學(xué)描述：數(shù)學(xué)描述：tsyssur0SSS 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念u熱源：具有很大熱容量的物系。特征是溫度熱源：具有很大熱容量的物系。特征是溫度T 不變，發(fā)生的過程視為可逆過程，如大氣、天然不變，發(fā)生的過程視為可逆過程，如大氣、天然水源。水源。u功源：一種可以接受功或作出功的裝置。特征功源：一種可以接受功或作出功的裝置。特征是只有功

9、的交換，無熱量、物質(zhì)的交換，可設(shè)想是只有功的交換，無熱量、物質(zhì)的交換，可設(shè)想為可逆過程。為可逆過程。u熱機(jī)：一種產(chǎn)生功并將高溫?zé)嵩吹臒崃總鬟f給熱機(jī)：一種產(chǎn)生功并將高溫?zé)嵩吹臒崃總鬟f給低溫?zé)嵩吹囊环N機(jī)械裝置。低溫?zé)嵩吹囊环N機(jī)械裝置。u熱效率：熱轉(zhuǎn)化為功的效率。熱效率：熱轉(zhuǎn)化為功的效率。surt000QSSS 功源火力發(fā)電廠的熱效率大約為火力發(fā)電廠的熱效率大約為40%高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?TH低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?TLS1211WQQQQCarnot熱機(jī)效率：熱機(jī)效率：S2Carnot111WTQT SCarnot循環(huán)循環(huán)可逆過程可逆過程可逆可逆(Reverse)過程過程理想化概念理想化概念類似于類似于I

10、deal Gas 和和Ideal Solution00limTTTsysdSsysdSu可逆?zhèn)鳠岣拍睿嚎赡鎮(zhèn)鳠岣拍睿簎熵變熵變( )：由系統(tǒng)由于溫度、壓力變化：由系統(tǒng)由于溫度、壓力變化引起，引起， 可通過可通過pVT(x)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算關(guān)系進(jìn)行計(jì)算u熵流熵流( )：由于傳熱過程而引起的熵變可：由于傳熱過程而引起的熵變可正、可負(fù)或零正、可負(fù)或零fdSfdQSTu熵產(chǎn)熵產(chǎn)( )：系統(tǒng)經(jīng)歷不可逆過程，就有熵：系統(tǒng)經(jīng)歷不可逆過程，就有熵的產(chǎn)生。熵產(chǎn)生僅僅與過程的不可逆程度的產(chǎn)生。熵產(chǎn)生僅僅與過程的不可逆程度聯(lián)系在一起。聯(lián)系在一起。gdSgd:000S可逆不可逆不可能敞開系統(tǒng)的通用衡算方程敞開系統(tǒng)的通用衡

11、算方程gddddddddieieMMMMtttt在在dt時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)M累計(jì)量累計(jì)量=進(jìn)入系統(tǒng)的進(jìn)入系統(tǒng)的M量量-流出系統(tǒng)的流出系統(tǒng)的M量量+系統(tǒng)中產(chǎn)生的系統(tǒng)中產(chǎn)生的M量量熵平衡方程熵平衡方程giijjijQSmSm SSTs ursysgQSSTu穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)0iijjijQmSm SSTgn絕熱節(jié)流過程絕熱節(jié)流過程 ，只有單股流體，只有單股流體，mimjmjiSm SSm Sgn可逆絕熱過程可逆絕熱過程iijjijm Sm S單股流體：?jiǎn)喂闪黧w：ijSSu封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)f0QSTsysf0SSSg或或系統(tǒng)在變化過程中，由于途徑的不同，所產(chǎn)生系統(tǒng)在變化過程中，由于途徑的不

12、同，所產(chǎn)生(或消耗或消耗)的功是不一樣的。理想功就是系統(tǒng)的的功是不一樣的。理想功就是系統(tǒng)的狀態(tài)變化以完全可逆方式完成，理論上產(chǎn)生最狀態(tài)變化以完全可逆方式完成，理論上產(chǎn)生最大功或者消耗最小功。因此理想功是一個(gè)理想大功或者消耗最小功。因此理想功是一個(gè)理想的極限值的極限值,可作為實(shí)際功的比較標(biāo)準(zhǔn)。所謂的完可作為實(shí)際功的比較標(biāo)準(zhǔn)。所謂的完全可逆，指的是不僅系統(tǒng)內(nèi)的所有變化是完全全可逆，指的是不僅系統(tǒng)內(nèi)的所有變化是完全可逆的，而且系統(tǒng)和環(huán)境之間的能量交換，例可逆的，而且系統(tǒng)和環(huán)境之間的能量交換，例如傳熱過程也是可逆的。環(huán)境通常是指大氣溫如傳熱過程也是可逆的。環(huán)境通常是指大氣溫度度T、壓力、壓力p =0.

