5目前國(guó)際化學(xué)界公認(rèn)的綠色化學(xué)12條原則：（1）防止廢物的生成比在其生成后再處理更好；（2）設(shè)計(jì)的合成方法應(yīng)使生產(chǎn)過(guò)程中所采用的原料最大量地進(jìn)入產(chǎn)品之中；（3）設(shè)計(jì)合成方法時(shí)，只要可能，不論原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品，均應(yīng)對(duì)人體健康和環(huán)境無(wú)毒、無(wú)害（包括極小毒性和無(wú)毒）；（4）化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，必須使其具有高效的功能，同時(shí)也要減少其毒性；（5）應(yīng)盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，如不可避免，也要選用無(wú)毒無(wú)害的助劑；（6）合成方法必須考慮過(guò)程中能耗對(duì)成本與環(huán)境的影響，應(yīng)設(shè)法降低能耗，最好采用在常溫常壓下的合成方法；（7）在技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)合理的前提下，原料要采用可再生資源代替消耗性資源；（8）在可能的條件下，盡量不用不必要的衍生物；（9）合成方法中采用高選擇性的催化劑比使用化學(xué)計(jì)量助劑更優(yōu)越；（10）化工產(chǎn)品要設(shè)計(jì)成在其使用功能終結(jié)后，它不會(huì)永存于環(huán)境中，要能分解成可降解的無(wú)害產(chǎn)品；（11）進(jìn)一步發(fā)展分析方法，對(duì)危險(xiǎn)物質(zhì)在生成前實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和控制；（12）選擇化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)，使化學(xué)意外事故的危險(xiǎn)性降低到最小程度。第六章

蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)

§6.1§6.2§6.3§6.466蒸汽機(jī)是從所周知的那么，蒸汽機(jī)的原理是什么呢？或者說(shuō)：熱能機(jī)械能？動(dòng)力循環(huán)過(guò)程蒸汽動(dòng)力循環(huán)化工企業(yè)能量綜合利用的主要手段之一最常見(jiàn)的6制冷也是從所周知的那么，怎么使體系的溫度低于環(huán)境的溫度呢？制冷循環(huán)制冷廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中的低溫反應(yīng)、結(jié)晶分離、氣體液化以及生活中的冰箱、空調(diào)、冷庫(kù)等各個(gè)方面。

本章主要介紹這兩類循環(huán)的工作原理、循環(huán)中工質(zhì)狀態(tài)的變化、能量轉(zhuǎn)換的計(jì)算以及對(duì)循環(huán)過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)分析，不涉及設(shè)備的具體細(xì)節(jié)。

66.1蒸汽動(dòng)力循環(huán)

6.1.1Rankine循環(huán)及其熱效率

Rankine循環(huán)是最簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力循環(huán)。由鍋爐、過(guò)熱器、汽輪機(jī)、冷凝器和水泵組成。該裝置的示意圖及循環(huán)的T-S圖、H-S圖表示于圖6-1的(a)(b)(c)。6.1.1低壓飽和水3經(jīng)水泵升壓成壓縮水4又進(jìn)入鍋爐，工質(zhì)水在蒸汽動(dòng)力裝置中完成一次封閉循環(huán)。6.1.1進(jìn)鍋爐的壓縮水4在鍋爐和過(guò)熱器中等壓吸熱變?yōu)楦邷馗邏旱倪^(guò)熱蒸汽1，進(jìn)入汽輪機(jī)作絕熱膨脹，推動(dòng)葉輪輸出軸功，汽輪機(jī)出口蒸汽是處于低壓下的濕蒸汽2（工程上也稱乏氣），然后進(jìn)入冷凝器等壓冷凝成飽和水3，冷凝放出的熱量被冷卻水帶走，6.1.1Rankine循環(huán)中各個(gè)過(guò)程經(jīng)理想化（即忽略工質(zhì)的流動(dòng)阻力與散熱、動(dòng)、位能變化）應(yīng)用穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的能量平衡方程分析如下。（6-1）

1~2過(guò)程：汽輪機(jī)中工質(zhì)作等熵膨脹（即可逆絕熱膨脹），對(duì)外作功量

6.1.1（6-2）

2~3過(guò)程：濕蒸汽在冷凝器中等壓等溫冷凝，工質(zhì)冷凝的放熱量

6.1.1由于水的不可壓縮性，壓縮過(guò)程中水的容積變化很小，消耗的壓縮功亦可按下式計(jì)算（6-3a）（6-3b）

3~4過(guò)程：飽和水在水泵中作可逆絕熱壓縮，水泵消耗的壓縮功

6.1.1（6-4）

4~1過(guò)程：鍋爐中水等壓升溫和等壓汽化，工質(zhì)在鍋爐、過(guò)熱器中的吸熱量6.1.1

評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是熱效率與汽耗率。

熱效率是鍋爐所供給的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的分率，用符號(hào)η表示

6.1.1（6-5a）蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵的耗功遠(yuǎn)小于汽輪機(jī)的做功量（Wp<<WS），水泵的耗功常忽略不計(jì)，即Wp

＝0，則

6.1.1（6-5a）（6-5b）6.1.1

汽耗率是蒸汽動(dòng)力裝置中，輸出1kW·h的凈功所消耗的蒸汽量。用SSC表示

蒸汽動(dòng)力裝置輸出的凈功是：那么，輸出1kJ的凈功所消耗的蒸汽量應(yīng)為：（6-6）

以上公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，所需各狀態(tài)點(diǎn)的焓值查閱水蒸汽表（見(jiàn)附錄）或水蒸汽的焓熵圖。具體確定的方法如下：6.1.1顯然，熱效率越高，汽耗率越低，表明循環(huán)越完善。

（6-6）6.1.1狀態(tài)點(diǎn)1，根據(jù)p1、t1值可查得H1、S1值；狀態(tài)點(diǎn)2，根據(jù)p2，而S2=S1，可得H2、t2；狀態(tài)點(diǎn)3，根據(jù)p3=p2，等壓線與飽和液體線的交點(diǎn)，可確定H3、S3；狀態(tài)點(diǎn)4，p4=p1，S4=S3；由p4、S4值可確定H4、S4值。

