《化工熱力學(xué)第六章蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工熱力學(xué)第六章蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán).ppt（80頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1 第六章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán) 2 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 一 蒸汽動(dòng)力循環(huán)為正向卡諾循環(huán)二 蒸汽動(dòng)力循環(huán) 1 工作原理及T S圖蒸汽動(dòng)力循環(huán)的主要設(shè)備有 透平機(jī) 汽輪機(jī) 冷凝器水泵鍋爐 過(guò)熱器等組成工作介質(zhì)一般為水 3 水泵 鍋爐 1 2 3 4 P1T1的高壓高溫蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)等熵膨脹到狀態(tài)2 同時(shí)對(duì)外做功 2點(diǎn)狀態(tài)為乏汽從汽輪機(jī)流出后進(jìn)入冷凝器 乏汽在冷凝器中放出汽化潛熱而變?yōu)樵搲毫ο碌娘柡退?放出的熱量由冷卻水帶走 達(dá)到狀態(tài)3 飽和水經(jīng)水泵升壓到P1進(jìn)入鍋爐 在鍋爐吸收熱量 使工質(zhì)變化到狀態(tài)1 完成一個(gè)循環(huán) 氣輪機(jī) 冷凝器 4 T S圖 QH QL Ws T T吸 T放 S 卡諾循環(huán)產(chǎn)功很大 但難于實(shí)現(xiàn) 問(wèn)題在于 1 濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)和水泵有浸蝕作用 汽輪機(jī)帶水量不得超過(guò)10 水泵不能帶入蒸汽進(jìn)泵 2 絕熱可逆過(guò)程實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn) 第一個(gè)具有實(shí)際意義的蒸汽動(dòng)力循環(huán)是朗肯循環(huán) 1 2 3 4 5 1 工質(zhì)進(jìn)汽輪機(jī)狀態(tài)不同 2 膨脹過(guò)程不同 2 郎肯循環(huán) 3 工質(zhì)出冷凝器狀態(tài)不同 4 壓縮過(guò)程不同 5 工作介質(zhì)吸熱過(guò)程不同 郎肯循環(huán) 飽和水 郎肯循環(huán) 不可逆絕熱過(guò)程 若忽略掉工作介質(zhì)水的摩擦與散熱 可簡(jiǎn)化為可逆過(guò)程 郎肯循環(huán) 不可逆吸熱過(guò)程 沿著等壓線變化 卡諾循環(huán) 濕蒸汽 卡諾循環(huán) 等熵過(guò)程 卡諾循環(huán) 氣液共存 卡諾循環(huán) 等熵過(guò)程 卡諾循環(huán) 等溫過(guò)程 郎肯循環(huán)也是由四個(gè)步驟組成 與卡諾循環(huán)不同表現(xiàn)在 郎肯循環(huán) 干蒸汽 郎肯循環(huán) 不可逆絕熱過(guò)程 6 1 2 對(duì)應(yīng)于汽輪機(jī)2 3冷凝器進(jìn)行 在冷凝器里冷卻水把工作介質(zhì)的熱量帶走使其由氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w 3 4水泵中進(jìn)行4 1鍋爐進(jìn)行 水在鍋爐中恒壓加熱 1 2 2 3 4 S T 水 7 3 郎肯循環(huán)過(guò)程的熱力學(xué)計(jì)算 1 工作介質(zhì)在鍋爐中吸熱量 kJ kg 2 工作介質(zhì)在冷凝器中排放的熱量 kJ kg 理想 3 汽輪機(jī)工作介質(zhì)的單位產(chǎn)功量 理想 kJ kg 8 4 水泵中工作介質(zhì)的單位耗功量 kJ kg 由于液態(tài)水的不可壓縮性 水泵中工作介質(zhì)耗功量可按下列式近似計(jì)算 5 熱效率 定義 鍋爐中所提供的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的量 