13、1013MPa的狀態(tài)。的狀態(tài)。u理想功理想功(Ideal Work)理想功、損失功及熱力學(xué)效率理想功、損失功及熱力學(xué)效率穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式為：穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式為：假定過程是完全可逆的，而且系統(tǒng)所處的環(huán)境假定過程是完全可逆的，而且系統(tǒng)所處的環(huán)境可認(rèn)為是可認(rèn)為是個(gè)溫度為個(gè)溫度為T的恒溫?zé)嵩?。根?jù)熱力的恒溫?zé)嵩础８鶕?jù)熱力學(xué)第二定律學(xué)第二定律,系統(tǒng)與環(huán)境之間的可逆?zhèn)鳠崃繛橄到y(tǒng)與環(huán)境之間的可逆?zhèn)鳠崃繛?Qrev= TS忽略動(dòng)能和勢(shì)能變化忽略動(dòng)能和勢(shì)能變化2S2uHg zQW 2id2uWHg zTS idWHTS 損耗功損耗功系統(tǒng)在相同的狀態(tài)變化過程中，不可逆過程的系統(tǒng)

14、在相同的狀態(tài)變化過程中，不可逆過程的實(shí)際功與完全可逆過程的理想功之差為損失功。實(shí)際功與完全可逆過程的理想功之差為損失功。對(duì)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程對(duì)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程LSidWWW2S2uWHg zQ 2id2uWHg zTS LWTSQ Q是系統(tǒng)與溫度為是系統(tǒng)與溫度為T的環(huán)境所交換的熱量，的環(huán)境所交換的熱量，S是系統(tǒng)的熵變。由于環(huán)境可視為恒溫?zé)嵩矗窍到y(tǒng)的熵變。由于環(huán)境可視為恒溫?zé)嵩矗琎相對(duì)環(huán)境而言，是可逆熱量，但是用于環(huán)境相對(duì)環(huán)境而言，是可逆熱量，但是用于環(huán)境時(shí)為負(fù)號(hào)，即：時(shí)為負(fù)號(hào)，即：-Q TSsur 。LsyssyssurWTSQTSTSTSt根據(jù)熱力學(xué)第二定律根據(jù)熱力學(xué)第二定律(熵增原理熵增原理)，S

15、t0，等號(hào)，等號(hào)表示可逆過程；不等號(hào)表示不可逆過程。實(shí)際表示可逆過程；不等號(hào)表示不可逆過程。實(shí)際過程總是有損失功的，過程的不可逆程度越大，過程總是有損失功的，過程的不可逆程度越大，總熵增越大，損失功也越大。損失的功轉(zhuǎn)化為總熵增越大，損失功也越大。損失的功轉(zhuǎn)化為熱，使系統(tǒng)作功本領(lǐng)下降，因此，不可逆過程熱，使系統(tǒng)作功本領(lǐng)下降，因此，不可逆過程都是有代價(jià)的。都是有代價(jià)的。熱力學(xué)效率熱力學(xué)效率STidWW產(chǎn)生功idTSWW需要功以平衡的環(huán)境狀態(tài)為基準(zhǔn)，理論上能夠最大限以平衡的環(huán)境狀態(tài)為基準(zhǔn)，理論上能夠最大限度地轉(zhuǎn)化為功的能量稱為有效能，理論上不能度地轉(zhuǎn)化為功的能量稱為有效能，理論上不能轉(zhuǎn)化為功的能量稱