實(shí)際上，工質(zhì)流動(dòng)中由于存在摩擦、渦流、散熱等因素，汽輪機(jī)及水泵不可能作等熵膨脹及等熵壓縮，水泵消耗的功量對(duì)汽輪機(jī)的作功量相比而言很小，可忽略不可逆的影響，但對(duì)汽輪機(jī)需考慮膨脹過(guò)程的不可逆性。工程上，通常用等熵效率ηS來(lái)表示。6.1.1

等熵效率ηS

的定義：“對(duì)膨脹作功過(guò)程，不可逆絕熱過(guò)程的做功量與可逆絕熱過(guò)程的做功量之比”。6.1.1

實(shí)際的Rankine循環(huán)在T-S圖及H-S圖，如圖（b）、（c）中的12ˊ341所示。那1-2ˊ過(guò)程中工質(zhì)的做功量

6.1.1（6-7）6.1.1實(shí)際的Rankine循環(huán)的熱效率（6-8）6-16-26.1.1分析Rankine循環(huán)可知：如果給定汽輪機(jī)的進(jìn)口蒸汽溫度、壓力以及汽輪機(jī)出口蒸汽的壓力，那Rankine循環(huán)的熱效率基本上也就確定了?？梢?jiàn)，改變蒸汽的參數(shù)可改變循環(huán)的熱效率。6.1.1假定汽輪機(jī)的出口蒸汽壓力及進(jìn)汽壓力不變，將進(jìn)汽的溫度從T1提高到T′1

。6.1.1(1)提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度及進(jìn)汽壓力顯然是提高了循環(huán)的平均吸熱溫度,即提高了循環(huán)熱效率,同時(shí)出口蒸汽的濕度也有所降低，（干度提高）x2<x′2。假定汽輪機(jī)出口蒸汽壓力及進(jìn)汽溫度不變，將進(jìn)汽壓力由p1提高到p′1，也能提高循環(huán)的平均吸熱溫度，6.1.1有利于提高循環(huán)熱效率，但需指出，單一提高進(jìn)汽壓力，汽輪機(jī)出口蒸汽的濕度也隨之增加，x′2<x2，這不利汽輪機(jī)的操作。6.1.1然而，提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度可降低汽輪機(jī)出口蒸汽濕度。所以，為了提高循環(huán)的熱效率，汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度和進(jìn)汽壓力一般是同時(shí)提高的，現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力裝置采用的進(jìn)汽溫度，壓力在往高參數(shù)方向發(fā)展。6.1.1p2(2)

降低汽輪機(jī)出口蒸汽的壓力假定汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽的溫度、壓力均不變，降低出口蒸汽的壓力，結(jié)果使循環(huán)的平均放熱溫度下降，而平均吸熱溫度降低很少。6.1.1由于原來(lái)?yè)p失于冷凝器中的一部分熱量（面積22′3′32）變成有用功，因而提高了循環(huán)的熱效率。但是汽輪機(jī)出口蒸汽壓力的降低受天然冷源（冷卻水或大氣）溫度的限制，而不能任意的降低。此外，隨著出口蒸汽壓力的降低，出口蒸汽的濕度也增大，一般汽輪機(jī)出口壓力不低于0.004MPa（對(duì)應(yīng)的冷凝溫度為28.96℃）。

6.1.2Rankine循環(huán)的改進(jìn)

思路：6.1.2（1）降低吸熱過(guò)程的不可逆性主要措施：降低傳熱溫差。（2）利用乏汽的潛熱主要措施：傳熱。(1)回?zé)嵫h(huán)6.1.2所謂回?zé)崾抢闷啓C(jī)中部分蒸汽來(lái)加熱鍋爐供水，使壓縮水的低溫預(yù)熱階段在鍋爐外的回?zé)崞髦羞M(jìn)行，從而提高循環(huán)的平均吸熱溫度。現(xiàn)代化蒸汽動(dòng)力裝置普遍采用抽氣回?zé)嵫h(huán)。

回?zé)嵫h(huán)的流程：6.1.2再經(jīng)冷凝器c冷凝到飽和水3,此飽和水用水泵d送入回?zé)崞鱡，在回?zé)崞髦信c從汽輪機(jī)抽出的部分蒸汽混合進(jìn)行能量交換，使水溫提高達(dá)到狀態(tài)5，而后用水泵f送入鍋爐循環(huán)使用。e高壓水6進(jìn)入鍋爐a被加熱為過(guò)熱蒸汽1，然后進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，膨脹到時(shí)，抽出部分蒸汽引入到回?zé)崞鱡

，其余的過(guò)熱蒸汽繼續(xù)由狀態(tài)2′膨脹到狀態(tài)2，6.1.2e6.1.26.1.2抽氣系數(shù)的計(jì)算：假定進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量為1kg，汽輪機(jī)的抽氣量為αkg（不考慮散熱損失）。（6-9）6.1.2回?zé)嵫h(huán)的熱效率（6-10）式(6-9)、式(6-10)中各狀態(tài)點(diǎn)的焓值可根據(jù)給定的條件查水蒸汽表而得。

6-36.1.2Rankine循環(huán)的熱效率（例6-1）：38.4%回?zé)嵫h(huán)熱效率（例6-3）：48.4%上述計(jì)算還都是在理想情況下即可逆過(guò)程中計(jì)算的，實(shí)際上，一次回?zé)嵫h(huán)，一般30~40%，最多只有三分之一左右的燃料熱能轉(zhuǎn)化為功，三分之二左右熱量被冷卻水帶走。但這部分熱量是較低溫度下的熱量，通常只能傳熱用。5原子經(jīng)濟(jì)性是從原子水平來(lái)看化學(xué)反應(yīng)，目標(biāo)是在設(shè)計(jì)化學(xué)合成時(shí)使原料中的原子更多或全部地變成最終所希望產(chǎn)品中的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程廢物的“零排放”。以環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)為例進(jìn)一步理解：方法一：通過(guò)氯醇法二步制備原子利用率僅為38.45%，不僅需要消耗大量的石灰和氯氣，而且生成應(yīng)用價(jià)值很低的氯化鈣，造成設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重。方法二：銀催化劑發(fā)現(xiàn)后，實(shí)現(xiàn)乙烯直接氧化法原子利用率100%，是“原子經(jīng)濟(jì)”路線。5上節(jié)課的主要內(nèi)容●Rankine循環(huán)及其熱效率●提高Rankine循環(huán)熱效率的思路●回?zé)嵫h(huán)6.1.2

