热力学基本定律.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章热力学基本定律,4.1,热力学第一定律,主要内容,基本概念,稳定流动系统热力学第一定律表达式,稳流系统热力学第一定律应用,基本概念,1.,体系与环境,体系（,system,）：被划定的研究对象称为体系，也称为系统或物系。,环境（,Surroundings,）：与体系密切相关的，有相互作用或者影响的其余部分。,2.,体系分类：,根据体系与环境的关系，将体系分为三类：,（,1,）敞开体系,体系与环境既有物质交换，又有能量交换,（,2,）封闭体系,体系与环境没有物质交换，有能量交换,基本概念,（,3,）孤立体系,体系与环境既无物质交换，又无能量交换。又被称为隔离体系。,有时又把封闭体系和环境一起作为孤立体系研究,基本概念,3.,状态和状态函数,状态：指某一瞬间体系所呈现的宏观状况；,状态函数：体系某些宏观热力学性质是所处状态的单值函数，称为状态函数。如,p,、,V,、,T,、,U,、,H,、,A,、,G,状态一定值一定，殊途同归值变等，周而复始变化零,基本概念,4.,过程：,指体系从一个平衡状态到另一个平衡状态的转换。,描述一个过程一般包括：始态、末态、途径,基本概念,5.,热和功,（,1,）,热和功不是状态函数，它们与经历的途径有关；,（,2,）它们只是能量的传递形式，而不是储存形式。当能量以热和功的形式传入体系后，增加的是物质的能量。,（,3,）符号规定：,Q,:,体系吸热为正，放热为负,W,:,体系得功为正，做功为负,基本概念,能量的形式,化工过程涉及到的能量有两大类：物质的能量和能量的传递。,物质的能量（以,1kg,为基准）,热力学能：,U,=,f,（,T,，,p,，,x,），分子尺度层面上的物质内部 的能量,动能：,E,K,=1/2,u,2,势能（位能）：,E,p,=g,Z,能量的传递：,热,:,Q,功,:,W,热力学第一定律,热力学第一定律,能量守恒和转换定律：自然界中的一切物质都具有能量，能量有不同的形式，能量不可能被创造也不可能被消灭，而只能在一定条件下从一种形式转变为另一种形式，在转变过程中总能量是守恒的。,热力学第一定律数学表达,Z,1,p,1,T,1,V,1,U,1,u,1,H,1,p,2,T,2,V,2,U,2,u2,H,2,Z,2,m,1,m,2,d,E,/d,t,d,m,/d,t,Ws,Q,热力学第一定律数学表达,单位质量的总能量表达：,封闭系统热力学第一定律,封闭系统,单位质量，积分,（,4-12,）,稳定流动系统,敞开体系：体系和环境有物质和能量的交换,流动过程有如下特点,（,1,）设备内各点的状态不随时间变化,（,2,）垂直于流向的各个截面处的质量流率相等,。,p,1,T,1,V,1,U,1,，,H,1,p,2,T,2,V,2,U,2,，,H,2,Q,W,S,Z,1,Z,2,u,2,u,1,单位：,J/kg,化工中常见的稳流装置,稳流系统热力学第一定律的应用,（,1,）流体通过压缩机、膨胀机、透平等设备,若与环境绝热，或热交换相对较小，可以得到,：,H,1,H,2,高温高压蒸汽带动透平做功,稳流系统热力学第一定律的应用,（,2,）,流体流经换热器、反应器等传质设备,用于精馏、蒸发等过程换热器的设计。,当通过反应器、换热器时，体系发生反应、相变化、温度变化,化学反应 反应热,相变 相变热,温度变化 显热,Q,H,（,3,）流体通过节流阀门或多孔塞，如节流膨胀过程或绝热闪蒸过程,稳流系统热力学第一定律的应用,如：冷冻过程通过节流阀，焓未变，通过等焓线，但温度降低。