16、為無效能。轉(zhuǎn)化為功的能量稱為無效能。有效能有效能u有效能的概念有效能的概念u有效能的計(jì)算有效能的計(jì)算系統(tǒng)在一定狀態(tài)下的有效能，就是系統(tǒng)從該狀系統(tǒng)在一定狀態(tài)下的有效能，就是系統(tǒng)從該狀態(tài)變化到基態(tài)態(tài)變化到基態(tài)(環(huán)境狀態(tài)環(huán)境狀態(tài))過程所作的理想功。過程所作的理想功。 u有效能的組成與計(jì)算方法有效能的組成與計(jì)算方法有效能的組成：考慮無核、磁、電及表面功的過程。有效能的組成：考慮無核、磁、電及表面功的過程。 動(dòng)能有動(dòng)能有 位能有位能有 物理有物理有 化學(xué)有化學(xué)有 效能效能 效能效能 效能效能 效能效能 系統(tǒng)與系統(tǒng)與 系統(tǒng)與系統(tǒng)與 環(huán)境呈環(huán)境呈 環(huán)境呈環(huán)境呈 約束平約束平 非約束非約束 衡時(shí)提衡時(shí)提 平衡

17、時(shí)平衡時(shí) 供的供的 提供的提供的CphpkXXXXXEEEEE221ugzidWidW穩(wěn)流過程，從狀態(tài)穩(wěn)流過程，從狀態(tài)1變到狀態(tài)變到狀態(tài)2，過程的理想，過程的理想功為：功為：當(dāng)系統(tǒng)由任意狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)由任意狀態(tài)(p, T)變到基態(tài)變到基態(tài)(T, p)時(shí)穩(wěn)時(shí)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的有效能定流動(dòng)系統(tǒng)的有效能EX為為:id2121WHHTSSXEHHTSSHTS u機(jī)械能、電能的有效能機(jī)械能、電能的有效能機(jī)械能和電能全部是有效能，即：機(jī)械能和電能全部是有效能，即：動(dòng)能和位能也全部是有效能。動(dòng)能和位能也全部是有效能。EX=Wu物理有效能物理有效能物理有效能是指系統(tǒng)的溫度、壓力等狀態(tài)不同物理有效能是指系統(tǒng)的溫度、壓力

18、等狀態(tài)不同于環(huán)境而具有的有效能?；どa(chǎn)中與熱量傳于環(huán)境而具有的有效能?；どa(chǎn)中與熱量傳遞有關(guān)的加熱、冷卻、冷凝過程，以及與壓力遞有關(guān)的加熱、冷卻、冷凝過程，以及與壓力變化有關(guān)的壓縮、膨脹等過程，只考慮物理有變化有關(guān)的壓縮、膨脹等過程，只考慮物理有效能。效能。溫度為溫度為T的恒溫?zé)嵩吹臒崃康暮銣責(zé)嵩吹臒崃縌, 有效能按有效能按Carnot熱機(jī)所能做的最大功計(jì)算：熱機(jī)所能做的最大功計(jì)算：u熱量有效能熱量有效能n變溫過程的熱量有效能變溫過程的熱量有效能Carnot1XQTEWQTdd1dTTpXQpTTTpTcETSHTTcTTTcTT u 壓力有效能壓力有效能dddppXppppppppVVE

19、TSHTpVTpTTVVTTpT n對(duì)于理想氣體對(duì)于理想氣體則每則每mol氣體的壓力有效能為：氣體的壓力有效能為：RTVpddlnppXppppVREVTTpVTTpTppRTpu化學(xué)有效能化學(xué)有效能在計(jì)算化學(xué)有效能時(shí)不但要確定環(huán)境的溫度和在計(jì)算化學(xué)有效能時(shí)不但要確定環(huán)境的溫度和壓力，而且要指定基準(zhǔn)物和濃度。壓力，而且要指定基準(zhǔn)物和濃度。處于環(huán)境溫度與壓力下的系統(tǒng)，與環(huán)境之間進(jìn)行處于環(huán)境溫度與壓力下的系統(tǒng)，與環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換物質(zhì)交換(物理擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng)物理擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng))，最后達(dá)到與環(huán)，最后達(dá)到與環(huán)境平衡，此過程所能做的最大功為化學(xué)有效能。境平衡，此過程所能做的最大功為化學(xué)有效能。第第6章

20、章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：u蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)u節(jié)流膨脹與絕熱膨脹節(jié)流膨脹與絕熱膨脹u制冷循環(huán)制冷循環(huán)重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：u熱泵熱泵蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)汽輪機(jī)水泵冷凝器鍋爐蒸汽動(dòng)力循環(huán)示意圖蒸汽動(dòng)力循環(huán)示意圖T-S圖圖u12 表示過熱蒸汽在汽輪機(jī)表示過熱蒸汽在汽輪機(jī)(Turbine)中的可中的可逆絕熱膨脹過程，對(duì)外做功。所做軸功可由膨逆絕熱膨脹過程，對(duì)外做功。所做軸功可由膨脹前后水蒸汽的焓值求出。脹前后水蒸汽的焓值求出。-1S21(kJ kg )WHHH u2 3 表示乏汽在冷凝器表示乏汽在冷凝器(Condensor)中的等中的等溫等壓冷凝過程，

