工程熱力學(xué)教案2(05版)

1、第7章 氣體及蒸汽的流動（課時(shí)29、30）一、 基本要求：1、掌握定熵流動的基本方程；2、弄清促使流速改變的力學(xué)條件和幾何條件，以及二者對流速的影響。理解氣流截面積變化的原因。3、掌握噴管中氣流流速、流量的計(jì)算，會進(jìn)行噴管外形的選擇和尺寸的計(jì)算，以及有摩阻時(shí)噴管出口參數(shù)的計(jì)算。能熟練進(jìn)行噴管的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。4、明確滯止焓、臨界截面、臨界參數(shù)的概念。掌握絕熱滯止、絕熱節(jié)流、流動混合過程的計(jì)算。二、 難點(diǎn)和重點(diǎn)：1、漸縮噴管出口壓力與背壓的關(guān)系；2、噴管的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算；3、節(jié)流的工程應(yīng)用。7.1 穩(wěn)定流動的基本方程式一、假定條件1. 理想氣體圖81 變截面管道中的穩(wěn)定定熵流動2. 穩(wěn)定流動

2、3. 流動過程是可逆的4. 流動過程是絕熱的二、基本方程1. 連續(xù)方程定值定值2. 穩(wěn)定流動能量方程式1122可逆對于短管內(nèi)的流動，能量方程可簡化為=定值 對于微元過程： 滯止過程。h-00120p0p2h-s0絕熱滯止。=定值對于理想氣體取定比熱容值時(shí)，有對于理想氣體，無論可逆與否滯止溫度相等；而滯止壓力：可逆滯止與不可逆滯止滯止壓力不相等；由圖可見：h010p1t1h-s0h1思考題：由一定流速的空氣流中的壓力表和溫度計(jì)所測數(shù)值與實(shí)際數(shù)值相比如何？對于水蒸汽：定熵滯止 不可逆絕熱滯止： 注意：對于絕熱滯止部分內(nèi)容，關(guān)鍵是明確，絕熱滯止焓無論可逆與否，都始終相等，再據(jù)具體工質(zhì)的性質(zhì)來確定終態(tài)

3、的。 滯止所涉及的研究領(lǐng)域例7-1 空氣以的速度在風(fēng)洞中流動，用水銀溫度計(jì)測量空氣的溫度，溫度計(jì)的讀數(shù)為70。假設(shè)空氣在溫度計(jì)周圍得到完全滯止，求空氣的實(shí)際溫度。例7-2 1kg溫度為，壓力的空氣，經(jīng)絕熱節(jié)流壓力降至0.1MPa。（1）計(jì)算節(jié)流引起的熵增。（2）上述空氣不經(jīng)節(jié)流而是在汽輪機(jī)內(nèi)可逆絕熱膨脹到0.1MPa，汽輪機(jī)能輸出奪多少功？（3）上述功是否即為空氣絕熱節(jié)流的做功能力損失，為什么？（取環(huán)境大氣）T11p1p2sT1122可逆3. 過程方程式 4. 聲速方程 聲速。聲速不是一個(gè)固定不變的常數(shù)，他與氣體的性質(zhì)及其狀態(tài)有關(guān)，也是狀態(tài)參數(shù)， “當(dāng)?shù)匾羲佟?。馬赫數(shù)。 7.2 促使流速改變的

4、條件研究促使流速改變的意義。一、力學(xué)條件（找出壓力與速度的關(guān)系）符號相反。二、幾何條件（找出與之間的關(guān)系） 注意：式中的為氣流本身的截面，而非流道。對噴管和擴(kuò)壓管分別進(jìn)行分析：漸縮管漸擴(kuò)管漸縮漸擴(kuò)管（一） 噴管對于縮放形噴管，其最小截面處稱為喉部，喉部處氣流速度為當(dāng)?shù)匾羲?。噴管截面形狀與氣流截面形狀相符合，才能保證氣流在噴管中充分膨脹，達(dá)到理想加速的效果。（二） 對于擴(kuò)壓管（，）（三）縮放噴管截面上參數(shù)均稱為臨界參數(shù)，。7.3 噴管的計(jì)算（課時(shí)31、32）一、流速計(jì)算及其分析1.流速的計(jì)算公式：=定值出口截面上的流速；2.狀態(tài)參數(shù)對流速的影響對于可逆絕熱: 與入口參數(shù)及出口壓力有關(guān)，而又與背壓