,5,4,1,3,等焓线,2,T,S,T,H,T,L,稳流系统热力学第一定律的应用,（,4,）流体通过喷管获得高速气体（超音速）,或者通过扩压管,例如：火箭、化工生产中的喷射器,稳流系统热力学第一定律的应用,（,5,）伯努利（,Bernoulli,）方程,对于没有摩擦的流体流动过程，可以视为可逆过程,V,是单位质量的体积,微分,无轴功，积分,例题,30,的空气，以,5m/s,的速率流过一个垂直安装的换热器，被加热至,150,，若换热器进出口管直径相等，忽略空气流过换热器的压降，换热器高度为,3m,，空气的恒压平均热容为 试求,50kg,空气从换热器吸收的热量。,思考题,1.,从稳定流动系统的热力学第一定律简化，能否得到物化课程中学习的封闭系统的热力学第一定律，怎样简化？,2.,从能量利用的角度分析：在夏天，打开冰箱门来降低房间的温度合适吗？,4.2,热力学第二定律,水往低处流,气体由高压向低压膨胀,热由高温物体传向低温物体,热力学第二定律说明自发过程具有一定的方向性，而不是按照任意方向进行,第一定律告诉我们能量必须守衡，但没有说明过程发生的方向。,第二定律告诉我们过程进行的方向。,4.2,热力学第二定律的各种文字表述,克劳修斯说法：热不可能自动从低温物体传给高温物体,开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不引起其他变化,自发的过程是不可逆的,热机的热效率,火力发电厂的热效率大约为,35%,高温热源,T,1,低温热源,T,2,卡诺热机的效率,热与功不等价,熵的概念,无限小的可逆的卡诺热机有,：,任意的可逆循环,可逆热温商,-,熵,熵是状态函数,孤立体系,熵增原理,或：,S,系统,S,环境,0,=0,，可逆,0,，不可逆,熵增原理,熵是表征系统混乱程度的量度；自然界的自发过程都是从有序到无序；即自然界中的自发过程向熵值增大的方向进行；,热力学第一定律阐述了能量的数量恒定，但能量的品位（即各种不同形式的能量做功的能力）要降低；熵值的增加是能量品位降低的结果；,热力学第二定律不同说法均表达：自然界中自发的过程是不可逆的，是熵增大的过程。,熵与熵增原理,熵产生是由于过程的,不可逆性,而引起的那部分熵变。,熵产生,熵产生,封闭系统,熵产生减少了系统对外做功的能力。熵产生越大，造成,能量品位降低,越多。,如：原来可以变为,功,的那部分能量变成了我们不能利用的,热，从而产生了熵,熵平衡,Q,W,熵的积累（过程熵变）,稳流系统,=0,封闭系统,熵平衡方程如同质量能量平衡方程和质量平衡方程，过程必须满足；,可根据一个过程（或系统）熵产生的计算，对该过程进行能量分析,能量的质量和级别,根据热力学第二定律，热和功不等价。功能全部转化为热，而热不能全部转变为功；,将功作为度量能量质量高低的量度，将能量分为三类：,高级能量：能全部转化为功的能量,低级能量：不能全部转化为功的能量,僵态能量：完全不能转化为功的能量,由高级能量变为低级的能量则称为能量品位的降低，即意味着能量做功能力的损耗,4.4,理想功、损失功与热力学效率,理想功,理想功是在一定环境条件下，系统发生,完全可逆,过程时，理论上可能产生的（或消耗的）,有用功,。数值上讲，指可能产生的最大功或消耗的最小功；,所谓完全可逆过程包含以下两方面的含义：,（,1,）,系统内,发生的所有变化都必须可逆,（,2,）,系统与环境之间,的相互作用也是可逆进行；,（,1,）,封闭体系,（,2,）,稳流系统,体积功,动能和势能忽略,理想功实际上是一个理论上的,极限值,，在与实际过程一样的始终态下，通常作为评价实际过程能量利用率的标准；,理想功与,可逆,功是有所区别的；,理想功的大小与体系的始终态以及,环境,条件有关。