蒸汽动力循环与制冷循环ppt课件.ppt

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1、6.蒸汽动力循环与制冷循环主讲:蒋琪英E-mail:jiangqiying@swust.edu.cn6.蒸汽动力循环与制冷循环6.蒸汽动力循环与制冷循环6.1蒸汽动力循环6.2节流膨胀与作外功的决热膨胀6.3制冷循环6.蒸汽动力循环与制冷循环目的:通过本章的学习，掌握蒸汽动力循环和制冷循环的基本原理和基本计算方法。主要内容:(1)Rankine循环的热力过程及热效率的计算。(2)再热循环和回热循环的原理。(3)节流膨胀和绝热膨胀的原理、特点及应用(4)制冷循环的基本概念、原理和计算。要求：（1）了解蒸汽动力循环的基本过程，掌握R

2、ankine循环Rankine循环的热力学分析方法、热效率和汽耗率的概念，以及Rankine的改进（2）制冷循环中掌握制冷的原理、制冷循环的基本组成、单位工质循环量的计算，了解热泵的基本概念和在工业中的应用。6.蒸汽动力循环与制冷循环几个基本概念：循环：体系从初态开始，经历一系列的中间状态后，又回到初态，此封闭的热力学过程。蒸汽动力循环：以水蒸汽为工质，将热能连续不断转换成机械能的热力循环。主要为如各种热机。大型化工厂、火力发电厂，为全厂提供动力、共热及供应工艺用蒸汽。制冷循环：消耗能量而实现热由低温转向高温的逆过程。低温反应、

3、结晶分离、气体液化以及空调、冰箱、冷库等6.1蒸汽动力循环6.1.1Rankine循环及其热效率1.工作流程冷凝器锅炉水泵过热器汽轮机1234构成元素：水泵、锅炉、透平机和冷凝器3→4水在水泵中被压缩4→1进入锅炉的水被汽化，成为过热蒸汽1→2进入透平机膨胀作功2→3作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，在回到水泵中，完成一个循环。图6-1Rankine循环示意流程图6.1蒸汽动力循环2.工作过程（1）高温吸热：状态4的工质水在锅炉中吸热，升温、汽化并在过热器中吸热成为高温的过热蒸汽1。（2）膨胀作功：过热蒸汽1在透平膨胀机中

4、经绝热可逆膨胀，成为低温低压的湿蒸汽2（工程上习惯称乏气），同时对外作功。（3）低温放热：膨胀后的乏气在冷凝器中放热冷凝，成为饱和水3，冷凝放出的热量由冷却水带走。（4）泵输送升压：来自冷凝器的饱和水3，用泵经绝热可逆压缩后送回锅炉循环使用（状态4），此过程耗功。6.1蒸汽动力循环3.理想Rankine循环过程能量平衡方程1—2过程：气轮机中工质作等熵膨胀（即可逆绝热膨胀），对外输出轴功Ws：Ws=∆H=H2-H1（KJ/Kg）（工质）2—3过程：湿蒸汽在冷凝器中等压冷凝，工质冷凝的放热量Q2：Q2=∆H=H3-H2（KJ/Kg

5、）（工质）3—4过程：饱和水在水泵中作可逆绝热压缩，水泵消耗的Wp：Wp=∆H=H4-H3（KJ/Kg）（工质）由于水为液体，具有不可压缩性，体积变化很小，因此工质在压缩过程中消耗的功：（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）6.1蒸汽动力循环4—1过程：锅炉中水等压升温和等压汽化，工质在锅炉中的吸热量Q1：Q1=∆H=H4-H1（KJ/Kg）（工质）冷凝器锅炉水泵过热汽汽轮机1234Q1Q2Wp可逆绝热压缩Ws可逆绝热膨胀（6-5）图6-2能量示意图6.1蒸汽动力循环4.循环过程的T-S图Q1：收锅炉材料限制，约550-600

6、℃Q2：受环境温度限制Q1越大，Q2越小，则获得工越多图6-3T-S图6.1蒸汽动力循环5.动力循环的评价指热效率锅炉提供的热量中转化为净功的分率汽耗率输出1kW·h的净功所消耗的蒸汽量（SSC）（Wp«Ws）当对外作出的净功相同时，汽耗率大的装置其尺寸相应增大。所以汽耗率的高低可用来比较装置的相对尺寸大小和过程的经济性。（6-6）（6-7）6.1蒸汽动力循环6.计算循环各参数的选择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。状态点1：根据p1、t1值可查相关的热力学数据

7、表得H1、S1值状态点2：根据p2，同时为等熵即S1=S2，可得H2，t2状态点3：等压，即p3=p2，等压线与饱和线交点，可得H3、S3状态点4：等压、等熵，即p4=p3，S4=S3，可得H4、S46.1蒸汽动力循环7.实际循环过程等熵效率ηs实际Rankine循环热效率（6-8）（6-9）6.1蒸汽动力循环例6-1某一理想的Rankine循外，锅炉的压力为4MPa，产生440℃过热蒸汽,汽轮机出口压力为0.004MPa,蒸汽流量60t/h,求（1）过热蒸汽每小时从锅炉吸收的热量；（2）乏气的湿度以及乏气在冷凝器放出热量；（3

8、）汽轮机作出的理论功率和水泵消耗的理论功率；（4）循环的热效率6.1蒸汽动力循环解:（1）确定各点的参数1点（过热蒸汽）:根据p1=4MPa、t1=440℃,查过热水蒸气表得H1=3307.1kJ/kg、S1=6.9041kJ/(kg·K);2点（湿蒸汽）,p2