21、放出熱量。溫等壓冷凝過程，放出熱量。-1232(kJ kg )QHHH u34 表示冷凝水通過水泵表示冷凝水通過水泵(Pump)由由p3升壓至升壓至p4的可逆絕熱壓縮過程，需要消耗的軸功的可逆絕熱壓縮過程，需要消耗的軸功把水看作是不可壓縮流體，則：把水看作是不可壓縮流體，則： -1P43(kJ kg )WHHH 43-1P43d(kJ kg )ppWV pV ppu4 1 表示液體水在鍋爐表示液體水在鍋爐(Boiler)中被等壓加中被等壓加熱汽化成為過熱蒸汽的過程。工質(zhì)在鍋爐中吸熱汽化成為過熱蒸汽的過程。工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量收的熱量-1114(kJ kg )QHHH u理想理想Rankine

22、循環(huán)的熱效率循環(huán)的熱效率蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量，則：機(jī)的做功量，則：熱效率的高低可反映出不同裝置輸出相同功量時(shí)熱效率的高低可反映出不同裝置輸出相同功量時(shí)所消耗的能量的多少，它是評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力裝置的所消耗的能量的多少，它是評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力裝置的一個(gè)重要指標(biāo)。一個(gè)重要指標(biāo)。 SP1234T114WWHHHHQHHS12T114WHHQHH汽耗率汽耗率作出單位量?jī)艄λ牡恼羝糠Q為汽耗率，作出單位量?jī)艄λ牡恼羝糠Q為汽耗率，用用 SSC (Specific Steam Consumption)表示。表示。當(dāng)對(duì)外做出的凈功相同時(shí)，汽耗率大

23、的裝置其當(dāng)對(duì)外做出的凈功相同時(shí)，汽耗率大的裝置其尺寸相應(yīng)增大。所以汽耗率的高低可用來比較尺寸相應(yīng)增大。所以汽耗率的高低可用來比較裝置的相對(duì)尺寸大小和過程的經(jīng)濟(jì)性。裝置的相對(duì)尺寸大小和過程的經(jīng)濟(jì)性。1-1SS13600kg kJkgkW hSSCWW工質(zhì)為水蒸氣工質(zhì)為水蒸氣水蒸氣的性質(zhì)不能用理想氣體方程計(jì)算，需要水蒸氣的性質(zhì)不能用理想氣體方程計(jì)算，需要通過熱力學(xué)圖表或?qū)嶋H流體的狀態(tài)方程求得。通過熱力學(xué)圖表或?qū)嶋H流體的狀態(tài)方程求得。計(jì)算方法計(jì)算方法u狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)1, 根據(jù)根據(jù)p1、t1 值可查得值可查得H1、S1值；值；u狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)2, S2=S1 ，根據(jù)，根據(jù)p2、S2 值可查得值可查得H2、

24、t2值；值；u狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)3, p3=p2 ，查，查p3下的飽和液體可得下的飽和液體可得 H3、V3 、S3值值;u狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)4, p4=p1 ，S4=S3，根據(jù)，根據(jù)p4、S4可查得可查得 H4值；或值；或 H4=H3+V(p4-p3)。蒸汽通過汽輪機(jī)的絕熱膨脹實(shí)際上不是等熵過蒸汽通過汽輪機(jī)的絕熱膨脹實(shí)際上不是等熵過程，而是向著墑增加方向偏移，用程，而是向著墑增加方向偏移，用12 線表示線表示水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量，可不考水泵的耗功量遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量，可不考慮不可逆的影響。慮不可逆的影響。蒸汽通過汽輪機(jī)膨脹，實(shí)際做出的功應(yīng)為蒸汽通過汽輪機(jī)膨脹，實(shí)際做出的功應(yīng)為H1 H2 ，它