5、有關(guān)。背壓：出口截面處的工作壓力。與背壓的關(guān)系：漸縮噴管：即漸縮噴管出口截面的壓力不能小于臨界壓力，流速不能大于臨界流速=縮放噴管： 。 喉部，3.臨界壓力比定義：臨界壓力比=估算時(shí)：單原子氣體：；雙原子氣體：；多原子氣體：。 acb水蒸氣的定熵流動：過熱蒸汽：；干飽和蒸汽：。則 二、流量計(jì)算對于漸縮噴管，故對于縮放噴管，即對于縮放噴管，只要，則喉部即為聲速。三、噴管的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)噴管的已知條件為。設(shè)計(jì)的原則是。設(shè)計(jì)步驟如下：(1)選擇外形當(dāng)，即時(shí)，選漸縮噴管，出口氣體壓力；當(dāng)，即時(shí)，選用縮放噴管。（2）尺寸計(jì)算漸縮噴管：縮放噴管：最小截面面積、出口截面面積和漸擴(kuò)段的長度。，例7-3： 已知工

6、質(zhì)為空氣初態(tài)參數(shù)為500×103Pa，500，=111.46m/s、出口截面壓力104.6×103Pa，質(zhì)量流量1.5kgs。試：（1）設(shè)計(jì)噴管；(2)略去計(jì)算噴管尺寸。例7-4 初態(tài)p12.8×106Pa、t1420的水蒸氣以初速c1l 20 m/s可逆絕熱流經(jīng)噴管，進(jìn)入pb2*106Pa的空間。當(dāng)蒸汽的流量為3000kg/h時(shí)，試確定噴管的形狀和尺寸。 例7-5 空氣在一個(gè)縮放噴管中穩(wěn)定定熵流動。若已知入口壓力為400 kPa，溫度為473K，流速可忽略不計(jì)；最小截面積為50 cm2；出口處氣流的馬赫數(shù)為3，試確定： (1)臨界參數(shù)：； (2)出口截面上的參數(shù)

7、：。 7.4 背壓變化時(shí)噴管內(nèi)流動過程簡析（課時(shí)33、34）一、漸縮噴管（1）假定條件（2）不同背壓下的流動特性 二、縮放噴管的流動特性7.5 有摩阻的絕熱流動遵循能量方程：與無摩阻的可逆穩(wěn)定流動相比：速度系數(shù)：能量損失系數(shù)：7.6 絕熱節(jié)流利用絕熱能量方程：有限過程：微元過程： 該式表明：經(jīng)過節(jié)流后流體焓值仍回復(fù)到原值，由于在孔口附近流體處于不平衡狀態(tài)，因而不能確定各截面的焓值，因此，盡管，但不能把節(jié)流過程看作等焓過程。節(jié)流過程是不可逆絕熱過程，則理想氣體：。實(shí)際氣體：節(jié)流后溫度可以降低，可以升高，也可以不變。蒸汽壓縮式制冷，就是利用節(jié)流后溫度降低來得到低溫工質(zhì)，用于制冷的。 結(jié)合噴管設(shè)計(jì)計(jì)

8、算，安排1課時(shí)習(xí)題課。第8章 壓氣機(jī)的熱力過程壓氣機(jī)分類：工程熱力學(xué)研究壓氣機(jī)的主要任務(wù)。一、 基本要求：1、掌握活塞式壓氣機(jī)和葉輪式壓氣機(jī)的工作原理；2、掌握不同壓縮過程（絕熱、定溫、多變）狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功的計(jì)算，以及壓氣機(jī)耗功的計(jì)算；3、了解多級壓縮、中間冷卻的工作情況。了解余隙容積對活塞式壓氣機(jī)工作的影響。二、 難點(diǎn)和重點(diǎn)：1、 正確計(jì)算壓氣機(jī)的耗功；2、 葉輪式壓氣機(jī)的不可逆絕熱壓縮；3、 采用多級壓縮、中間冷卻的意義及與單級壓縮的比較8.1單級活塞式壓氣機(jī)的工作原理和理論耗功量(課時(shí)35、36)一、理想單級活塞式壓氣機(jī)的工作原理 二、理想單級活塞式壓氣機(jī)的功三種典型的壓縮過程