(2)熱電循環(huán)化工生產(chǎn)中，不僅需要?jiǎng)恿Γ€需要不同品位的熱量以滿足工藝條件的需求。因此，既提供動(dòng)力又供給熱量的熱電循環(huán)更適用于化工生產(chǎn)的特點(diǎn)。熱電循環(huán)有背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱背壓式汽輪機(jī)是排汽壓力大于大氣壓力，排氣的參數(shù)根據(jù)用戶的需要來(lái)確定。與抽汽式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱兩種形式。此循環(huán)類似于朗肯循環(huán)，所不同的是利用汽輪機(jī)排汽中冷凝放熱量直接供熱，所以背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力與供熱溫度相適應(yīng)。6.1.2式中η為循環(huán)的熱效率；qL為循環(huán)中提供的熱量；qH為循環(huán)中輸入的總熱量。

（6-11）熱電循環(huán)的效率通常同時(shí)用熱效率與能量利用系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。用ξ表示6.1.2解決背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱的熱電循環(huán)這一缺點(diǎn)的方法是：采用抽氣式汽輪機(jī)的熱電循環(huán)。6.1.2背壓式汽輪機(jī)聯(lián)合供電供熱的熱電循環(huán)中，必須所需的功與熱都保持一定。供給動(dòng)力與供熱量是相互牽制，不能單獨(dú)調(diào)節(jié)。通過(guò)控制中間的抽氣量以同時(shí)滿足供電與供熱兩方面，因此大型化工廠大多采用抽汽式汽輪機(jī)的熱電循環(huán)。6.1.26-4

6.2節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹

6.2.1節(jié)流膨脹

也有稱“不對(duì)外做功的絕熱膨脹”6.2.1

高壓流體流經(jīng)管道中一節(jié)流元件（如節(jié)流閥、孔板、毛細(xì)管等），迅速膨脹到低壓的過(guò)程稱節(jié)流膨脹。6.2.1

因節(jié)流過(guò)程進(jìn)行很快，加上保溫，高壓流體與外界的熱交換可看做絕熱Q=0。

即節(jié)流前后流體的焓值不變，這是節(jié)流膨脹的特點(diǎn)。所以節(jié)流膨脹

節(jié)流膨脹的推動(dòng)力很大，加上摩擦阻力損耗，因而節(jié)流是高度不可逆過(guò)程，節(jié)流后流體的熵值必增加。流體進(jìn)行節(jié)流膨脹時(shí)，由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)或Joule-Thomson效應(yīng)。6.2.1（6-12）（1）節(jié)流效應(yīng)與轉(zhuǎn)化曲線節(jié)流膨脹中溫度隨壓力的變化率稱微分節(jié)流效應(yīng)系數(shù)或Joule-Thomson效應(yīng)系數(shù)。即6.2.1對(duì)純流體對(duì)節(jié)流膨脹兩邊對(duì)P求導(dǎo)6.2.1（6-13）節(jié)流后溫度降低（冷效應(yīng)）；6.2.1節(jié)流后溫度升高（熱效應(yīng)）。節(jié)流后溫度不變（零效應(yīng)）；

對(duì)理想氣體即理想氣體節(jié)流后溫度不變。

6.2.1節(jié)流后溫度升高（熱效應(yīng)）。節(jié)流后溫度不變（零效應(yīng)）；

節(jié)流后溫度降低（冷效應(yīng)）；6.2.1（1）狀態(tài)方程（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)定6.2.16.2.1一個(gè)轉(zhuǎn)化壓力對(duì)應(yīng)有兩個(gè)轉(zhuǎn)化溫度。轉(zhuǎn)化曲線區(qū)域內(nèi)μJ>0，轉(zhuǎn)化曲線區(qū)域外μJ<0。利用轉(zhuǎn)化曲線可以確定節(jié)流膨脹后獲得低溫的操作條件。6.2.1

大多數(shù)氣體的轉(zhuǎn)化溫度較高，在室溫及壓力不太高的條件下節(jié)流可產(chǎn)生冷效應(yīng)。其最高轉(zhuǎn)化溫度可用下式計(jì)算：

少數(shù)氣體如氦、氫等的最高轉(zhuǎn)化溫度低于室溫，欲使其節(jié)流后產(chǎn)生冷效應(yīng)，必須在節(jié)流前進(jìn)行充分的預(yù)冷。6.2.1———積分節(jié)流效應(yīng)。（2）節(jié)流膨脹的溫度降與制冷量溫度降6.2.1（1）由狀態(tài)方程（2）由T-P圖6.2.1（3）由T-S圖6.2.1制冷量P1,T1,H1P2,T2,H2=H1P0=P2,T0=T1,H0

定義為節(jié)流過(guò)程的制冷量數(shù)量上所以也稱為等溫節(jié)流效應(yīng)

6.2.2作外功的絕熱膨脹

6.2.2（6-15）微分等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)（1）等熵效應(yīng)6.2.2對(duì)純流體對(duì)等熵膨脹6.2.2（6-16）對(duì)任何氣體對(duì)等熵膨脹只產(chǎn)生冷效應(yīng)6.2.2（2）等熵膨脹的溫度降與制冷量———積分等熵膨脹效應(yīng)。溫度降6.2.1（1）由狀態(tài)方程（2）由T-S圖6.2.1制冷量P1,T1,H1,S1P2,T2,H2,S2=S1P0=P2,T0=T1,H0