,产出的理想功是最大功，耗功过程的理想功是最小功,理想功,理想功与实际功之差称为损失功,稳流体系,理想功,：,损失功,（忽略动能和势能）,损失功：,理想功在实际功中所占比例为,热力学效率,做功过程,：,耗功过程,：,热力学效率,4.5,有效能和无效能,有效能,体系在一定的状态下的有效能，就是系统从该状态变化到,基态,的过程中所做的理想功。用,E,x,表示,。,Available Energy,（,火用,）；,基态通常指环境状态（,T,0,，,p,0,），在热力学上称为热力学死态,；,有效能与理想功的关系为,：,有效能分为物理有效能和化学有效能,；,系统温度和压力不同于基态,物质组成不同于基态而发生物质交换或化学反应,有效能效率,有效能效率指输出的有效能与输入的有效能之比,。,有效能损失,4.6,化工过程热力学分析的三种方法及其比较,2003,年，中国消耗了全球,30,的主要能源和原材料，但是创造的,GDP,仅占世界的,4,。,在化工产品成本中，能源所占比例很大，一般占成本的,20,30,，能耗高的产品可达,70,80,，因此，化工节能有特殊重要的意义。,化工过程的能量分析,过程的热力学分析,用热力学的方法，对过程中能量的转化、传递、使用和损失情况进行分析，揭示能量消耗的大小、原因和部位，为改进过程、提高能量利用效率指出方向和方法。,用最小的能量消耗，获得最大的经济效益。,能量衡算法,：从热力学第一定律出发，对系统的能量进行衡算；,理想功、损失功和热力学效率法：,以热力学第一定律和第二定律为基础，指出能量在数量和品位上的损失；,有效能衡算和有效能效率法：,热力学第一定律和第二定律相结合，以数值查明不可逆损失的来源与大小,热力学分析的三种方法,热力学分析的三种方法,能量衡算法,熵分析法,有效能分析法,计算工作量,最小,居中,最大,得到的信息,最少,居中,最多,特点,只给出能量排出的损失，而不考虑这部分能量的利用价值，从而不能全面的反映出用能过程中存在的问题,可以得到损耗功，说明能量损失的关键是过程不可逆造成的，但是不能给出各物流的做功能力及其损失情况,虽较复杂，但可以克服熵衡算的不足，得出各物流的做功能力及其损失情况,选用的原则,如果一个体系，只是为了利用热能（采暖、工业用加热炉等）可以只用能量衡算法,对既有热交换，又有功交换的定组成体系，最好选用熵分析法,对既有热交换，又有功的变组成体系，最好选用有效能分析法,设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，如图所示。转化气进入废热锅炉的温度为,1273K,，离开时为,653K,，其流量为,5160Nm,3,/t,NH3,，降温过程压力变化可忽略。废热锅炉产生,4MPa,、,703K,的过热蒸汽、蒸汽通过透平做功。离开透平乏汽压力为，其焓为。在有关温度范围内，转化气的平均等压热容为,36kJ/(kmolK),。乏汽进入冷凝器用,303K,的冷却水冷凝，冷凝水用水泵打入锅炉。进入锅炉的水温为,323K,。试分别用能量衡算法和有效能分析法。