9、的耗功量計(jì)算與比較必須掌握。可逆絕熱壓縮。多變壓縮。定溫壓縮。當(dāng)初態(tài)及終壓給定時(shí)： 定溫壓縮的壓氣機(jī)耗功量最小，壓縮終溫也最低；絕熱壓縮的壓氣機(jī)耗功量最大且終溫最高。為了減少壓氣機(jī)耗功量，應(yīng)采取措施使壓縮過程盡量接近于定溫壓縮，這是改進(jìn)壓氣機(jī)工作的主要方向。8.2 余隙容積的影響余隙容積的定義。一、有余隙容積的產(chǎn)氣量：由于的存在，不但使余隙容積本身不起吸氣作用，而且使另一部分汽缸容積也不起吸氣作用。容積效率：推導(dǎo)得：當(dāng)增壓比和多變指數(shù)一定時(shí)，余隙容積比越大，容積效率越低； 當(dāng)余隙容積比和多變指數(shù)一定時(shí)，增壓比越大，容積效率越低。二、理論耗功：壓氣機(jī)耗功量。結(jié)論，壓縮相同量的氣體至同樣的增壓比，

10、理論上壓氣機(jī)耗功量與無余隙時(shí)相同。8.3多級壓縮和級間冷卻(課時(shí)37、38)為什么要采用多級壓縮、級間冷卻的方法生產(chǎn)高壓氣體。工作原理。分級壓縮耗功。不分級壓縮耗功。最佳中間壓力（最有利的中間壓力是使兩汽缸中所消耗的比壓縮功和為最小）。耗功：=所消耗的總功為：=定溫效率：例8.1 空氣由初態(tài)壓力98.07kPa、溫度20經(jīng)三級壓氣機(jī)壓縮后壓力提高到12.26MPa若空氣進(jìn)入各級氣缸時(shí)的溫度相同，且各級壓縮指數(shù)均為1.25，試求生產(chǎn)質(zhì)量為l kg的壓縮空氣所消耗的最小功，并求各級氣缸的排氣溫度。又若采用單級壓氣機(jī)一次壓縮到12.26MPa壓縮指數(shù)也是1.25，則所耗的功和排氣溫度各為多少?簡短討

11、論計(jì)算結(jié)果表明：單級壓氣機(jī)不僅比三級壓氣機(jī)耗功大得多，而且排氣溫度超過了般規(guī)定值160180。這是不允許的。因?yàn)榕艢鉁囟冗^高，會引起潤滑油變質(zhì)，影響潤滑效果，嚴(yán)重時(shí)還會引起自燃，甚至發(fā)生爆炸，所以不應(yīng)用單級壓縮生產(chǎn)壓力很高的壓縮氣體。8.4 葉輪式壓氣機(jī)的工作原理活塞式壓氣機(jī)的最大缺點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)引出葉輪式壓氣機(jī)。葉輪式壓氣機(jī)分類。徑流式(離心式)工作原理過程。軸流式壓氣機(jī)的構(gòu)造。軸流式壓氣機(jī)的工作工程：葉輪式壓氣機(jī)中的實(shí)際過程是不可逆絕熱過程：絕熱效率：例82 一臺葉輪式氮?dú)鈮嚎s機(jī)，進(jìn)口參數(shù)為=97.22kPa、20，出口壓力311.1kPa。進(jìn)口處氮?dú)饬髁?13.3m3min，壓氣機(jī)的絕熱效率0