定義為等熵膨脹過(guò)程的制冷量數(shù)量上6.2.2節(jié)流膨脹與等熵膨脹的比較溫度降6.2.2因?yàn)樗砸驗(yàn)樗?.2.26.2.1P1,T1,H1P2,T2,H2=H1P0=P2,T0=T1,H0P2,T2,H2,S2=S1制冷量：6.2.2設(shè)備與操作：節(jié)流膨脹等熵膨脹設(shè)備：操作：投資：6.2.2可逆極不可逆兩者之間最大最小兩者之間最大最小兩者之間復(fù)雜簡(jiǎn)單兩者結(jié)合等熵過(guò)程節(jié)流過(guò)程實(shí)際過(guò)程過(guò)程可逆性溫度降制冷量設(shè)備與操作6.2.2

兩種膨脹由于各具有優(yōu)、缺點(diǎn)，工程中應(yīng)用均廣泛。通常節(jié)流膨脹應(yīng)用于普冷循環(huán)與小型的深冷設(shè)備，做外功的絕熱膨脹主要用于大、中型的氣體液化工藝，由于膨脹機(jī)不適用有液體存在的場(chǎng)合，工程上常將兩種膨脹結(jié)合并用。6-66.3制冷循環(huán)6.3制冷普冷深冷制冷循環(huán)消耗外功消耗熱能蒸汽壓縮制冷等吸收式制冷等制冷熱力學(xué)第二定律高溫低溫消耗能量6.2.2膨脹前壓力高一點(diǎn)，溫度低一點(diǎn)有利于獲得更低的溫度

6.3.1蒸汽壓縮制冷

（1）單級(jí)蒸汽壓縮制冷6.3.1膨脹壓縮冷凝6.3.1

單級(jí)蒸汽壓縮制冷是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成。循環(huán)中，采用低沸點(diǎn)物質(zhì)作為制冷劑。6.3.1蒸汽壓縮制冷循環(huán)分析基本依據(jù)6.3.16.3.16.3.1

q0稱為單位制冷量。作業(yè)5、有人用A和B兩股水蒸汽通過(guò)絕熱混合獲得0.5MPa的飽和蒸汽，其中A股是干度為98％的濕蒸汽，壓力為0.5MPa，流量為1kg/s；而B(niǎo)股是473.15K，0.5MPa的過(guò)熱蒸汽，試求B股過(guò)熱蒸汽的流量該為多少？7、試計(jì)算323K和20KPa時(shí)等分子混合的甲烷（1）－正己烷（2）體系的第二維里系數(shù)和兩個(gè)組分的逸度系數(shù)。6、在25℃，0.1013MPa下，n2mol的NaCl（2）溶于1KgH2O（1）中所形成的溶液的總體積nV(cm3)與n2的關(guān)系為試求n2=0.5mol時(shí)，H2O和NaCl的偏摩爾體積。上節(jié)課的主要內(nèi)容●熱電循環(huán)●節(jié)流膨脹和做外功的絕熱膨脹定義：在給定的制冷操作條件下，單位質(zhì)量的制冷劑在一次循環(huán)中所獲得的冷量。6.3.1（6-18）Q0定義為在給定的制冷操作條件下，制冷劑每小時(shí)從低溫空間吸取的熱量kJ/h。

蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基本計(jì)算：<1>單位制冷量q0

制冷裝置的制冷能力Q0

<2>制冷劑每小時(shí)的循環(huán)量6.3.1<3>冷凝器的放熱量（6-19）（6-20）<4>壓縮機(jī)消耗的功（單位質(zhì)量制冷劑）。

壓縮機(jī)消耗的功率（6-21）（6-22）

<5>制冷系數(shù)6.3.1

ε定義為制冷裝置提供的單位制冷量與壓縮單位質(zhì)量制冷劑所消耗的功量之比。（6-23）

評(píng)價(jià)蒸汽壓縮制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)用制冷系數(shù)ε表示。6.3.1工程上，為了提高制冷系數(shù)，常采用過(guò)冷措施，即處于狀態(tài)4的飽和液體在給定的冷凝壓力下再度冷卻為未飽和液體4′。6-76.3.1

在設(shè)計(jì)制冷循環(huán)時(shí)首先要進(jìn)行制冷計(jì)算，計(jì)算的思路：選擇節(jié)流閥、冷卻介質(zhì)、制冷劑等節(jié)流閥的選擇取決于T4和T5T5即蒸發(fā)溫度，取決于被制冷的系統(tǒng)溫度。6.3.1

T4取決于冷卻介質(zhì)。通常用大氣或自然環(huán)境中的水——冷卻水。一般T4=T0+5若要過(guò)冷，則T4′=T0+5或T4′=T冷卻介質(zhì)+56.3.1當(dāng)T4和T5確定,若選定好了制冷劑，則T1=T5,飽和氣相H1,S1S2=S1,P2H2,S2T4,飽和液相H4,S4,P2=P3=P4,S3,H3如何選擇制冷劑呢？6.3.1<1>大氣壓力下沸點(diǎn)低。低沸點(diǎn)不僅能獲得低的制冷溫度，而且在一定的制冷溫度下，使蒸發(fā)壓力高于大氣壓力，防止空氣進(jìn)入制冷裝置。<2>常溫下的冷凝壓力應(yīng)盡量低，以降低對(duì)冷凝器的耐壓與密封的要求。<3>

汽化潛熱大，減小制冷劑的循環(huán)量，縮小壓縮機(jī)的尺寸。<4>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。<5>具有化學(xué)穩(wěn)定性、不易燃、不分解、無(wú)腐蝕性。制冷劑的選擇具備以下要求

6.3.12010年我國(guó)將完全停止生產(chǎn)和消費(fèi)ODS（消耗臭氧層物質(zhì)）。

常用的制冷劑有氨、氟氯烴、二氧化碳、乙烷、乙烯等。需指出，已發(fā)現(xiàn)氟氯烴中的R11、R12、R113、R114、R115制冷劑對(duì)大氣中臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用。為了保護(hù)環(huán)境，在1987年的蒙特利爾會(huì)議上，起草制定保護(hù)臭氧層的協(xié)議，提出限制生產(chǎn)這五種氟氯烴物質(zhì)的進(jìn)程，因而開(kāi)發(fā)、研制無(wú)污染的替代物已受到世界各國(guó)的關(guān)注與重視。目前，我國(guó)冰箱，冰柜普遍采用制冷劑R143a?？照{(diào)目前還使用氟里昂作制冷劑。

