1、1,6-1 蒸汽動力裝置循環(huán),研究熱機(jī)循環(huán)的方法：,建立實際循環(huán)的簡化熱力學(xué)模型，用簡單、典型的可逆過程和循環(huán)來近似實際復(fù)雜的不可逆過程和循環(huán)，通過熱力學(xué)分析確定其基本規(guī)律。,火力發(fā)電廠的蒸汽動力裝置以水蒸氣為工質(zhì)，主要由鍋爐、汽輪機(jī)、冷凝器和水泵四個設(shè)備組成。,2,1. 朗肯循環(huán),朗肯循環(huán)是一個簡化的理想蒸汽動力循環(huán)，由4個理想化的可逆過程組成：,3-4：水在給水泵中的可逆絕熱壓縮過程;,4-5-6-1：水與水蒸氣在鍋爐中的可逆定壓加熱過程；,1-2：水蒸氣在汽輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過程；,2-3：乏汽在冷凝器中的定壓放熱過程。,3,2. 朗肯循環(huán)的凈功及熱效率,在朗肯循環(huán)中，每千克蒸汽對外所

2、作出的凈功,根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程式,每千克蒸汽在鍋爐中的定壓吸熱量為,根據(jù)熱效率定義，可得朗肯循環(huán)的熱效率為,4,由于水的壓縮性很小，水泵消耗的功與汽輪機(jī)作出的功相比甚小，可忽略不計，,汽耗率,：動力裝置每輸出1J功所消耗的蒸汽量,單位：kg/J,工程單位：kg/（kWh),1 kWh = 3600 kJ,1 kg/J = 3600 kg/(kWh),5,3蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響,朗肯循環(huán)的熱效率 與新蒸汽的溫度t1(初溫)、壓力p1(初壓)、以及乏汽的壓力p2(終壓)有關(guān)。,將朗肯循環(huán)折合成熵變相等、吸（放）熱量相同、熱效率相同的卡諾循環(huán)。,提高吸熱平均溫度或降低放熱平均溫度都可以提

3、高循環(huán)的熱效率。,6,(1) 蒸汽初溫t1的影響,保持p1、p2不變，將t1提高，則吸熱平均溫度提高，循環(huán)熱效率將提高；乏汽干度增加有利于汽輪機(jī)安全工作。 提高t1受材料耐熱強(qiáng)度限制。,(2) 蒸汽初壓的影響,保持t1、 p2不變，提高p1，將提高吸熱平均溫度，提高循環(huán)的熱效率。然而，乏汽的干度減小，將影響汽輪機(jī)后幾級葉片安全。x 0.85,7,(2) 乏汽壓力的影響,保持t1、 p1不變，降低p2，則對應(yīng)的飽和溫度T2（即放熱溫度）降低，循環(huán)熱效率將有所提高。但是，終壓的降低受冷凝器冷卻介質(zhì)溫度(環(huán)境溫度)的限制。,結(jié)論：為了提高蒸汽動力循環(huán)的熱效率，應(yīng)盡可能提高蒸汽的初壓和初溫，并降低乏汽

4、壓力。,8,4提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的其他途徑,（1）再熱循環(huán),再熱可以增加蒸汽的干度，以便在初溫限制下采用更高的初壓，從而提高循環(huán)熱效率。通常一次再熱可使熱效率提高 23.5。,再熱循環(huán)的設(shè)備復(fù)雜，投資大，只有蒸汽壓力在13MPa 以上的大型火力發(fā)電廠才采用。,9,（2）回?zé)嵫h(huán),回?zé)嵫h(huán)提高了吸熱平均溫度，提高了循環(huán)熱效率。抽汽量的大小根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒確定，應(yīng)使kg抽汽所放出的熱量等于(1-)kg凝結(jié)水加熱到抽汽壓力下的飽和溫度。,10,根據(jù)熱力學(xué)第一定律，回?zé)峒訜崞髦械哪芰科胶馐綖?循環(huán)熱效率為,抽汽壓力取決于鍋爐前給水溫度(t10 t9 )。,回?zé)峒墧?shù)：級數(shù)愈多，t愈高，費(fèi)用愈大