12、.80。若略去進(jìn)出口動能差和位能差，（1）求壓氣機(jī)定熵壓縮的耗功量；（2）求不可逆絕熱壓縮壓氣機(jī)的耗功量；（3）求由于不可逆多耗的功量；（4）若環(huán)境溫度20，求出于不可逆所損失的有效能I；（5）在T-s圖上用面積示出和。簡短討論：（1）由于不可逆多耗功量63.3kW，且壓縮終溫比高將近30，這都是不利的。（2）值得指出的是，由于不可逆面多耗的功量與不可逆損失I并不相等。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)變?yōu)闊崃勘粴怏w吸收(使氣體溫度從上升為)，其中部分仍為有效能的緣故。但是，對于壓縮氣體來說,增加的這部分有效能實(shí)際上并無用處。第9章 氣體動力循環(huán)分析動力循環(huán)的主要目的是在熱力學(xué)基本定律的基礎(chǔ)上分析動力循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換的

13、經(jīng)濟(jì)性，尋求提高經(jīng)濟(jì)性的方向及途徑。一、 基本要求：1、掌握各種裝置循環(huán)的實(shí)施設(shè)備及工作流程；2、掌握將實(shí)際循環(huán)抽象和簡化為理想循環(huán)的一般方法，并能分析各種循環(huán)的熱力過程組成；3、掌握各種循環(huán)的吸熱量、放熱量、做功量及熱效率等能量分析和計(jì)算的方法；4、會分析影響各種循環(huán)熱效率的主要因素。5、掌握提高各種循環(huán)能量利用經(jīng)濟(jì)性的具體方法和途徑。二、 難點(diǎn)和重點(diǎn)：1、各種裝置實(shí)際循環(huán)的分析和計(jì)算；2、循環(huán)的圖及圖表示；3、通過對循環(huán)的分析提出提高循環(huán)的途徑和方法。9.1分析動力循環(huán)的一般方法（課時(shí)39、40）熱力學(xué)中研究動力裝置的基本方法。分析動力循環(huán)的一般步驟為：把實(shí)際工作循環(huán)簡化成理想循環(huán)，確定表

14、征循環(huán)特征的循環(huán)特性參數(shù)，并表示在圖及圖上。進(jìn)行參數(shù)分析，確定理想循環(huán)中各典型點(diǎn)(各過程線的交點(diǎn))的狀態(tài)參數(shù)，可將它們表示為工質(zhì)的初態(tài)參數(shù)和循環(huán)特性參數(shù)的函數(shù)。進(jìn)行能量分析，確定各個(gè)基本熱力過程的能量關(guān)系，計(jì)算出相應(yīng)的熱量、功量及熱力學(xué)能變化(或焓的變化)。進(jìn)行循環(huán)性能的分析，確定表征循環(huán)整體性能的各種指標(biāo)，例如，循環(huán)吸熱量、循環(huán)放熱量、循環(huán)凈熱、循環(huán)凈功、熱效率等等。9.2 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類按燃料分 按點(diǎn)火方式分按完成一個(gè)循環(huán)所需的沖程分四沖程柴油機(jī)為例，說明內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)。循環(huán)簡化：（1）循環(huán)中的工質(zhì)為具有定值比熱容的理想氣體空氣；（2）燃燒過程234可理

15、想化為從高溫?zé)嵩吹目赡娴亩ㄈ菸鼰徇^程23和可逆的定壓吸熱過程34；（3）進(jìn)、排氣壓力差不大，可略去不計(jì)，則進(jìn)、排氣線重合為01線，吸、排氣過程的功相互抵消；加之把燃燒改成加熱后不必考慮燃燒耗氧問題，因而開式循環(huán)就可抽象為閉式循環(huán)；（4）略去壓縮和膨脹過程中工質(zhì)與缸壁之間的熱交換，1-2和4-5過程理想化為可逆絕熱過程，（5）排氣過程5-1理想化為定容向大氣的放熱過程；（6）動能及位能變化均忽略不計(jì)?；旌霞訜嵫h(huán)。定壓加熱理想可逆循環(huán)。定容加熱理想循環(huán)。9.3 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)一、混合加熱理想循環(huán)v15234p15234Ts 混合加熱循環(huán)的吸熱量 循環(huán)放熱量 混合加熱循環(huán)的凈功量 混合加熱

