第7章蒸汽动力循环与制冷循环ppt课件.ppt

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1、第七章蒸汽动力循环和制冷循环7/30/20211第七章动力循环与制冷循环本章目的：研究循环中热、功转换的效果及其影响因素，探求提高能量转换效果的途径。主要内容：?1.蒸汽动力循环的热效率、循环功以及循环中各过程工质状态函数的变化；?2.制冷循环与获得低温的操作过程热力学分析；?3.深冷原理与过程的热力学分析。学习要求：掌握工作原理、工质状态变化、能量转换计算、能量转换效果热力学分析。7/30/20212第七章动力循环与制冷循环本章目录7.1蒸汽动力循环7.2节流膨胀与作外功的绝热膨胀7.3制冷循环7/30

2、/20213第七章动力循环与制冷循环7.1蒸汽动力循环7.1蒸汽动力循环7/30/20214第七章动力循环与制冷循环7.1.1蒸汽动力循环与正向卡诺循环高温向低温传热是自发过程，是产功过程，正向卡诺循环是由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成的，用T-S图表为：7.1蒸汽动力循环7/30/20215第七章动力循环与制冷循环正向卡诺循环：?工质吸热温度大于工质排热温度；?正向卡诺循环是动力循环，是最理想的情况，因为它产功最大。卡诺循环产功最大，但实际上很难实现，问题在于：?①湿蒸汽对汽轮机和水泵有侵蚀作用

3、，汽轮机带水量不能超过10%，水泵不能带入蒸汽进泵；?②绝热可逆过程实际难以实现。7.1蒸汽动力循环7/30/20216第七章动力循环与制冷循环Rankine循环是蒸汽动力循环，主要设备有：透平机、冷凝器、水泵、锅炉四部分，工作介质一般为水。7.1.2Rankine(朗肯)循环1.Rankine循环的构成7.1蒸汽动力循环7/30/20217第七章动力循环与制冷循环p1、T1的高温高压蒸汽进入透平机等熵膨胀到状态2，对外作功，2点状态为乏汽(低压下的湿蒸汽)，从透平机流出进入冷凝器，乏汽在冷凝器中放出汽化

4、潜热QL，而变为该压力下的饱和水，放出的热量QL由冷却水带走，达到状态3，饱和水经水泵压到p1进入锅炉，锅炉吸收热量QH，使工质变化到状态1，完成一个循环。7.1蒸汽动力循环7/30/20218第七章动力循环与制冷循环1-2′：对应于汽轮机(蒸汽膨胀)；?2′-3：冷凝器中进行，蒸汽等温等压冷凝为液体；3-4：水泵进行（压缩）；4-1：锅炉进行，水在锅炉中恒压加热。基本过程过热蒸汽定压升温水定压升温沸点定温定压汽化饱和蒸汽湿蒸汽水等熵膨胀绝热压缩等温冷凝7.1蒸汽动力循环7/30/20219第七章动力循环

5、与制冷循环2.与卡诺循环的比较⑴工质进汽轮机时状态不同，卡诺循环为湿汽，朗肯循环为干气；⑵膨胀过程不同，卡诺循环为等熵过程，朗肯循环为不可逆绝热过程；7.1蒸汽动力循环7/30/202110第七章动力循环与制冷循环（3）工质出冷凝器状态不同，卡诺循环为汽液共存，朗肯循环为饱和水;(4)压缩过程不同，卡诺循环为等熵过程，朗肯循环为不可逆绝热过程，若忽略掉工质水的摩擦与散热可简化为可逆过程；(5)工质吸热过程不同，卡诺循环为等温过程，朗肯循环为不可逆过程，沿着等压线变化。7.1蒸汽动力循环7/30/20211

6、1第七章动力循环与制冷循环3.理想Rankine循环的热效率忽略工质的流动阻力与温差传热，将朗肯循环理想化。能量分析(应用稳流过程的能量平衡方程)(1)1→2:汽轮机中工质等熵膨胀，对外做功(2)2→3:湿蒸汽在冷凝器中等温等压冷凝，放热7.1蒸汽动力循环7/30/202112第七章动力循环与制冷循环(3)3→4:饱和水在水泵中绝热压缩，消耗压缩功(4)4→1:水在锅炉中等压升温和等压汽化，工质吸热经济性指标分析(热效率、汽耗率)热效率：7.1蒸汽动力循环7/30/202113第七章动力循环与制冷循环蒸汽

7、动力循环中，水泵的耗功量远小于汽轮机的做功量热效率的高低可以反映出不同装置输出相同功量时所消耗的能量的多少，它是评价蒸汽动力装置的一个重要指标。汽耗率：作出单位量净功所消耗的蒸汽量称为汽耗率，用SSC(SpecificSteamConsumption)表示。热效率越高、汽耗率越低，表明循环约完善。7.1蒸汽动力循环7/30/202114第七章动力循环与制冷循环计算方法状态点1：根据p1、t1值可查得H1、S1值;状态点2:S2=S1,根据p2、S2值可查得H2、t2值;状态点3：p3=p2,查p3下的饱和

8、液体可得H3、V3、S3值;状态点4：p4=p1,S4=S3,根据p4、S4可查得H4值;或H4=H3+Wp=H3+V(p4-p3)因为水蒸气不是理想气体，气体的性质不能用理想气体方程计算，需要通过热力学图表或实际流体的状态方程求得。7.1蒸汽动力循环7/30/202115第七章动力循环与制冷循环4.实际Rankine循环的热效率蒸汽通过汽轮机的绝热膨胀实际上不是等熵的，而是向着墒增加的方向偏移，用1-2´线表示。水泵的耗功量