第4章熱力學基本定律

第4章熱力學基本定律及其應用4.1熱力學第一定律主要內(nèi)容4.1.1基本概念穩(wěn)定流動系統(tǒng)熱力學第一定律表達式穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律應用4.1.1基本概念1.體系與環(huán)境體系（system）：被劃定的研究對象稱為體系，也稱為系統(tǒng)或物系。環(huán)境（Surroundings）：與體系密切相關的，有相互作用或者影響的其余部分。2.體系分類：根據(jù)體系與環(huán)境的關系，將體系分為三類：（1）敞開體系體系與環(huán)境既有物質(zhì)交換，又有能量交換（2）封閉體系體系與環(huán)境沒有物質(zhì)交換，有能量交換4.1.1基本概念（3）孤立體系體系與環(huán)境既無物質(zhì)交換，又無能量交換。又被稱為隔離體系。有時又把封閉體系和環(huán)境一起作為孤立體系研究4.1.1基本概念3.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：指某一瞬間體系所呈現(xiàn)的宏觀狀況；狀態(tài)函數(shù)：體系某些宏觀熱力學性質(zhì)是所處狀態(tài)的單值函數(shù)，稱為狀態(tài)函數(shù)。如p、V、T、U、H、A、G狀態(tài)一定值一定，殊途同歸值變等，周而復始變化零4.1.1基本概念4.過程：指體系從一個平衡狀態(tài)到另一個平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。描述一個過程一般包括：始態(tài)、末態(tài)、途徑4.1.1基本概念5.熱和功（1）熱和功不是狀態(tài)函數(shù)，它們與經(jīng)歷的途徑有關；（2）它們只是能量的傳遞形式，而不是儲存形式。當能量以熱和功的形式傳入體系后，增加的是物質(zhì)的能量。（3）符號規(guī)定：Q:體系吸熱為正，放熱為負W:體系得功為正，做功為負4.1.1基本概念能量的形式化工過程涉及到的能量有兩大類：

物質(zhì)的能量和能量的傳遞。物質(zhì)的能量（以1kg為基準）熱力學能：U=f（T，p，x），分子尺度層面上的物質(zhì)內(nèi)部的能量動能：EK=1/2u2勢能（位能）：Ep=gZ能量的傳遞：熱:Q功:W（體積功：W流動功：Wf可逆軸功：Ws）熱力學第一定律熱力學第一定律—能量守恒和轉(zhuǎn)換定律：自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量有不同的形式，能量不可能被創(chuàng)造也不可能被消滅，而只能在一定條件下從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，在轉(zhuǎn)變過程中總能量是守恒的。熱力學第一定律數(shù)學表達Z1p1,T1,V1,U1,u1,H1p2,T2,V2,U2,u2,H2Z2δm1δm2dE/dt,dm/dt,δWs,δQ熱力學第一定律數(shù)學表達單位質(zhì)量的總能量表達：封閉系統(tǒng)熱力學第一定律封閉系統(tǒng)單位質(zhì)量，積分（4-12）穩(wěn)定流動系統(tǒng)敞開體系：體系和環(huán)境有物質(zhì)和能量的交換流動過程有如下特點（1）設備內(nèi)各點的狀態(tài)不隨時間變化（2）垂直于流向的各個截面處的質(zhì)量流率相等。p1,T1,V1,U1，H1p2,T2,V2,U2，H2QWSZ1Z2u2u1單位：J/kg化工中常見的穩(wěn)流裝置穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的應用（1）流體通過壓縮機、膨脹機、透平等設備若與環(huán)境絕熱，或熱交換相對較小，可以得到：H1H2高溫高壓蒸汽帶動透平做功穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的應用（2）流體流經(jīng)換熱器、反應器等傳質(zhì)設備用于精餾、蒸發(fā)等過程換熱器的設計。當通過反應器、換熱器時，體系發(fā)生反應、相變化、溫度變化化學反應反應熱相變相變熱溫度變化顯熱Q△H（3）流體通過節(jié)流閥門或多孔塞，如節(jié)流膨脹過程或絕熱閃蒸過程穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的應用如：冷凍過程通過節(jié)流閥，焓未變，通過等焓線，但溫度降低。5413等焓線2TSTHTL穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的應用（4）流體通過噴管獲得高速氣體（超音速）,或者通過擴壓管例如：火箭、化工生產(chǎn)中的噴射器穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的應用（5）伯努利（Bernoulli）方程對于沒有摩擦的流體流動過程，可以視為可逆過程V是單位質(zhì)量的體積微分無軸功，積分第一定律告訴我們能量必須守衡，但沒有說明過程發(fā)生的方向。第二定律告訴我們過程進行的方向。4.2熱力學第二定律水往低處流氣體由高壓向低壓膨脹熱由高溫物體

傳向低溫物體熱力學第二定律說明自發(fā)過程具有一定的方向性，而不是按照任意方向進行

4.2 熱力學第二定律的各種文字表述克勞修斯說法：熱不可能自動從低溫物體傳給高溫物體開爾文說法：不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?/p>