6-86-9制冷循環(huán)中，當(dāng)冷凝溫度給定，如果需要較低的蒸發(fā)溫度，那么制冷劑的蒸發(fā)壓力也相應(yīng)降低，這要增大壓縮機(jī)的壓縮比，引起壓縮機(jī)功耗增加、排氣溫度提高等不利情況。6.3.1

（2）多級(jí)壓縮制冷6.3.1圖6－12所示為兩級(jí)壓縮制冷的示意圖和T－S圖。

多級(jí)壓縮往往與多級(jí)膨脹相結(jié)合，因此可提供多種不同溫度下的制冷量，正適合化工生產(chǎn)中需要各種溫度下的冷量。可以將物料分級(jí)冷卻，降低傳熱過(guò)程的不可逆程度。6.3.1例如，乙烯廠對(duì)烴類混合物的提純與分離需要在不同的溫度下進(jìn)行，采用丙烯作制冷劑的三級(jí)壓縮制冷可提供3℃、-24℃、-40℃級(jí)的冷量，如用乙烯作制冷劑的三級(jí)壓縮制冷則可提供-55℃、-75℃、-101.4℃級(jí)的冷量。采用單一制冷劑的多級(jí)壓縮制冷將受到蒸發(fā)壓力過(guò)低以及制冷劑凝固溫度的限制，例如氨的凝固點(diǎn)為-77.7℃。

6.3.1

（3）復(fù)疊式制冷6.3.1復(fù)疊式制冷的特點(diǎn)是采用兩種以上的制冷劑各自構(gòu)成獨(dú)立的單級(jí)蒸汽壓縮制冷，低溫級(jí)制冷循環(huán)中蒸發(fā)器與更低溫度級(jí)制冷循環(huán)的冷凝器組合在一起，稱為蒸發(fā)冷凝器，通過(guò)蒸發(fā)冷凝器實(shí)現(xiàn)多個(gè)單級(jí)蒸汽壓縮制冷的串聯(lián)操作。圖6-13表示雙級(jí)復(fù)疊式制冷循環(huán)示意圖、T-S圖。圖中1-2-3-4為低溫級(jí)制冷循環(huán)，5-6-7-8為更低溫度級(jí)制冷循環(huán)。1-2-3-4制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器又是5-6-7-8制冷循環(huán)中的冷凝器，即蒸發(fā)冷凝器。作用是利用低溫級(jí)制冷循環(huán)中制冷劑的蒸發(fā)供冷來(lái)冷凝更低溫度級(jí)制冷循環(huán)中壓縮機(jī)排汽。復(fù)疊式制冷中只有5-6-7-8制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器才提供冷量。6.3.1

石油裂解氣的深冷分離中廣泛采用氨-乙烯復(fù)疊式制冷的工藝流程。它是以氨作為低溫級(jí)制冷中的制冷劑，更低溫度級(jí)制冷劑為乙烯，節(jié)流膨脹后的乙烯在蒸發(fā)器中可提供-100℃的低溫冷量。

6.3.1蒸汽壓縮制冷循環(huán)6.3.1制冷消耗外功蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱能制冷熱能吸收式制冷

6.3.2吸收式制冷6.3.2吸收式制冷的特點(diǎn)：

直接利用熱能制冷

工作介質(zhì)：

二元溶液制冷劑：

制冷劑吸收劑：

揮發(fā)性大即蒸汽壓高的組分揮發(fā)性小的組分

氨水制冷劑：氨

制冷劑吸收劑：水

循環(huán)經(jīng)濟(jì)：也稱為資源閉環(huán)利用型經(jīng)濟(jì)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求“減量化（reduce）、再利用（reuse）、循環(huán)（recycle）”為社會(huì)活動(dòng)的行為準(zhǔn)則，即3R原則。清潔生產(chǎn)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的前提和本質(zhì)，資源生產(chǎn)產(chǎn)品消費(fèi)廢棄物廢棄物資源化資源化上節(jié)課的主要內(nèi)容●蒸汽壓縮制冷循環(huán)的基本計(jì)算

6.3.2冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器吸收器泵換熱器解吸器減壓閥減壓閥6.3.2解吸壓力：P1取決于T1，即冷凝器中的溫度。吸收壓力：P2取決于T2，即蒸發(fā)器中的溫度。換句話說(shuō)：解吸壓力及出口溫度一定吸收壓力及進(jìn)口溫度一定氨水溶液的濃度則一定，才能保證循環(huán)過(guò)程穩(wěn)定。6.3.2（6-24）Q0為吸收式制冷的制冷量；Q為熱源供給的熱量。吸收式制冷循環(huán)的能量分析：加入循環(huán)的能量蒸發(fā)器泵解吸器離開(kāi)循環(huán)的能量冷凝器吸收器循環(huán)過(guò)程熱能利用系數(shù)表示6.3.2怎么分析制冷循環(huán)的好壞呢？逆向卡諾循環(huán)TRTLT0To逆向卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)以水、溴化鋰溶液為工質(zhì)的吸收式制冷，制冷溫度不能低于攝氏零度，通常用于大型的空調(diào)系統(tǒng)或提供生產(chǎn)工藝用的低溫冷卻水。近年來(lái)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的利用，吸收式制冷中也可利用太陽(yáng)的輻射作為解吸器的熱源，因此，夏天可利用火熱的太陽(yáng)來(lái)造就涼爽的工作環(huán)境。6.3.2吸收式制冷的優(yōu)點(diǎn)：1、利用低品位的熱能以及工業(yè)生產(chǎn)中的余熱或廢熱；（節(jié)能式制冷）2、裝置中無(wú)昂貴的壓縮機(jī)，設(shè)備成本低廉。其缺點(diǎn)是熱能利用系數(shù)低，裝置體積大。

6.3.3熱泵及其應(yīng)用熱泵是消耗機(jī)械功，完成熱量從低溫區(qū)傳向高溫區(qū)并維持高于環(huán)境溫度的設(shè)備。熱泵的工作原理，循環(huán)過(guò)程類同制冷裝置。所不同的是工作目的與操作的溫度范圍不同。6.3.3