16、循環(huán)的熱效率 為分析影響循環(huán)熱效率的因素，引入下列特性參數(shù) 壓縮比：； 升壓比：； 預(yù)脹比：=分析。二、定壓加熱理想循環(huán)（課時(shí)41、42）1.將實(shí)際循環(huán)簡化為理想循環(huán)：1-2：定熵壓縮過程；2-3定壓加熱過程；3-4定熵膨脹過程；4-1定容放熱過程。=分析。凈功計(jì)算：說明：當(dāng)壓縮比和預(yù)脹比增加時(shí)，定壓加熱循環(huán)凈功隨之增加。三、定容加熱理想循環(huán)可逆循環(huán)的圖及圖。12為等熵壓縮過程；23為可逆定容加熱過程；35為等熵膨脹過程；51為可逆定容放熱過程。分析。9.4活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較比較說明（基準(zhǔn)點(diǎn)）。1.具有相同的壓縮比和相同的吸熱量三種循環(huán)的圖與圖吸熱量放熱量：面積；面積；面積；

17、而：2.具有相同的最高壓力和最高溫度三種循環(huán)的圖與圖。其中：最高壓力和最高溫度相同。放熱量吸熱量：面積；面積；面積； 而： 3.具有相同的壓縮比和相同的放熱量三種循環(huán)的圖與圖。放熱量吸熱量：面積；面積；面積； 而：活塞式內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)?；钊絻?nèi)燃機(jī)的功率限制。9.6燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)(課時(shí)43、44)一、實(shí)際循環(huán)：壓氣機(jī)燃燒室燃?xì)廨啓C(jī)WT4廢氣燃料123發(fā)電機(jī)最簡單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置，三個(gè)主要部件：壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)廨啓C(jī)。二、實(shí)際循環(huán)的簡化s12213344pvT為進(jìn)行理論分析，先作必要的簡化：工質(zhì)為具有定值比熱容的理想氣體空氣；壓氣機(jī)中進(jìn)行可逆絕熱壓縮過程1-2；燃燒室中進(jìn)行可逆定壓吸熱過程2-3

18、；燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行可逆絕熱膨脹過程3-4；4-1為向環(huán)境的可逆定壓放熱過程。簡化后的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)定壓加熱燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)或布雷頓(Brayton)循環(huán)。三、循環(huán)的熱效率為：工質(zhì)在定壓過程23中的吸熱量為：在定壓過程4-1中的放熱量為：熱效率為： 則=四、循環(huán)凈功=燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的熱效率和循環(huán)凈功隨增壓比的變化綜合分析。9.7燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱實(shí)際循環(huán)考慮壓縮和膨脹兩過程的不可逆性12為壓氣機(jī)的可逆絕熱壓縮過程(或稱定熵過程)；為不可逆絕熱壓縮過程；相應(yīng)為燃?xì)廨啓C(jī)的可逆絕熱膨脹過程；不可逆絕熱膨脹過程。壓氣機(jī)絕熱效率= 燃?xì)廨啓C(jī)的相對內(nèi)效率=壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的功分別為： 循環(huán)凈功為：實(shí)際循環(huán)的加熱量

19、為：=實(shí)際循環(huán)的熱效率可表示為：=評價(jià)循環(huán)的特性參數(shù)：增溫比：；增壓比，代入得：結(jié)論。第10章 蒸汽動力裝置循環(huán)一、 基本要求：1、 掌握蒸汽朗肯循環(huán)；2、 分析循環(huán)特征參數(shù)對熱效率的影響，提出改進(jìn)的方向；3、 再熱循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)分析，及其目的。二、 難點(diǎn)和重點(diǎn)：蒸汽再熱循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)的能量分析和計(jì)算。10.1 簡單蒸汽動力裝置循環(huán)朗肯循環(huán)(課時(shí)45、46)蒸汽動力裝置主要設(shè)備。對這類裝置的動力循環(huán)進(jìn)行分析時(shí)，不能應(yīng)用理想氣體的公式，而應(yīng)根據(jù)有關(guān)的蒸汽性質(zhì)圖表進(jìn)行計(jì)算。一、工質(zhì)為水蒸氣的卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)。分析卡諾循環(huán)實(shí)現(xiàn)的可能性。改進(jìn)方向。二、朗肯循環(huán)及其熱效率朗肯循環(huán)工作過程：4-1水在鍋爐