,能量衡算法,：,从水蒸气表查得各状态点的有关参数；,求产汽量（忽略热损失，对废热锅炉进行能量衡算）；,计算透平作的功（忽略泵的热损失，对透平作能量衡算）；,求冷却水吸收的热（忽略冷却器的热损失）；,计算热效率,=,透平作的功,/,吸热,=23.63%,；,能量损失率,=1-23.63%=76.37%,作出转化气余热回收装置能量衡算表,输入,/(kJ/t,NH3,),%,输出,/(kJ/t,NH3,),%,高温气余热,5.141610,6,100,透平做功,W,s,1.215210,6,23.63,冷却水带走热,3.926310,6,76.37,合计,5.141610,6,100,5.141510,6,100.00,有效能分析法,1.,物料与能量衡算法相同；,2.,计算各物流的有效能；（取,p,0,=0.10133MPa,T,0,=303K),3.,求总的有效能损失；,4.,求各设备的有效能损失：,（,1,）对废热锅炉作有效能衡算；,（,2,）对透平作有效能衡算；,（,3,）对冷凝器作有效能衡算；,5.,求整个装置的有效能效率；,6.,作出转化气余热回收装置有效能衡算表,;,7.,各单体设备的普通有效能效率,输入,/(kJ/t,NH3,),%,输出,/(kJ/t,NH3,),%,进口转化气,4.43810,6,100,透平做功,1.215210,6,27.38,出口转化气,0.973110,6,21.93,不可逆损耗,E,1,废,1.44710,6,32.61,E,1,透,0.557010,6,12.55,E,1,冷,0.245210,6,5.53,小计,2.24910,6,50.69,合计,4.43810,6,100,4.43810,6,100.00,最大的有效能损失在废热锅炉中，而冷凝器的有效能损失是最小的。,从能量衡算法得出的结论是节能的重点在于回收冷却水带出的热量，但这部分是能级很低的热能，回收利用比较困难。,4.7,合理用能的基本原则,防止能量无偿降级（能量品位降低）,采用最佳推动力的工艺方案,合理组织能量多次利用，采用能量优化利用的原则（组织能量利用梯度）,某工厂高压蒸汽系统副产中压冷凝水，产量为,3500kgh,-1,。这些中压冷凝水一般要经过闪蒸，以产生低压蒸汽，回收利用，闪蒸器与外界环境（）没有热交换。共有三种方案，已知参数见例图，试用有效能法进行能量的热力学分析,计算结果：有效能损失,E,1,2,E,1,3,4.0,压缩机（狭义）,（,2,）,按体积的变化情况：容积式和速度型,容积式压缩机,是将一定量的连续气流限制于,一个封闭的空间,里，使压力升高。,包括：,往复式压缩机，回转式压缩机，滑片式压缩机，,罗茨双转子式压缩机，螺杆压缩机,速度型压缩机,是回转式连续气流压缩机，在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速，从而将速度能转为压力。,包括：离心式压缩机，轴流式压缩机,（,3,）,按运动方式：往复式 和回转式,活塞往复式压缩机,罗茨鼓风机,压缩机的热力学问题,特点：外界供给动力（电动机、汽轮机、内燃机）（即消耗外功）使气体压力升高。,热力学关心的问题：,（,1,）气体在压缩过程中的变化规律；,（,2,）不同压缩过程中消耗的功怎样；,（,3,）为减小功耗采取的措施,单级往复式压缩机,压缩过程,（,1,）吸气,（,2),压缩,（,3,）排气,（,4,）再吸气,气体压缩分类：,一般有,等温、绝热、多变,三种过程，,没有余隙（理想压缩）,从压缩级数分类：,单级,有余隙的压缩,多级压缩,三种压缩过程的,p-,V,图及,T-S,图,从图中得到,有余隙的压缩过程,压缩功计算,可逆轴功,(1),理想气体等温压缩功,：,(2),绝热压缩,：,(3),多变压缩,：,绝热指数,多变指数,非理想气体,压缩功,等温压缩,绝热压缩,多变压缩,多级压缩中间冷却,三级压缩机流程示意图,1.,气缸；,2.,中间冷却器；,3.,油水分离器,p,V,绝热,等温,第一级,第二级,思考：,1.,汽车发动机的原理是什么？,2.,为什么要进行多级压缩？,3.,在级间为什么要加冷却器？