制冷裝置的工作目的是制冷，操作的溫度范圍是環(huán)境溫度與低于環(huán)境溫度的制冷空間溫度。

熱泵的工作目的是供熱，即從自然環(huán)境或低溫余熱中吸取熱量并將它傳送到需要的高溫空間中。操作的溫度范圍是環(huán)境溫度（或低溫空間溫度）與高于環(huán)境溫度的供熱空間溫度。6.3.3節(jié)流壓縮冷凝節(jié)流壓縮蒸發(fā)

與燃料燃燒，電爐取暖相比，熱泵是節(jié)能性供暖方式。6.3.3（6-25）

熱泵循環(huán)的性能指標(biāo)用熱泵供熱系數(shù)εHP

表示，即消耗單位功量所得到的供熱量。

式中，Q為熱泵的供熱量，kJ/kg；WS為熱泵消耗的功量，kJ/kg。6.3.3

考慮到熱轉(zhuǎn)化為功的效率一般只有30%以下，則εHP起碼應(yīng)大于4才有實(shí)用價(jià)值，否則達(dá)不到節(jié)約一次能源的目的。

供熱系數(shù)εHP比較大，一般為7～8。即每消耗一份功，可得7～8份熱。因此，熱泵所提供的熱量中，只有一份由機(jī)械功轉(zhuǎn)化而來(lái)，其余絕大部分來(lái)自環(huán)境。經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)，用戶可使用同一裝置在夏季作為制冷機(jī)用于空調(diào)，冬季作為熱泵用于供熱。6.3.3例如：冷暖空調(diào)制冷劑流向：

夏天制冷：壓縮機(jī)

室外換熱器（放熱）

節(jié)流

室內(nèi)換熱器（吸熱）壓縮機(jī)

冬天供暖：壓縮機(jī)

室內(nèi)換熱器（放熱）

節(jié)流

室外換熱器（吸熱）

壓縮機(jī)

用換向閥來(lái)改變壓縮機(jī)出口氣體流向。6.3.3夏天制冷

例如：冷暖空調(diào)制冷劑流向：

用換向閥來(lái)改變壓縮機(jī)出口氣體流向。冬天供暖壓縮機(jī)室外換熱器（吸熱）室內(nèi)換熱器（放熱）節(jié)流節(jié)流壓縮機(jī)室外換熱器（放熱）室內(nèi)換熱器（吸熱）6.4深冷循環(huán)深冷即將體系溫度降到零下100oC以下。6.4深冷的主要作用：低沸點(diǎn)的氣體液化。實(shí)現(xiàn)方式：深冷循環(huán)。深冷循環(huán)的理論依據(jù)：節(jié)流膨脹和等熵膨脹。最基本的利用節(jié)流膨脹的深冷循環(huán)：Linde循環(huán)。最先采用帶有膨脹機(jī)的深冷循環(huán)：Claude循環(huán)。Linde循環(huán)與Claude循環(huán)都是不閉合循環(huán)。

6.4.1林德循環(huán)6.4.1Linde循環(huán)由壓縮機(jī)I、冷卻器II、換熱器III、節(jié)流閥IV與汽液分離器V組成。6.4.1在林德循環(huán)中，氣體介質(zhì)既是制冷劑，又被液化為產(chǎn)品。林德循環(huán)是不閉合的循環(huán)。6.4.1衡量氣體液化循環(huán)的主要指標(biāo)是液化量，制冷量與消耗的壓縮功。6.4.1（1）氣體的液化量理論液化量（6-26）6.4.1林德循環(huán)

（2）理論制冷量液化xkg氣體需取出的熱量（6-27）如果按理想氣體的可逆等溫壓縮考慮，消耗的理論功6.4.1（6-28）（3）

壓縮機(jī)消耗的理論功WR6.4.1（1）換熱器不是理想的實(shí)際循環(huán)過(guò)程換熱器中不完全熱交換損失q2，也稱溫度損失。6.4.1（2）深冷裝置絕熱不完全深冷裝置絕熱不完全，環(huán)境介質(zhì)熱量傳給低溫設(shè)備而引起的冷量損失q3。

6.4.1（6-29）實(shí)際液化量實(shí)際制冷量（6-30）實(shí)際功耗（6-31）式中ηT是等溫效率6-10

6.4.2Claude循環(huán)Claude循環(huán)是最早采用帶有膨脹機(jī)的深冷循環(huán)，由于膨脹機(jī)操作中不允許氣體含有液滴，另外低溫操作中裝置的潤(rùn)滑問(wèn)題不易解決，為此，Claude循環(huán)中膨脹機(jī)與節(jié)流閥聯(lián)合采用。6.4.2此循環(huán)由壓縮機(jī)I、第一換熱器II、第二換熱器III、膨脹機(jī)IV、第三換熱器V、節(jié)流閥VI、氣液分離器VII組成。

Claude循環(huán)的液化量、制冷量及壓縮機(jī)消耗功的計(jì)算如下。取換熱器II、III、V及汽液分離器VII為體系進(jìn)行能量平衡可計(jì)算液化量。設(shè)體系中換熱器不完全熱交換損失為q2，體系中冷量損失為q3。6.4.2整理上式得出液化量6.4.1Claude循環(huán)

（2）理論制冷量6.4.2Claude循環(huán)消耗功等于壓縮機(jī)消耗功與膨脹功回收功之差。若壓縮機(jī)的等溫壓縮效率為ηT，膨脹機(jī)的機(jī)械效率為ηm，則實(shí)際循環(huán)的功耗為：（6-34）6.4.2液化量制冷量功耗6.4.2開(kāi)車過(guò)程例題