數(shù)學(xué)式 9 4 應(yīng)用舉例 P135 138例6 1 6 2 例6 1自看 例6 2某核動(dòng)力循環(huán)如圖所示 鍋爐從溫度為320 的核反應(yīng)堆吸入熱量Q1產(chǎn)生壓力為7MPa 溫度為360 的過(guò)熱蒸汽 點(diǎn)1 過(guò)熱蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)膨脹做功后于0 008MPa壓力下排出 點(diǎn)2 乏氣在冷凝器中向環(huán)境溫度t0 20 下進(jìn)行定壓放熱變?yōu)轱柡退?點(diǎn)3 然后經(jīng)泵返回鍋爐 點(diǎn)4 完成循環(huán) 已知汽輪機(jī)的額定功率為15 104kW 汽輪機(jī)作不可逆的絕熱膨脹 其等熵效率為0 75 而水泵可認(rèn)為作可逆絕熱壓縮 試求 1 此動(dòng)力循環(huán)中蒸汽的質(zhì)量流量 2 汽輪機(jī)出口乏氣的濕度 3 循環(huán)的熱效率 10 例6 2插圖 核反應(yīng)堆 鍋爐 汽輪機(jī) t 320 1 2 或2 3 4 冷凝器 P1 7MPat1 360 2 2 1 3 4 T S P2 0 008MPa 11 解 12 一 提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 對(duì)卡諾循環(huán) 對(duì)郎肯循環(huán) 3 使吸熱過(guò)程向卡諾循環(huán)靠近 以提高熱效率 要使 1 H2 降低壓力P2 汽輪機(jī)出口蒸汽壓力 2 H1 提高汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽的壓力或溫度 13 1 再熱循環(huán) 7 QRH wsh wsL 4 3 2 1 p2 P1 T p3 2 S 5 4 1 3 6 8 再熱循環(huán)的熱效率 2 乏汽濕含量減少 干度增加 結(jié)論 1 提高 14 1 2 3 4 5 6 2 1kg kg 1 kg T S 1 2 3 4 5 6 水 2 kg 1 kg 2 回?zé)嵫h(huán) 15 2 熱效率提高 但設(shè)備成本提高 回?zé)嵫h(huán)的熱效率 抽氣量 取回?zé)崞髯髂芰亢馑?結(jié)論 1 減少了工作介質(zhì)吸熱過(guò)程的溫差 不可逆 由TH T4減少到TH T6 16 3 熱電循環(huán) 分為兩種 1 背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán)特點(diǎn) 冷凝器中冷卻工質(zhì)的介質(zhì)為熱用戶的介質(zhì) 不一定是冷卻水 冷凝溫度由供熱溫度決定 QL得以利用 排氣壓力受供熱溫度影響 較郎肯循環(huán)排氣壓力高 大于大氣壓力 熱電循環(huán)效率 循環(huán)熱效率 提供熱用戶的熱量 輸入的總熱量 17 鍋爐 汽輪機(jī) 1 2 3 4 2 1 3 4 T S QL qH WS 18 2 抽氣式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱循環(huán) 特點(diǎn) 工質(zhì)部分供熱 部分作功 供熱量與乏汽無(wú)關(guān) 19 T S 1 7 2 3 4 5 6 1 1 冷凝器 熱用戶 鍋爐 水泵 水泵 加熱器 2 3 4 5 6 7 P h h 20 熱電循環(huán)效率 T S 1 7 3 4 5 6 1 2 21 4 應(yīng)用舉例 P140 143例6 3 6 4 例6 3自看例6 4某化工廠采用如下的蒸汽動(dòng)力裝置以同時(shí)提供動(dòng)力和熱能 已知汽輪機(jī)入口的蒸汽參數(shù)為3 5MPa 435 冷凝器的壓力為0 004MPa 中間抽汽壓力P 為1 3MPa 抽汽量為10kg s 其中一部分進(jìn)入加熱器 將鍋爐給水預(yù)熱到抽汽壓力P 下的飽和溫度 其余提供給熱用戶 然后冷凝成飽和水返回鍋爐循環(huán)使用 已知該裝置的供熱量是50 103kJ h 試求此蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置的熱效率與能量利用系數(shù) 