25、小于等熵膨脹的功，它小于等熵膨脹的功H1 H2。兩者之比。兩者之比稱為透平機(jī)的等熵效率稱為透平機(jī)的等熵效率 。S12SS12WHHWHH不可u實(shí)際實(shí)際 Rankine 循環(huán)的熱效率循環(huán)的熱效率 123412T1414HHHHHHHHHHSu通過改變蒸汽參數(shù)提高通過改變蒸汽參數(shù)提高Rankine循環(huán)的熱效率循環(huán)的熱效率n提高蒸汽的過熱溫度提高蒸汽的過熱溫度l提高平均吸熱溫度提高平均吸熱溫度l受到金屬材料性能的限制受到金屬材料性能的限制l一般過熱蒸汽的最高溫度以不超一般過熱蒸汽的最高溫度以不超873K為宜為宜n提高蒸汽的壓力提高蒸汽的壓力l壓力的提高，乏汽的干度下降壓力的提高，乏汽的干度下降l乏汽

26、的干度一般不應(yīng)低于乏汽的干度一般不應(yīng)低于0.88l蒸汽壓力的提高，不能超過水的臨界壓力蒸汽壓力的提高，不能超過水的臨界壓力節(jié)流膨脹與對(duì)做外功的絕熱膨脹節(jié)流膨脹與對(duì)做外功的絕熱膨脹u節(jié)流膨脹節(jié)流膨脹H = 0 流體進(jìn)行節(jié)流膨脹是：由于壓力變化而引起的流體進(jìn)行節(jié)流膨脹是：由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)或溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)或Joule-thomson效應(yīng)。效應(yīng)。JppHVTVTTpclJ0，節(jié)流后溫度降低，節(jié)流后溫度降低lJ = 0，節(jié)流后溫度不變，節(jié)流后溫度不變lJ 0，節(jié)流后溫度升高，節(jié)流后溫度升高l理想氣體理想氣體J = 0 l實(shí)際氣體實(shí)際氣體J 值可為正值、負(fù)值或零。值可為正值、

27、負(fù)值或零。對(duì)外做功的絕熱膨脹對(duì)外做功的絕熱膨脹u等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)s 必為正值。氣體進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，對(duì)外必為正值。氣體進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，對(duì)外做功，膨脹后氣體溫度總是下降。做功，膨脹后氣體溫度總是下降。pSpSVTTTpc制冷循環(huán)制冷循環(huán)高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 環(huán)境環(huán)境蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器膨脹機(jī)膨脹機(jī)q0q2壓縮機(jī)壓縮機(jī)1234T1T2TS1234蒸汽壓縮制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷循環(huán)u逆向逆向Carnot循環(huán)循環(huán)逆逆Carnot循環(huán)示意圖循環(huán)示意圖逆逆Carnot循環(huán)循環(huán)T-S圖圖TLTHTS1234n循環(huán)的吸熱量循環(huán)的吸熱量q0=TL(S1-S4) n循環(huán)的放熱量循環(huán)的放熱量

28、q2= TH(S3-S2) = -TH(S1-S4)HqWNn制冷系數(shù)：制冷系數(shù)：n制冷劑完成一個(gè)循環(huán)制冷劑完成一個(gè)循環(huán)H0，凈功為，凈功為014LqSST N02HL14iWqqqTTSS 0NqW u逆逆Carnot循環(huán)循環(huán)逆逆Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)溫度的函數(shù)，循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)溫度的函數(shù)，與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，以逆在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，以逆Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)為最大。循環(huán)的制冷系數(shù)為最大。制冷循環(huán)中，高溫下放熱量大于低溫下吸熱量制冷循環(huán)中，高溫下放熱量大于低溫下吸熱量。 L140LCarnotNHL14HLTSSqTWTTSSTT N02Wqq N200Wqq u單級(jí)蒸汽壓縮制冷單級(jí)蒸汽壓縮制冷蒸發(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)管廚房空氣廚房空氣冰箱溫度分布示意圖冰箱溫度分布示意圖高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 冷室冷室蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器蒸汽壓縮制冷過程示意圖蒸汽壓縮制冷過程示意圖T-S圖圖T0TTS12345-1s21=- kJ kgWHH各點(diǎn)焓值：查圖、表來計(jì)算各點(diǎn)焓值：查圖、表來計(jì)算n12 可逆絕熱壓縮過程可逆絕熱壓縮過程n24 等壓冷卻、冷凝過程等壓冷卻、冷凝過程n45 節(jié)流膨脹過程節(jié)流膨脹過程n51 等壓、等溫蒸發(fā)過