20、和過熱器中的吸熱過程；1-2過熱蒸汽在汽輪機(jī)中絕熱膨脹作功過程；2-3作功后的乏汽在冷凝器中凝結(jié)成水的過程3-4水泵將水加壓的過程。然后又進(jìn)入鍋爐。分析時(shí)，略去摩阻及溫差傳熱等不可逆因素，于是：1-2為汽輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過程；2-3為冷凝器中的可逆定壓冷凝過程；3-4為水泵中的定熵壓縮過程；4-5-6-1為鍋爐中的可逆定壓加熱、汽化、過熱過程。水在鍋爐中吸入的熱量為：水蒸氣流經(jīng)汽輪機(jī)時(shí)，對外所作軸功為：在冷凝器中，蒸汽冷凝向外界的放熱量為：凝結(jié)水在水泵中升壓，所耗軸功為：由于水的不可壓縮性，所以泵功可簡化為：循環(huán)輸出凈功為：循環(huán)的熱效率為：=由于水泵所耗功相對較小，計(jì)算中?？珊雎员霉Γ@樣

21、熱效率可近似表示為：對蒸汽動力循環(huán)進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)，可從水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表上查取所需數(shù)據(jù)。例：蒸汽朗肯循環(huán)如圖所示。鍋爐出口或汽輪機(jī)進(jìn)口為飽和蒸汽，壓力為2MPa；汽輪機(jī)的排汽壓力(即冷凝器中的壓力)為10 kPa，試求此飽和蒸汽朗肯循環(huán)的熱效率。三、蒸汽參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響（一）排汽壓力的影響（二）初溫對熱效率的影響：（三）蒸汽初壓的影響四、有摩阻的實(shí)際循環(huán)蒸汽經(jīng)過氣輪機(jī)時(shí)實(shí)際所作的技術(shù)功為：=氣輪機(jī)的相對內(nèi)效率：理想絕熱焓降。循環(huán)內(nèi)部效率：=若再考慮軸承處的機(jī)械損失，則氣輪機(jī)輸出的有效功，即軸功為：（機(jī)械效率），軸功率：D蒸汽耗量kg/s。除熱效率外，還常得計(jì)算循環(huán)的耗汽率。定義為裝置

22、每輸出1kW·h(3600kJ)功量所耗費(fèi)的蒸汽量，其計(jì)算式為：內(nèi)部功耗汽率：有效功耗汽率：10.2 再熱循環(huán)(課時(shí)47、48)再熱循環(huán)的根本目的。213456Tcbas(2)12ab536SBR再熱循環(huán)的工作過程。再熱循環(huán)汽輪機(jī)作出的功為：水泵耗功為：循環(huán)吸熱量與放熱量分別為：循環(huán)凈功為： 循環(huán)熱效率為：=再熱循環(huán)1ba234-5-1的熱效率較基本朗肯循環(huán)1-c-3-4-5-1的熱效率高低。10.3回?zé)嵫h(huán)由蒸汽動力循環(huán)的熱效率低的根源引出回?zé)嵫h(huán)。一、抽汽回?zé)嵋患壋槠⒒旌鲜浇o水加熱器的回?zé)嵫h(huán)。4kg1-kg1kg0101抽氣量的計(jì)算。二、回?zé)嵫h(huán)計(jì)算汽輪機(jī)的功為：工質(zhì)在冷凝器