22 T S 1 2 3 4 5 6 7 P 1 冷凝器 汽輪機(jī) 熱用戶 鍋爐 水泵 水泵 加熱器 2 3 4 5 6 7 P h h 23 解 24 6 2節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹 一 節(jié)流膨脹過(guò)程高壓流體經(jīng)過(guò)節(jié)流閥后迅速膨脹到低壓的過(guò)程稱為節(jié)流膨脹 1 特點(diǎn) 等焓過(guò)程由熱力學(xué)第一定律 Q 0 來(lái)不及傳熱 Ws 0 不做功 若忽略掉動(dòng)能 位能的影響 H 0對(duì)于H f T P P發(fā)生變化 T也隨之發(fā)生變化 25 1 定義式流體節(jié)流時(shí) 由于壓力變化而引起的溫度變化 稱為微分節(jié)流效應(yīng) 2 微分節(jié)流效應(yīng) 焦湯效應(yīng) 6 12 數(shù)學(xué)式 節(jié)流過(guò)程 H f T P 26 6 13 故 27 2 節(jié)流膨脹致冷的可能性 對(duì)理想氣體 0 PV RTV RT P 這說(shuō)明了理想氣體在節(jié)流過(guò)程中溫度不發(fā)生變化 28 真實(shí)氣體 有三種可能的情況 由定義式知 當(dāng) J 0時(shí) 表示節(jié)流后壓力下降 溫度也下降 致冷 當(dāng) J 0時(shí) 表示節(jié)流后壓力下降 溫度不變化 當(dāng) J 0時(shí) 表示節(jié)流后壓力下降 溫度上升 致熱 不產(chǎn)生溫度效應(yīng) 29 3 小結(jié) 節(jié)流膨脹過(guò)程的主要特征是等焓過(guò)程 理想氣體節(jié)流時(shí)溫度不變 不能用于致冷 致熱 真實(shí)氣體節(jié)流效應(yīng)取決于氣體的狀態(tài) 在不同的狀態(tài)下節(jié)流 具有不同的微分節(jié)流效應(yīng)值 30 3轉(zhuǎn)化點(diǎn) 轉(zhuǎn)化曲線 轉(zhuǎn)化點(diǎn) 當(dāng) 時(shí) T P 所對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 圖示 致冷區(qū) P T 等H線 J 0 J 0 J 0 T 致熱區(qū) T 轉(zhuǎn)化曲線 將各轉(zhuǎn)化點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)所組成的曲線 在轉(zhuǎn)化曲線左側(cè) 等焓線上 隨P T J 0 致冷區(qū)在轉(zhuǎn)化曲線右側(cè) 等焓線上 隨P T J 0 致熱區(qū)轉(zhuǎn)化線上 J 0 31 4積分節(jié)流效應(yīng) 6 14 積分節(jié)流效應(yīng)的求法 三種 1 公式法 若p變化不太大 J為常數(shù) 若p變化大 J不為常數(shù) 用式 6 14 計(jì)算 但很麻煩 一般不用 32 2 T S圖法 P1 P2 T1 T2 S T 3 利用經(jīng)驗(yàn)公式估算 對(duì)于空氣 當(dāng)壓力變化不太大時(shí) 不考慮溫度的影響 可直接按下式近似估算 式中 壓力單位為大氣壓atm 溫度單位為熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文 對(duì)于不同的流體 其表達(dá)式不同 等H線 33 二 對(duì)外作功的絕熱膨脹 1 可逆絕熱膨脹 特點(diǎn) 等熵過(guò)程 1 微分等熵膨脹溫度效應(yīng)系數(shù) 定義式 6 15 2 等熵膨脹致冷的可能性 對(duì)于定組成單相體系 自由度為2 S f T P 對(duì)于等熵過(guò)程 34 S恒大于0 Maxwell第一關(guān)系式 6 16 說(shuō)明了任何氣體在任何狀態(tài)下經(jīng)絕熱膨脹 都可致冷 這與節(jié)流膨脹不同 35 這就說(shuō)明了在相同條件下等熵膨脹系數(shù)大于節(jié)流膨脹系數(shù) 因此由等熵膨脹可獲得比節(jié)流膨脹更好的致冷效果 