,4.9,气体的膨胀过程,节流膨胀,H,=0,流体进行节流膨胀是，由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应或,Joule-thomson,效应,节流过程：,H,=,f,（,T,，,p,）,时，,故,节流膨胀致冷的可能性,对理想气体,=0,pV=RT V=RT/p,这说明了理想气体在节流过程中温度不发生变化,真实气体,有三种可能的情况，由定义式知,当,J,0,时，表示节流后压力下降，温度也下降,致冷,当,J,=0,时，表示节流后压力下降，温度不变化,当,J,0,J,0,，致冷区,在转化曲线右侧，等焓线上，随,p,，,T,，,J,0 C,p,0,恒大于零,.,利用积分等熵温度效应,(3),积分等熵温度效应,等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起的温度变化，称之。,计算积分等熵温度效应的方法有,4,种：,理想气体的积分等熵温度效应,T,S,在有,T-S,图时，最方便的方法是由,T-S,图读取,T,S,对于理想气体,绝热可逆过程,T-S,图法,P1,P2,T1,T2,T,S,用等焓节流效应计算,若,C,p,=const,2.,不可逆对外做功的绝热膨胀,对活塞式膨胀机,当,t,Q,OH,Q,OH,=,H,o,-,H,2,=,H,o,-,H,1,2.,3.,设备与操作,节流膨胀：简单，针形阀,等熵膨胀：复杂，需要低温润滑油。,4.,操作条件与运行情况,一般大、中型企业这两种都用，小型企业用节流膨胀,这两种膨胀过程是制冷的依据，也是气体液化的依据。,气体通过喷管的膨胀,喷管：气体压力降低，气流加速；,扩压管：气体压力增加，动能减小；,喷射器：可以获得真空度；,喷气式飞机的引擎和液体燃料火箭引擎：,4.10,蒸汽动力循环,蒸汽动力循环,蒸汽动力循环是以水蒸汽为工质，将热连续地转变为功的过程。,其主要设备是各种热机。,用途：产功的过程，如火力发电站，大型化工厂。,应用实例,反应条件：,400,，,300atm,如何将气体从,1atm300atm,？,这是由于采用蒸汽动力循环，利用透平机直接带动压缩机的缘故。,可以使用压缩机，消耗电能。,中国,60,年代,1500,1800,度电,/,吨,NH,3,中国,70,年代,10,30,度电,/,吨,NH,3,Carnot,循环,锅炉,W,冷凝、冷却器,泵,透平机,4,3,1,2,Q,3,Q,2,1,4,T,H,T,L,W,T,S,理想的,Rankine,循环,3,4,2,5,1,T,S,6,锅炉,冷凝、冷却器,水泵,透平机,4,3,1,2,Q,过热器,5,6,W,s,W,p,Q,1,Q,1:,面积,1BA4561,A,B,Q,2:,面积,2BA32,净功,W,S,+W,P,=Q,1,-Q,2,=,面积,1234561,理想,Rankine,循环的热效率,热效率,定义：工质吸收的,热量中转化为净功的分率,。,水泵的耗功常可以忽略。,3,4,2,5,1,T,S,6,W,s,W,p,Q,1,理想,Rankine,循环的汽耗率,汽耗率：是指蒸汽动力循环中，输出,1KWh,的净功所消耗的蒸汽量。,用,SSC,（,Specific Steam Consumption),表示。,过冷水,过热水蒸气,气液两相共存区,饱和水蒸气,气液两相共存区的热力学性质采用饱和水蒸气表和干度进行计算,使用饱和水蒸气表,使用过冷水表,使用过热水蒸气表,T,S,过程分析,3,4,2,5,1,T,S,6,T,1,p,1,等压线,p,2,1,点：过热水蒸汽表得到,H,1,和,S,1,3,点：饱和水蒸汽表得到,H,3,和,S,3,7,7,点：饱和水蒸汽表得到,H,7,和,S,7,x,2,H,4,=,H,3,+,W,P,理想功是在一定环境条件下，系统发生完全可逆过程时，理论上可能产生的（或消耗的）有用功。