例題6-1

例題6-2

例題6-3

例題6-4

例題6-6

例題6-7

例題6-8

例題6-9

例題6-10

例題6-11例題6-1蒸汽動(dòng)力裝置按Rankine循環(huán)工作，鍋爐壓力為40×105Pa，產(chǎn)生440℃過(guò)熱蒸汽，汽輪機(jī)出口壓力為0.04×105Pa，蒸汽流量為60噸/小時(shí)，試求：（1）過(guò)熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量；（2）乏氣的濕度以及每小時(shí)乏氣在冷凝器放出的熱量；（3）汽輪機(jī)作出的理論功率與水泵消耗的理論功率；（4）循環(huán)的熱效率。6.1.1（1）根據(jù)給定的條件查出各點(diǎn)的參數(shù)（查水蒸氣表）例題6-1該循環(huán)在T-S圖上表示解：1點(diǎn)（過(guò)熱蒸汽）12點(diǎn)（濕蒸汽）22例題6-1解之例題6-133點(diǎn)（飽和液體）44點(diǎn)（未飽和水）55點(diǎn)（飽和液體）例題6-1(2)計(jì)算

過(guò)熱蒸汽每小時(shí)從鍋爐吸收的熱量乏氣在冷凝器放出的熱量乏氣的濕度為例題6-1汽輪機(jī)作出的理論功率循環(huán)的理論熱效率水泵消耗的理論功率或END例題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c(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。4321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。

例題6-2解：（1）作出此動(dòng)力循環(huán)的T-S圖。2點(diǎn)：

21點(diǎn)：

1（2）根據(jù)給定的條件，查水蒸氣表確定有關(guān)參數(shù)。例題6-2該動(dòng)力循環(huán)的T-S圖中，1~2過(guò)程表示汽輪機(jī)作等熵膨脹（即可逆絕熱膨脹），膨脹后乏氣的干度為x2，而1~2’過(guò)程表示汽輪機(jī)的實(shí)際膨脹過(guò)程（即不可逆絕熱膨脹），用等熵效率表示。在此首先計(jì)算汽輪機(jī)出口乏氣的濕度，假定汽輪機(jī)作等熵膨脹時(shí)，解得

則12例題6-2汽輪機(jī)作等熵膨脹所作的理論功WS根據(jù)等熵效率ηS的定義例題6-2汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹過(guò)程1～2’所做的功因?yàn)樗?2’例題6-2設(shè)汽輪機(jī)作實(shí)際膨脹后乏氣的干度為x’2

解得汽輪機(jī)出口乏氣的濕度為1－0.8573＝0.14273點(diǎn)：取p為0.008MPa時(shí)飽和水3例題6-2如果水蒸汽表上難以查得H4值，水泵消耗的功由p4=7MPa，S4=0.5926kJ/(kg·K)查得H4=181.09kJ/kg。水泵所消耗的功為計(jì)算每kg水蒸氣所作的凈功4點(diǎn)：因?yàn)樗米骺赡娼^熱壓縮過(guò)程4例題6-2得循環(huán)中蒸汽的質(zhì)量流量

如果汽輪機(jī)作等熵膨脹，那循環(huán)的理論熱效率得循環(huán)的熱效率END例題6-3某蒸汽動(dòng)力裝置采用二次抽汽回?zé)?，已知進(jìn)入汽輪機(jī)的過(guò)熱蒸汽的參數(shù)，p1為140×105Pa，t1為560℃，第一次抽汽壓力為20×105Pa，第二次抽汽壓力1.5×105Pa，乏氣壓力為0.05×105Pa，試將此回?zé)嵫h(huán)在T-S圖示意的表示，并計(jì)算二次抽汽回?zé)嵫h(huán)的熱效率與汽耗率。例題6-3因Sa=S1>Sg，所以a點(diǎn)處于過(guò)熱蒸汽狀態(tài)。當(dāng)pa=20×105Pa，Sa=6.5941kJ/(kg?K)時(shí)，可內(nèi)插求得a′點(diǎn)a′a點(diǎn)a1點(diǎn)

1而Sb=S1

所以b點(diǎn)處于濕蒸汽狀態(tài)，設(shè)濕蒸汽的干度為xb解之在pb時(shí)，查得b點(diǎn)

b例題6-3時(shí)2點(diǎn)

分析知2點(diǎn)處于濕蒸汽狀態(tài)，設(shè)該濕蒸汽的干度為x2，2b′點(diǎn)

b′例題6-33點(diǎn)3a′′點(diǎn)a′′b′′點(diǎn)b′′c點(diǎn)例題6-3第一次抽汽量計(jì)算第一次抽汽量計(jì)算混合器第二次抽汽量

計(jì)算

混合器二次抽汽回?zé)嵫h(huán)的熱效率例題6-3END二次抽汽回?zé)嵫h(huán)的熱效率例題6-3汽耗率：END二次抽汽回?zé)嵫h(huán)的熱效率例題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。見(jiàn)下圖。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0.13MPa，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50×106kJ/h。試求此蒸汽動(dòng)力裝置的熱效率與能量利用系數(shù)。1723546解：由水蒸汽表查得例題6-4例題6-4由S2=Sgx+(1-x)Sl式，還求得x2=0.8121所以狀態(tài)2點(diǎn)處于濕蒸汽區(qū)。求H2值：查得p2=0.004MPa時(shí)，例題6-4以進(jìn)入汽輪機(jī)的1kg蒸汽為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)總抽汽率為а，其中用于供熱為аh，則進(jìn)入加熱器為а-аh。對(duì)熱用戶進(jìn)行能量衡算，可求出аh值這里有一個(gè)假設(shè)：

例題6-4對(duì)加熱器進(jìn)行能量衡算

例題6-4鍋爐供給的熱量汽輪機(jī)所做功例題6-4蒸汽動(dòng)力裝置的能量利用系數(shù)每kg水蒸氣供給熱用戶的熱量END蒸汽動(dòng)力裝置的熱效率例題6-6壓縮機(jī)出口的空氣狀態(tài)為p1=9.12MPa(90atm)，T1=300K，如果進(jìn)行下列兩種膨脹，膨脹到p2=0.203MPa(2atm)，（1）節(jié)流膨脹；試求兩種膨脹后氣體的溫度、膨脹機(jī)的作功量及膨脹過(guò)程的損失功，取環(huán)境溫度為25℃。（2）做外功的絕熱膨脹，已知膨脹機(jī)的等熵效率η=0.8。解：（1）節(jié)流膨脹已知：空氣，p2=0.203MPa，H2=H1=13012J/mol查表T2=280K（節(jié)流膨脹后溫度），S2=118.41J/(mol?K)例題6-6查表：H1=13012J/mol，S1=87.03J/(mol?K)已知：空氣，p1=9.12MPa，T1=300K（2）做外功的絕熱膨脹例題6-6已知：空氣，p2=0.203MPa，S2=S1=87.03J/(mol?K)查表：例題6-6可逆絕熱膨脹所做功實(shí)際是不可逆的絕熱膨脹解得S2查表T2=133K（作外功絕熱膨脹后的溫度）S2=104.41J/mol.K例題6-6T例題6-6膨脹機(jī)實(shí)際作功（3）節(jié)流膨脹過(guò)程的損失功。作外功絕熱膨脹的損失功例題6-6計(jì)算結(jié)果比較如下：過(guò)程T2/K⊿