將 6 16 式與 6 13 式比較 得 任何氣體均有V 0Cp 0 恒大于零 36 利用積分等熵溫度效應(yīng) 3 積分等熵溫度效應(yīng) 等熵膨脹時(shí) 壓力變化為有限值所引起的溫度變化 稱之 計(jì)算積分等熵溫度效應(yīng)的方法有4種 理想氣體的積分等熵溫度效應(yīng) TS 37 在有T S圖時(shí) 最方便的方法是由T S圖讀取 TS 對(duì)于理想氣體 絕熱可逆過(guò)程 T S圖法 P1 P2 T1 T2 T S 38 用等焓節(jié)流效應(yīng)計(jì)算 若Cp const 39 2 不可逆對(duì)外做功的絕熱膨脹 對(duì)活塞式膨脹機(jī)當(dāng)t30 s 0 7 0 75對(duì)透平機(jī) s 0 8 0 85不可逆對(duì)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 絕熱Q 0 40 三 等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較 1 2 2 0 T S P1 P2 1 等熵膨脹與氣體的屬性及狀態(tài)無(wú)關(guān) 對(duì)任何氣體任何狀態(tài)都產(chǎn)生制冷效應(yīng) 制冷量 QOS QOH 2 41 3 設(shè)備與操作 節(jié)流膨脹 針形閥 簡(jiǎn)單 可用于氣液兩相區(qū)操作 等熵膨脹 膨脹機(jī) 復(fù)雜 需要低溫潤(rùn)滑油 不能用于產(chǎn)生液滴的場(chǎng)合 4 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 這兩種膨脹過(guò)程是制冷的依據(jù) 也是氣體液化的依據(jù) 42 6 3制冷循環(huán) 當(dāng)冷凍溫度大于 100 稱普通冷凍 小于 100 稱深度冷凍 一 制冷循環(huán)為逆向卡諾循環(huán) 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 43 等溫蒸發(fā) 等溫冷凝 T S 1 2 3 4 T放 T吸 WS 耗功過(guò)程 耗功量最小 實(shí)際過(guò)程的耗功量要大于逆向卡諾循環(huán)的耗功量 44 二 蒸汽壓縮制冷循環(huán) 1 工作原理及T S圖主要設(shè)備有 壓縮機(jī)冷凝器膨脹機(jī) 節(jié)流閥 蒸發(fā)器四部分組成 在制冷過(guò)程中 要涉及到相變 工質(zhì) 壓力 沸點(diǎn)等問(wèn)題 蒸發(fā)器 冷凝器 壓縮機(jī) 膨脹機(jī)或節(jié)流閥 1 2 3 4 QH QL載冷體 45 特點(diǎn) 傳熱過(guò)程可逆 1 卡諾壓縮制冷循環(huán) 壓縮 膨脹過(guò)程可逆 由熱力學(xué)第一定律 循環(huán)過(guò)程 46 故 定義 消耗單位功所獲得的冷量 衡量制冷效果好壞的一個(gè)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) 47 制冷系數(shù)與冷卻溫度TH和載冷體 被冷物質(zhì) TL有關(guān) 若制冷溫度TL 由工藝條件決定 一定 TH 結(jié)論 若冷卻水 空氣 TH一定 TL 因此要以滿足工藝條件為依據(jù) 盡可能提高TL 如果工藝條件為 20 一般選取TL 25 即可性 過(guò)冷5 不能太多 48 2 實(shí)際壓縮制冷循環(huán) 實(shí)際壓縮制冷循環(huán)就其循環(huán)所需的設(shè)備來(lái)說(shuō) 完全與卡諾壓縮制冷循環(huán)所需要的設(shè)備相同 關(guān)鍵在于在循環(huán)的過(guò)程中 每一步都不一定是可逆的 它與卡諾壓縮制冷循環(huán)不同處表現(xiàn)在五個(gè)方面 49 制冷劑 工質(zhì) 進(jìn)壓縮機(jī)狀態(tài)不同 卡諾 濕氣實(shí)際 干氣 壓縮過(guò)程不同 卡諾 等熵過(guò)程實(shí)際 不可逆絕熱過(guò)程 等熵效率 s 等熵過(guò)程耗功 實(shí)際過(guò)程耗功 s 1 若Q 0則Ws 50 卡諾 等溫過(guò)程 實(shí)際 