化工热力学课件摘要.ppt

第8章蒸汽动力循环与制冷循环第8章蒸汽动力循环与制冷循环将热能变为机械能必须通过循环才能完成,而组成循环的热力过程主要是在热力原动机中进行的。根据所采用工质的不同,热力原动机循环分为两类:以蒸汽为工质的称为蒸汽动力循环,而以气体为工质的则称为气体循环。其中以蒸汽动力循环最为主要,其研究对象不是原动机的结构与构件,而是工质所经历的状态及其变化过程。制冷循环是一种逆向循环。逆向循环的目的在于把低温物体(热源)的热量转移到高温物体(热源)去。?内容概要根据 Clausius 对热力学第二定律的描述,要使热量从低温物体传到高温物体,必须提供机械能或热能作为代价。如果循环的目的是从低温物体(如冷藏室、冷库等)不断地取走热量,以维持物体的低温,称之为制冷循环;如果循环的目的是给高温物体(如供暖的房间)不断地提供热量,以保证高温物体的温度,称之为热泵循环。习惯上,制冷温度在-100 ℃以上者,称为普冷, 低于-100 ℃者称为深冷。制冷广泛应用于化工生产中的低温反应、结晶分离、气体液化以及生活中的冰箱、空调、冷库等各方面。 1) Rankine 循环的热力学分析方法,热效率、气耗率的概念与计算,以及 Rankine 的改进方法。 2)了解 Otto 循环和 Diesel 循环燃气循环和燃气轮机过程分析; 3) 逆 Carnot 循环与蒸汽压缩制冷循环的基本组成,制冷系数和单位工质循环量的计算; 4) 热泵的基本概念和在工业生产中的应用; 5)了解深冷循环,掌握空气液化及其计算方法。?本章重点内容热机将热能转化为机械能等动力的装置工厂、交通工具、居民、办公用电热力循环过程热机的工作循环蒸汽动力循环燃气动力循环制冷获得并保持低于环境温度的操作制冷循环输入外功实现从低温环境吸热排向高温环境的循环蒸汽动力循环蒸汽压缩制冷循环 c 4 12 3 T S T HT L 锅炉(等压) 冷凝器(等压)Q L Q H W S W C 透平水泵 12 3 4 Carnot 循环过程描述 T-S 图表达特征:透平机与水泵处于两相区操作,均易产生“浸湿”、“气蚀”而损坏设备。 蒸汽动力循环- Rankine 循环过程分析 Rankine 循环锅炉过热器汽轮机冷凝器水泵 123 4 123 4 TS (b) T-S 图(a) 工作原理图 2’图 8-1 Rankine 蒸汽动力循环装置组成循环过程 1→2 过热水蒸汽在汽轮机内等熵膨胀,变成湿蒸汽,同时对外作输出轴功 2→3 湿蒸汽在冷凝器内等压、等温冷凝,变成饱和液体水 3→4 冷凝水在水泵中等熵压缩,进回至锅炉 4→1 水在锅炉中吸收热量,完成预热、汽化、过热阶段过程,变成过热水蒸汽热力学分析汽轮机中工质对外作功量(过程 1→ 2) -1 S(R) 2 1 (kJ kg ) W H H H ? ?????冷凝器中工质对外放热量-1 L 3 2 (kJ kg ) Q H H H ?????水泵消耗的压缩功量??-1 pump 4 3 3 4 3 (kJ kg ) W H H H V p p ? ???????工质从锅炉中吸收的热量-1 H 1 4 (kJ kg ) Q H H H ?????热效率?????? S(R) pump 2 1 4 3 N T H H 1 4 W W H H H H W Q Q H H ?? ??? ??? ? ?? S(R) 1 2 T H 1 4 W H H Q H H ???? ??汽耗率蒸汽动力装置中每输出 1的净功所消耗的蒸汽量??-1 N 3600 SSC kg kWh W ? ?提高 Rankine 循环热效率的途径 L carnot H1 TT ?? ?降低冷凝器温度提高锅炉温度平均吸热温度 1与1'点的压力高低? 等效 Carnot 循环的平均吸热温度 T m