,理想气体的积分等熵温度效应TS,计算透平作的功（忽略泵的热损失，对透平作能量衡算）；,有效能分为物理有效能和化学有效能；,各单体设备的普通有效能效率,13 深冷循环与气体液化,深冷循环的作用在于得到低温液体产品，气体既起到制冷剂的作用且本身又是被液化作为产品；,进入锅炉的水温为323K。,Q1:面积12349a1,最大的有效能损失在废热锅炉中，而冷凝器的有效能损失是最小的。,求各设备的有效能损失：,实际的,Rankine,循环,3,4,2,5,1,T,S,6,4,2,等熵效率 ：,指膨胀做功过程中，不可逆绝热过程的做功量与可逆过程的做功量之比。,2,点的焓值，进一步计算,2,点的湿度。,例题,某核动力循环如图所示，锅炉从核反应堆吸收热量产生压力为,6MPa,、温度为,350,的过热蒸汽（点,1,），过热蒸汽经透平机膨胀做功后于压力下排出（点,2,），乏气在冷凝器中进行定压放热变为饱和水（点,3,），然后经泵返回锅炉（点,4,）完成循环，已知透平机的额定功率为,1510,4,kW,，透平机等熵效率为，水泵可以认为是绝热压缩过程,锅炉,冷凝器,水泵,透平机,4,3,1,2,Q,过热器,核反应堆,例题,试求：,（,1,）此循环过程中蒸汽的质量流量；,（,2,）透平机出口乏气的湿度；,（,3,）循环的热效率；,350,，,6MPa,3,4,2,1,T,S,2,提高热效率的措施,过热蒸汽温度,T,升高，,Q,增大，但相对来说净功的增加比例更大，即提高了整个循环的热效率。,T,增大后，乏气的湿度降低，有利于透平的安全运行。,p,H,p,L,提高平均吸热温度。可以提高循环的热效率,W,S:,面积,1234561,Q,1:,面积,12349a1,变化后：面积,1234756,变化后：面积,123489a,a,增加面积,44894,当J=0时，表示节流后压力下降，温度不变化,利用积分等熵温度效应,某核动力循环如图所示，锅炉从核反应堆吸收热量产生压力为6MPa、温度为350的过热蒸汽（点1），过热蒸汽经透平机膨胀做功后于压力下排出（点2），乏气在冷凝器中进行定压放热变为饱和水（点3），然后经泵返回锅炉（点4）完成循环，已知透平机的额定功率为15104kW，透平机等熵效率为，水泵可以认为是绝热压缩过程,用SSC（Specific Steam Consumption)表示。,（1）此循环过程中蒸汽的质量流量；,取决于被冷物系的温度。,将（6-16）式与（6-13）式比较，得,（2）单位制冷剂压缩机消耗的功；,r1.,理想功与可逆功是有所区别的；,开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不引起其他变化,真实气体节流效应取决于气体的状态，在不同的状态下节流，具有不同的微分节流效应值。,稳流系统热力学第一定律的应用,输出/(kJ/tNH3),指膨胀做功过程中，不可逆绝热过程的做功量与可逆过程的做功量之比。,在化工产品成本中，能源所占比例很大，一般占成本的2030，能耗高的产品可达7080，因此，化工节能有特殊重要的意义。,理想Rankine循环的热效率,思考题,分析其他因素如：过热蒸汽压力、乏气压力等对热效率的影响。,习题,4-17,计算循环净功、加热量、热效率、汽耗率等。,4.11,制 冷 循 环,制 冷,T,low,100,普通制冷,深冷,定义：制冷过程是使物系的温度降到低于周围环境温度的过程。