不可逆過(guò)程 沿著等壓線變化 冷凝過(guò)程不同 制冷劑出冷凝器狀態(tài)不同 卡諾 飽和液體 實(shí)際 過(guò)冷液體 膨脹過(guò)程不同 卡諾 等熵 膨脹機(jī) 實(shí)際 等焓 節(jié)流閥 實(shí)際壓縮制冷循環(huán) 12341理想壓縮制冷循環(huán) 12 3 4 1卡諾壓縮制冷循環(huán) 1 2 3 4 1 51 對(duì)于實(shí)際壓縮制冷循環(huán) 經(jīng)歷的1 2壓縮機(jī)進(jìn)行 工廠 冰機(jī) 氨壓機(jī) 制冷機(jī) 2 3冷凝器進(jìn)行在冷凝器里 冷卻水 或空氣 把工質(zhì)的熱量帶走 使其由高壓氣體轉(zhuǎn)變成高壓液體 3 4節(jié)流閥進(jìn)行 冰箱毛細(xì)管 4 1蒸發(fā)器進(jìn)行大鹽水槽供熱 冰箱食物熱 52 2 壓縮制冷過(guò)程的熱力學(xué)計(jì)算 單位冷凍量 1kg制冷劑在循環(huán)過(guò)程中所提供的冷量 kJ kg 冷凝器的單位熱負(fù)荷 kJ kg 單位耗功量 kJ kg 制冷系數(shù) 冰機(jī)的制冷能力Q0 kJ h G 制冷劑循環(huán)量 53 1冷凍噸 1 103 334 5 24 1 394 104kJ h 1冷凍噸 每天將273 16K的1噸水凝結(jié)為同溫度的冰所需取走的熱量 由于1kg水凝結(jié)為冰要放出334 5kJ的熱量 制冷劑循環(huán)量 kg h 冷凝器的熱負(fù)荷 kJ h QH是設(shè)計(jì)冷凝器的基本依據(jù) Kw 壓縮機(jī)的軸功率 Kw 冷凍工程上冷凍容量 能力 的標(biāo)準(zhǔn)單位 54 計(jì)算舉例 P148 151例6 7 6 9 大家下去自看 55 3 制冷劑的選擇 選擇原則 P149五條大氣壓力下沸點(diǎn)低 汽化潛熱大 減少制冷劑的循環(huán)量 縮小壓縮機(jī)的尺寸 常溫下的冷凝壓力應(yīng)盡可能的低 以降低對(duì)冷凝器的耐壓與密封的要求 具有較高的臨界溫度與較低的凝固溫度 使大部分的放熱過(guò)程在兩相區(qū)內(nèi)進(jìn)行 具有化學(xué)穩(wěn)定性 不易燃 不分解 無(wú)腐蝕性 56 4 載冷體的選用 工業(yè)上一般選用冷凍鹽水CaCl2 MgCl2 57 三 多級(jí)壓縮制冷和復(fù)迭式制冷 在氨制冷劑中 一般蒸發(fā)溫度低于 30 時(shí) 采用兩級(jí)壓縮低于 45 時(shí) 采用三級(jí)壓縮 1 兩級(jí)壓縮制冷循環(huán) 1 工作原理及T S圖 58 低壓蒸發(fā)器 高壓蒸發(fā)器 冷凝器 低壓汽缸 高壓汽缸 中間冷卻器 節(jié)流閥I 節(jié)流閥II 汽液分離器 1 2 2 3 4 5 6 7 8 水冷器 59 1 2 3 4 5 6 7 8 S T Pm 耗功小 節(jié)能 制冷率大 可同時(shí)得到不同溫度的低溫 2 兩級(jí)壓縮兩級(jí)蒸發(fā)的好處 思考一下三級(jí)壓縮三級(jí)蒸發(fā)的原理圖 60 2 復(fù)迭式制冷 1 目的 為了得到更低的制冷溫度 2 特點(diǎn) 使用兩種 或兩種以上 制冷劑 各自構(gòu)成獨(dú)立的制冷循環(huán) 低溫度級(jí)的蒸發(fā)器是更低溫度級(jí)的冷凝器 61 3 工作原理及T S圖 S T 1 2 3 4 5 6 7 8 62 4 對(duì)兩種制冷劑的要求 如氨 乙烯組成的復(fù)迭式制冷 低溫循環(huán)的制冷劑 NH3 蒸發(fā)溫度 更低溫度制冷劑 乙烯 的凝固溫度Ts 更低溫循環(huán)的制冷劑 乙烯 冷凝溫度低溫制冷循環(huán)蒸發(fā)的溫度 63 四 吸收式制冷 1 吸收式制冷的工作原理 泵 吸收器 換熱器 解吸器 蒸發(fā)器 節(jié)流閥 QL載冷體 水 低品位蒸汽TRQR 冷凝器 QH 水 64 將吸收式制冷循環(huán)與蒸汽壓縮制冷循環(huán)相比較 其不同點(diǎn)僅在于 蒸汽壓縮制冷循環(huán) 壓縮機(jī) 消耗機(jī)械功 吸收式制冷循環(huán) 吸收塔 解吸器 換熱器 泵 消耗低品位熱量 65 2 