5、。小型發(fā)電廠13級，中大型發(fā)電廠48級。,11,（3）熱電聯(lián)供循環(huán),1）背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián) 供循環(huán),2）抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán),熱電聯(lián)供：用發(fā)電廠乏汽的余熱來滿足熱用戶的需要。（熱電廠）,能量利用系數(shù),兩個熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：t、K,12,第七章 制冷裝置循環(huán),制冷裝置,：能夠維持物體溫度低于周圍環(huán)境溫度的設(shè)備。,制冷裝置循環(huán)是一種逆向循環(huán)。,壓縮式制冷裝置,氣體壓縮式制冷裝置,蒸氣壓縮式制冷裝置,吸收式制冷裝置,吸附式制冷裝置,蒸氣噴射式制冷裝置,半導(dǎo)體制冷裝置,制冷裝置分類,13,7-1 空氣壓縮制冷循環(huán),利用空氣絕熱膨脹時溫度降低來獲得低溫。,原理：,理想化的可逆空氣壓縮制冷循環(huán):,1-2為

6、可逆絕熱壓縮過程；,2-3為可逆定壓放熱過程；,3-4為可逆絕熱膨脹過程；,4-1為可逆定壓吸熱過程。,14,若空氣的比熱容為定值，則,空氣壓縮制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為,對于可逆絕熱過程12及34,15,在相同的大氣溫度T3和冷藏室溫度T1下，逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為,由于,降低增壓比可以提高制冷系數(shù)。但是 愈小，每一循環(huán)壓縮機(jī)吸入的空氣量愈少，制冷量就愈小。采用流量大的葉輪式壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，并加回?zé)嵫b置，可以增大制冷量。,16,回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷裝置,12為定壓預(yù)熱過程；,23為絕熱壓縮過程；,34為定壓放熱過程；,45為定壓放熱過程；,56為絕熱膨脹過程；,61為定壓吸熱過程；,與無回?zé)嵫h(huán)1

7、3561相比，,循環(huán)制冷量q2、放熱量q1相等，制冷系數(shù)相同，增壓比減小，可采用增壓比小、流,量大的葉輪式壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，提高制冷量。,17,7-2 蒸氣壓縮制冷循環(huán),空氣壓縮制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：工質(zhì)容易獲得、成本低、無毒安全。,缺點(diǎn)：空氣的比熱容小，單位質(zhì)量空氣的制冷量比較小；吸熱、放熱均在定壓下進(jìn)行，偏離逆向卡諾循環(huán)較大，經(jīng)濟(jì)性差。,蒸氣壓縮制冷循環(huán)：,用低沸點(diǎn)物質(zhì)（大氣壓下的沸點(diǎn)低于0）作為工質(zhì)（制冷劑），利用其在定壓下汽化和凝結(jié)時溫度不變的特性實現(xiàn)定溫放熱和定溫吸熱，可以大大提高制冷系數(shù)；制冷劑的汽化潛熱較大，因此制冷量大。,18,1. 蒸氣壓縮制冷循環(huán)分析,1-2：絕熱壓縮過程,2-3：

8、定壓凝結(jié)放熱過程,3-4：絕熱節(jié)流過程,4-1：定壓蒸發(fā)吸熱過程,1-2：絕熱壓縮過程,制冷系數(shù)：,19,2. 制冷劑,理論上制冷劑應(yīng)主要具有以下特點(diǎn)：,1. 大氣溫度對應(yīng)的飽和壓力不要太高，冷庫溫度對應(yīng)的飽和壓力不要太低；,2. 氣化潛熱要大，蒸氣比體積要?。?常用制冷劑：,3. 具有較高的臨界溫度；,4. 化學(xué)穩(wěn)定，在工作溫度范圍內(nèi)不分解，不腐蝕設(shè)備，無毒，不易起火和爆炸，不污染環(huán)境（對臭氧層無破壞作用，無溫室效應(yīng)），價格低廉，來源充足等 。,氟利昂（CFC11,CFC12等）、氨。,20,氟利昂制冷劑對環(huán)境的破壞作用：,1. 破壞臭氧層；,2. 溫室效應(yīng)。,1985年聯(lián)合國通過了“保護(hù)臭氧層維也納公約”，我國1989年7月參加。,1987年幾十個國家又共同制定了保護(hù)臭氧層的“蒙特利爾協(xié)議書”，我國1992年8月正式成為締約國。,“蒙特利爾協(xié)議書”規(guī)定：發(fā)達(dá)國家從1996年1月1日起，發(fā)展中國家從2006年1月1日起禁止使用與生產(chǎn)CFC物質(zhì)。,氟利昂替代物的研究成為世界熱門研究課題。,21,7-4 熱泵,熱泵裝置與制冷裝置的工作原理相同，只是工作目的不同，前者為了供熱，后者為了制冷。,22,熱泵的供熱系數(shù)：,供熱系數(shù)與制冷系數(shù)之間的關(guān)系,熱泵裝置可以將大量較低品位（即較低溫度）的熱能提升為較高品位（即