,制冷的应用,气 体 液 化,制 冷,低 温 反 应,食 品 储 存,结 晶 分 离,低温精馏,气 温 调节,制冷过程,低温,高温环境,Q,制冷实质,Q,自发,制冷的实质：消耗外功或热能而实现热由低 温传向高温的逆向循环。,代价,(,W,或者,Q),制冷的常见类型,消耗外功型,消耗热能型,制 冷,蒸汽压缩制冷,空气压缩制冷,蒸汽喷射制冷,吸收制冷,Carnot,循环,Q,锅炉,W,冷凝、冷却器,泵,透平机,4,3,1,2,Q,2,1,4,3,T,H,T,L,W,T,S,逆向,Carnot,循环,冷凝、冷却器,蒸发器,压缩机,膨胀机,1,2,4,3,1,2,3,4,Q,放,Q,吸,T,H,T,L,T,S,逆向,Carnot,循环的热和功的计算,Q,r,=,T,S,等温,Q,放,=-,T,H,(,S,2,S,3,)=-,T,H,(,S,1,S,4,),（,1,）,Q,吸,=,T,L,(,S,1,S,4,),（,2,）,U=,0,(1)(2),W=,(,T,H,T,L,),(,S,1,S,4,),W=,U,-,Q=,0-,(,Q,放,+,Q,吸,),T,1,2,3,4,S,Q,放,Q,吸,T,H,T,L,逆向,Carnot,循环特点,=,f,(,T,H,T,L,),与制冷剂无关,逆向,Carnot,=,max,由两个等熵和两个等温,四个可逆过程组成，是,理想,的制冷循环,逆向,Carnot,循环的缺点,1,2,和,3 4,的过程会形成液滴，在压缩机和膨胀机的气缸中产生“液击”现象，容易损害机器。,实际过程难以接近四个可逆过程。,1,2,3,4,T,S,实际的蒸汽压缩制冷循环,5,4,1,3,(,饱和,l,),(,湿蒸汽,),(,饱和,g),(,饱和,g),等焓线,等压线,过热蒸气,2,蒸发器,冷凝、冷却器,压缩机,1,2,5,3,节流阀,4,T,S,蒸汽压缩制冷循环温度参数,T,S,5,4,1,2,3,T,H,T,L,T,L,：,蒸发温度。取决于被冷物系的温度。,T,H,：冷凝温度。取决于冷却介质温度。,夏天家用空调工作原理,过程分析,5,4,1,3,等焓线,等压线,2,T,S,T,H,T,L,等熵线,过程能量参数,T,S,5,4,1,2,3,循环的制冷系数,W,S,压缩机消耗的理论功,输送单位制冷剂压缩机消耗的功,单位制冷量,指单位制冷剂在蒸发器中吸收的热,例题,某蒸汽压缩制冷循环装置，采用氨制冷，蒸发温度为,-20,，冷凝温度为,30,，设压缩机作可逆绝热压缩，试求：,（,1,）在相同工作区间，逆向卡诺循环的制冷系数,（,2,）单位制冷剂压缩机消耗的功；,（,3,）循环的制冷系数。,T,S,5,4,1,2,3,思考题,用,ln,p,H,图分析蒸汽压缩制冷循环过程。,对于蒸汽压缩制冷循环过程，制冷系数与哪些因素有关？,要达到相同的制冷目的，家用冰箱的制冷系数在冬天大还是夏天大？,吸收式制冷循环,两种工质：制冷剂和吸收剂，如氨,-,水，溴化锂,-,水；,热能利用系数：,热 泵,和制冷循环的热力学原理完全一样；使用目的一个是供热，而另一个是制冷；,4.13,深冷循环与气体液化,深冷循环的作用在于得到低温液体产品，气体既起到制冷剂的作用且本身又是被液化作为产品；,Linde,循环,Claude,循环,4.14,制冷剂和载冷剂的选择,精品课件,！,精品课件,！,制冷剂的要求,在指定的温度范围内，操作压力和比容合适；冷凝压力不要过高，蒸发压力不要过低，蒸发时比容也不要太大；,汽化潜热（蒸发焓）要可能地大；,临界温度高于环境温度，使放热在两相区；凝固温度要低于下限温度；,传热性能和流动性能要好，即具有高的热导率和低得黏度；,要具有化学稳定性；,要环境友好,感谢观看,