評(píng)價(jià)吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 最大熱力系數(shù) 用于評(píng)價(jià)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) 66 6 4深冷循環(huán) 氣體液化循環(huán) 深度冷凍循環(huán)的目的就是獲得低溫度液體 當(dāng)氣體溫度高于其臨界溫度時(shí) 無(wú)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 所需要的液化溫度越低 如 氮?dú)釺c 126 2K 146 95 氫氣Tc 33 2K 249 95 利用一次節(jié)流膨脹液化氣體是最簡(jiǎn)單的氣體液化循環(huán) 67 一 LindeCycle 林德循環(huán) 1895年德國(guó)工程師Linde 林德 首先應(yīng)用此法液化空氣 故稱簡(jiǎn)單的林德循環(huán) 1 工作原理及T S圖 此系統(tǒng)由 壓縮機(jī)冷卻器換熱器節(jié)流閥氣液分離器 組成 68 69 這是操作穩(wěn)定時(shí)所表示的T S圖 從這一圖示來(lái)看 深冷與普通冷凍循環(huán)主要區(qū)別表現(xiàn)在 普冷 兩個(gè)封閉式循環(huán) 制冷循環(huán)與被冷物系是兩種物質(zhì) 彼此獨(dú)立封閉循環(huán) 深冷 制冷循環(huán)與分離或液化物質(zhì)是同一種物質(zhì) 且是不封閉循環(huán) S T 1 2 3 4 5 0 T4 70 2 熱力學(xué)計(jì)算 以處理1kg氣體為基準(zhǔn) 1 氣體液化量 液化率 x所謂液化率 1kg被處理的氣體所能產(chǎn)生的液體kg數(shù) 取換熱器 節(jié)流閥 氣液分離器為研究體系 由熱力學(xué)第一定律 因體系與環(huán)境無(wú)軸功交換 若無(wú)冷損失 由體系的能量平衡 則有 71 6 26 理論液化量 6 29 實(shí)際液化量 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 換熱器不完全交換 低壓氣體平均熱容 換熱器熱端溫差 72 2 制冷量qo 在穩(wěn)定操作下 液化xkg氣體所取走的熱量 理論制冷量 實(shí)際制冷量 P1 T1 被液化氣體初態(tài)的壓力 溫度P2 被液化氣體壓縮后的壓力 3 功耗Ws 按理想氣體的可逆等溫壓縮 6 28 理想 實(shí)際耗功 式中 R 氣體常數(shù) 單位取kJ kg K 壓縮機(jī)的等溫壓縮效率 一般按經(jīng)驗(yàn)可取0 59 73 4 比功Wx 每液化1kg氣體所消耗的功稱為比功 5 制冷系數(shù) 問(wèn)題 一次節(jié)流液化循環(huán)比較簡(jiǎn)單 但效率很低 目前只有小型氣體分離 液化裝置如小型空分裝置還有采用 在簡(jiǎn)單的林德循環(huán)中 由于高壓氣體的相對(duì)量大和熱容大 用未冷凝低壓氣體無(wú)法將其冷卻到足夠的低溫 74 二 克勞德循環(huán) 1 工作原理及T S圖 75 克勞德循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在 1 減少了高壓氣體的量 增加了作為冷卻介質(zhì)的低壓氣體大量 2 提高了液化率 3 回收了部分功 p2 p1 S T T1 T3 1 2 3 4 4 6 7 8 9 T9 76 2 熱力學(xué)計(jì)算 1 液化量x 以圖中虛線作為研究體系 由熱力學(xué)第一定律 體系與環(huán)境無(wú)軸功交換 無(wú)冷損失 由體系的能量平衡 則有 77 與林德循環(huán)相比較 制冷量多出 若考慮不完全熱交換損失q2和系統(tǒng)的冷損失q3實(shí)際 2 制冷量qo 理論 實(shí)際 kg 78 式中 s 等熵膨脹效率M 未進(jìn)入膨脹機(jī)的氣體分率 m 膨脹機(jī)的機(jī)械效率R 氣體常數(shù) 單位取kJ kg K 3 功耗Ws 理想 實(shí)際 壓縮機(jī)的等溫壓縮效率 一般按經(jīng)驗(yàn)可取0 59 79 三 應(yīng)用舉例 P115 158例6 10 6 11 自看 80