23、中的放熱量為：低壓水泵的耗功為：抽汽量。可由給水加熱器的能量平衡方程式求得，為：高壓水泵耗功為：水在鍋爐中的吸熱量為：循環(huán)熱效率為：=如果忽略水泵耗功，則：，分析：=抽汽回?zé)嵫h(huán)的熱效率一定大于朗肯循環(huán)的熱效率。第11章 制冷循環(huán)一、基本要求：1、 掌握壓縮空氣制冷循環(huán)和壓縮蒸汽制冷循環(huán)2、 掌握提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的途徑和方法。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷循環(huán)對基本循環(huán)的改進(jìn)。11.1概述(課時(shí)49、50)逆向循環(huán)T2T1W3s214pW3v214二者相同點(diǎn)。不同點(diǎn)。一、制冷循環(huán)及其評價(jià)指標(biāo)制冷。逆向卡諾循環(huán)， 1-2的絕熱壓縮；2-3的定溫放熱；3-4的絕熱膨脹；4-1的定溫吸熱評價(jià)循環(huán)的經(jīng)

24、濟(jì)性的原則性定義是：p3v214T3s214T0Tc冷卻器壓氣機(jī)冷庫膨脹機(jī)壓縮空氣制冷循環(huán)裝置流程圖q0qc經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)=實(shí)際應(yīng)用。二、制冷循環(huán)的形式11.2壓縮空氣制冷循環(huán)一、壓縮空氣制冷循環(huán)圖和圖。流程。熱力計(jì)算：循環(huán)中單位質(zhì)量空氣排向高溫?zé)嵩吹臒崃繛椋簡挝毁|(zhì)量制冷量：循環(huán)凈熱量 （壓縮機(jī)所耗功）， （膨脹機(jī)輸出功）則 。即循環(huán)凈熱量數(shù)值上等于凈功量。則循環(huán)的制冷系數(shù)為：若認(rèn)為比熱容為定值，則：（制冷系數(shù)溫度的關(guān)系）對于定熵過程1-2和3-4，有，T3s214T0Tc789所以： 空氣壓縮制冷循環(huán) 與 逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)逆向卡諾循環(huán)： 定壓代替等溫的制冷循環(huán)：，所以分析。由空氣壓縮式制冷的

25、原理，引出其改善措施。流程圖及圖。比較無回?zé)崞鞯难h(huán)與有回?zé)崞鞯难h(huán)：無回?zé)崞鞯难h(huán)：單位質(zhì)量制冷量：過程6-1的吸熱量=面積1mg6凈耗功量： 冷卻器回?zé)崞髋蛎洐C(jī)冷庫壓縮機(jī)冷卻水12345612345635TsT0Tcgkmn回?zé)崾綁嚎s空氣制冷裝置流程圖回?zé)崾綁嚎s空氣制冷循環(huán)的圖有回?zé)崞鞯难h(huán)：單位質(zhì)量制冷量：過程6-1的吸熱量=面積1mg6凈耗功量：=假定為理想氣體：則P21234P1T0Tc分析。實(shí)際應(yīng)用。由壓縮空氣制冷的弱點(diǎn)，引出壓縮蒸汽制冷循環(huán)11.3 壓縮蒸氣制冷循環(huán)一、濕蒸氣區(qū)的逆卡諾循環(huán)濕蒸氣區(qū)進(jìn)行的逆向卡諾循環(huán)。二、蒸氣壓縮式理論制冷循環(huán)理想循環(huán)在實(shí)際過程中存在的問題。實(shí)際循

26、環(huán)的改進(jìn)。1、膨脹閥代替膨脹機(jī)。2、壓縮機(jī)中進(jìn)行干壓縮過程。熱力計(jì)算：工質(zhì)自冷庫吸收的熱量為：2340冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)膨脹閥7123456TsT0Tc而 （絕熱節(jié)流前后工質(zhì)的焓值不變）所以 工質(zhì)向冷卻劑排出的熱量為：循環(huán)凈功量：（即壓縮機(jī)耗功量）=則制冷系數(shù)為：lgPPhttsvxx=0x=1過冷液體區(qū)濕蒸汽區(qū)過熱區(qū)圖1.6 制冷劑的壓焓圖三、壓焓圖4512sT1TOT2T0T1P1P2lgPh圖1.7 蒸汽壓縮制冷在壓焓圖上的表示2如圖1.6所示。它是用來分析和計(jì)算壓縮式制冷循環(huán)的最廣泛的狀態(tài)參數(shù)圖之一。圖中以焓為橫坐標(biāo)，以絕對壓力為縱坐標(biāo)。為了縮小圖面，縱坐標(biāo)壓力采用分格（注意，從圖上讀