T做功量/(J/mol)損失功/(J/mol)節(jié)流膨脹280-2009351.2作外功絕熱膨脹133-1674317.75179END例題6-7

試求工作于兩相區(qū)的逆向Carnot循環(huán)的放熱量、制冷量以及制冷系數(shù)。

解：兩相區(qū)的逆向Carnot循環(huán)應(yīng)該是兩個(gè)等熵過(guò)程和兩個(gè)等溫過(guò)程。循環(huán)的放熱量循環(huán)的吸熱量Carnot循環(huán)是：工作介質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰?，等熵膨脹做功，在低溫?zé)嵩捶艧?，再?jīng)等熵壓縮循環(huán)。例題6-7逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)制冷劑完成一次循環(huán)后，本身又回到初始狀態(tài)，即制冷劑的⊿u=0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律逆向Carnot循環(huán)分析：

6.3.12、在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，制冷系數(shù)以逆向Carnot循環(huán)為最大。1、制冷循環(huán)中，高溫物體的放熱量大于低溫物體的吸熱量。兩者之差等于消耗的能量所轉(zhuǎn)換的熱量。3、在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，制冷系數(shù)只于熱源溫度有關(guān)，與工作介質(zhì)無(wú)關(guān)。逆向Carnot循環(huán)在實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)，不僅僅可逆過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)，還有“水擊”現(xiàn)象存在，機(jī)器極易損壞。END例題6-8

某蒸汽壓縮制冷裝置，采用氨作制冷劑，制冷能力為105kJ/h，蒸發(fā)溫度為-15℃，冷凝溫度為30℃，設(shè)壓縮機(jī)作可逆絕熱壓縮，試求：（1）

制冷劑每小時(shí)的循環(huán)量；（2）

壓縮機(jī)消耗的功率及處理的蒸汽量；（3）

冷凝器的放熱量；（4）節(jié)流后制冷劑中蒸汽的含量；（5）

循環(huán)的制冷系數(shù)；（6）相同溫度區(qū)間內(nèi)，逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)。6.3.1

<1>制冷劑每小時(shí)的循環(huán)量<3>冷凝器的放熱量

<2>壓縮機(jī)消耗的功率

6.3.1<4>蒸汽含量

<5>制冷系數(shù)6.3.1<6>逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩磯嚎s機(jī)狀態(tài)點(diǎn)111解：（1）作出此循環(huán)的p-H圖，T-S圖，由附錄查出各狀態(tài)點(diǎn)的焓值。

例題6-8溫度為－15℃的飽和蒸汽例題6-81122狀態(tài)點(diǎn)2例題6-8狀態(tài)點(diǎn)4狀態(tài)點(diǎn)5

30℃飽和液相45例題6-8（2）計(jì)算壓縮機(jī)每小時(shí)處理的制冷劑蒸汽量制冷劑每小時(shí)的循環(huán)量例題6-8壓縮機(jī)消耗的功率冷凝器的放熱量設(shè)節(jié)流后制冷劑中蒸汽含量為x。例題6-8循環(huán)的制冷系數(shù)

相同溫度區(qū)間內(nèi)，逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)END例題6-9

以R22為制冷劑的制冷裝置，循環(huán)的工作條件如下：冷凝溫度為20℃，過(guò)冷度⊿t=5℃，蒸發(fā)溫度為-20℃，進(jìn)入壓縮機(jī)是干飽和蒸汽。試求此循環(huán)的單位制冷量、每kg制冷劑的耗功量以及制冷系數(shù)，并與無(wú)過(guò)冷（其他工作條件相同）進(jìn)行比較。

例題6-9從R22制冷劑的熱力學(xué)圖表查得：每kg制冷劑所消耗的功制冷循環(huán)中無(wú)過(guò)冷，單位制冷量解：例題6-9制冷系數(shù)制冷循環(huán)中冷凝液又過(guò)冷5℃，單位制冷量END每kg制冷劑消耗的功量同無(wú)過(guò)冷情況制冷系數(shù)例題6-10

甲烷在Linde循環(huán)中被液化，見(jiàn)圖所示。甲烷以1.03×105Pa、300K的初態(tài)進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮到70×105Pa，然后再冷卻到300K，產(chǎn)品是1.03×105Pa的飽和液態(tài)，未液化的甲烷（壓力為1.03×105Pa）又返回?fù)Q熱器被加熱到297℃再循環(huán)使用。

假定環(huán)境漏入換熱器的熱量為5.81kJ（以1kg的甲烷進(jìn)料為基準(zhǔn)），忽略漏入其他設(shè)備的熱量。壓縮機(jī)的等熵效率為0.75，試計(jì)算：(1)循環(huán)的液化率與壓縮機(jī)消耗的功；(2)各個(gè)過(guò)程的損失功及該循環(huán)的熱力學(xué)效率（環(huán)境溫度300K）。

（1）根據(jù)甲烷的熱力學(xué)圖表，查出各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)，列于下表。

例題6-10

以1kg甲烷為計(jì)算基準(zhǔn)。

解：狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)T/Kp/PaH/(kJ/kg)S/[kJ/(kg·K)]1234657過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽流體濕蒸汽飽和蒸汽飽和液體過(guò)熱蒸汽3003002051101101102971.03×10570×10570×1051.03×1051.03×1051.03×1051.03×10595589051951955241.29507.084.723.244.644.940.3687.06例題6-10（2