27、得的數(shù)值仍為絕對壓力），c點(diǎn)為臨界點(diǎn)，左側(cè)的粗實(shí)線為飽和液體線，該線六種等狀態(tài)線簇，等壓線（P），等焓線（h），等溫線（t）等容線（v），等熵線（s）和等干度線（x）。蒸汽壓縮制冷在壓焓圖上的表示。實(shí)際蒸氣壓縮式制冷循環(huán)。11.4 制冷劑的性質(zhì)對制冷劑的熱力性質(zhì)的主要要求：（1） 對應(yīng)于裝置的工作溫度（蒸發(fā)溫度、冷凝溫度），要有適中的壓力；（2） 在工作溫度下汽化潛熱要大，使單位質(zhì)量工質(zhì)具備較大的制冷能力；（3） 臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度，使冷凝過程能更多地利用定溫排熱；（4） 制冷劑在溫熵圖上的上下界限要陡峭，以便使冷凝過程更加接近定溫放熱過程，并可減少節(jié)流引起的制冷能力下降；（5） 工質(zhì)的三

28、相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度，以免造成凝固阻塞。（6） 蒸氣的比體積要小，工質(zhì)的傳熱特性要好，以使裝置更緊湊。常用的制冷劑有氨和多種商品名叫氟利昂的氯氟烴和含氫氯氟烴等。11.6 熱泵循環(huán)熱泵是將熱能從低溫物系（如環(huán)境大氣）向加熱對象（高溫?zé)嵩?，如室?nèi)空氣）輸送的裝置。熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同，但熱泵裝置與制冷裝置兩者的工作溫度范圍和達(dá)到的效果不同。熱泵循環(huán)的能量平衡方程為qH=qL+wnet式中，qH為供給室內(nèi)空氣的熱量；qL為取自環(huán)境介質(zhì)的熱量；wnet為供給系統(tǒng)的凈功。熱泵循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為供暖系數(shù)（或熱泵工作性能系數(shù)COP），其表達(dá)式為：=qH/wnet則供暖系數(shù)和制冷系

29、數(shù)之間的關(guān)系式為：=+1上式表明，供暖系數(shù)永遠(yuǎn)大于1。第12章 理想氣體混合物及濕空氣12.1理想氣體混合物（課時(shí)51、52）一、混合氣體平均（或折合）分子量，平均（折合）氣體常數(shù)： p , TV=Vin=nip p p T T T V1 V2 Vin1 n2 ni1、混合氣體千摩爾數(shù)：則折合分子量為：而折合氣體常數(shù)為：。二、分壓力定律即混合氣體的總壓力等于個(gè)組成氣體分壓力之總和。三、混合氣體成分的表示法1、質(zhì)量成分： 表示；其中，；2、摩爾成分： 表示；其中，；3、容積成分：分容積.即混合氣體的分容積之和等于混合氣體總?cè)莘e。則容積成分為：。四、各量之間的關(guān)系1、摩爾成分與容積成分相等，即證明：，在溫度壓力相同時(shí)，摩爾體積， p，TVi，ni1232、和的關(guān)系：而 3、之間的關(guān)系（此關(guān)系常用）2-3相當(dāng)于氣體在溫度不變時(shí)，由分容模型變化至分壓模型，而二者皆遵循狀態(tài)方程：此公式在鍋爐課中常用于求水蒸氣的分壓力。五、折合分子量，折合氣體常數(shù)的計(jì)算法1、若混合氣體的成分給出則折合分子量為：而（先計(jì)算，再計(jì)算）。2、若已知質(zhì)量成分：則（先求，再求）例如：空氣，求其12.2理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵一、混合氣體的比熱容同理摩爾比熱：。二