自發(fā)的過程是不可逆的熱機的熱效率火力發(fā)電廠的熱效率大約為35%高溫熱源T1低溫熱源T2卡諾熱機的效率熱與功不等價熵的概念無限小的可逆的卡諾熱機有：任意的可逆循環(huán)可逆熱溫商---熵熵是狀態(tài)函數(shù)孤立體系熵增原理或：ΔS系統(tǒng)＋ΔS環(huán)境≥0=0，可逆>0，不可逆熵增原理熵是表征系統(tǒng)混亂程度的量度；自然界的自發(fā)過程都是從有序到無序；即自然界中的自發(fā)過程向熵值增大的方向進行；熱力學第一定律闡述了能量的數(shù)量恒定，但能量的品位（即各種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結果；熱力學第二定律不同說法均表達：自然界中自發(fā)的過程是不可逆的，是熵增大的過程。熵與熵增原理熵產(chǎn)生是由于過程的不可逆性而引起的那部分熵變。熵產(chǎn)生熵產(chǎn)生封閉系統(tǒng)熵產(chǎn)生減少了系統(tǒng)對外做功的能力。熵產(chǎn)生越大，造成能量品位降低越多。如：原來可以變?yōu)楣Φ哪遣糠帜芰孔兂闪宋覀儾荒芾玫臒?，從而產(chǎn)生了熵熵平衡QW熵的積累（過程熵變）穩(wěn)流系統(tǒng)=0封閉系統(tǒng)熵平衡方程如同質(zhì)量能量平衡方程和質(zhì)量平衡方程，過程必須滿足；可根據(jù)一個過程（或系統(tǒng)）熵產(chǎn)生的計算，對該過程進行能量分析4.3

能量的質(zhì)量和級別根據(jù)熱力學第二定律，熱和功不等價。功能全部轉(zhuǎn)化為熱，而熱不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?；將功作為度量能量質(zhì)量高低的量度，將能量分為三類：高級能：能全部轉(zhuǎn)化為功的能量（電能、機械能）低級能：不能全部轉(zhuǎn)化為功的能量（熱能）僵態(tài)能（無效能）：完全不能轉(zhuǎn)化為功的能量（海水、大氣等自然環(huán)境的熱力學能）由高級能量變?yōu)榈图壍哪芰縿t稱為能量品位的降低，即意味著能量做功能力的損耗4.4理想功、損失功與熱力學效率理想功

理想功是在一定環(huán)境條件下，系統(tǒng)發(fā)生完全可逆過程時，理論上可能產(chǎn)生的最大功或消耗的最小功。所謂完全可逆過程包含以下兩方面的含義：（1）系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的所有變化都必須可逆（2）系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用也是可逆進行；（1）封閉體系（2）穩(wěn)流系統(tǒng)體積功動能和勢能忽略理想功實際上是一個理論上的極限值，在與實際過程一樣的始終態(tài)下，通常作為評價實際過程能量利用率的標準；理想功與可逆功是有所區(qū)別的；理想功的大小與體系的始終態(tài)以及環(huán)境條件有關。產(chǎn)出的理想功是最大功，耗功過程的理想功是最小功理想功理想功與實際功之差稱為損失功穩(wěn)流體系

理想功：損失功（忽略動能和勢能）損失功：理想功在實際功中所占比例為熱力學效率做功過程：耗功過程：熱力學效率

4.5有效能和無效能有效能體系在一定的狀態(tài)下的有效能，就是系統(tǒng)從該狀態(tài)變化到基態(tài)的過程中所做的理想功。用Ex表示?！狝vailableEnergy（火用）；基態(tài)通常指環(huán)境狀態(tài)（T0，p0），在熱力學上稱為熱力學死態(tài)；有效能與理想功的關系為：有效能分為物理有效能和化學有效能；系統(tǒng)溫度和壓力不同于基態(tài)物質(zhì)組成不同于基態(tài)而發(fā)生物質(zhì)交換或化學反應有效能效率有效能效率指輸出的有效能與輸入的有效能之比。有效能損失例:設有壓力為1.013MPa、6.868MPa、8.611MPa的飽和蒸汽以及1.013MPa，573K的過熱蒸汽,若這四種蒸汽都經(jīng)過充分利用，最后排出0.1013MPa,298K的冷凝水。試比較每蒸汽的有效能和所能放出的熱，并就計算結果對蒸汽的合理利用加以討論。壓力p/MPa溫度T/K焓H-H0/(kJ/kg)Ex/(kJ/kg)飽和蒸汽1.013453267181430.66過熱蒸汽1.013573294893431.68飽和蒸汽6.868557.52670104339.06飽和蒸汽8.6115732678109240.78

例:設有一逆流換熱器，利用廢熱加熱空氣。105Pa的空氣由20℃被加熱到125℃

，空氣的流量為1.5kg/s，而1.3×105Pa的廢氣從250℃冷卻到95℃

。空氣的等壓熱容為1.04kJ/(kg·K)，廢氣的等壓熱容為0.84kJ/(kg·K)

，假定空氣與廢氣通過換熱器的壓力與動能變化可忽略不計，而且換熱器與環(huán)境無熱量交換，環(huán)境狀態(tài)為105Pa和20℃

。試求（1）換熱器中不可逆?zhèn)鳠岬挠行軗p失；（2）換熱器的有效能效率。4.6 化工過程熱力學分析的三種方法及其比較

2003年，中國消耗了全球30％的主要能源和原材料，但是創(chuàng)造的GDP僅占世界的4％。在化工產(chǎn)品成本中，能源所占比例很大，一般占成本的20～30％，能耗高的產(chǎn)品可達70～80％，因此，化工節(jié)能有特殊重要的意義?；み^程的能量分析過程的熱力學分析用熱力學的方法，對過程中能量的轉(zhuǎn)化、傳遞、使用和損失情況進行分析，揭示能量消耗的大小、原因和部位，為改進過程、提高能量利用效率指出方向和方法。用最小的能量消耗，獲得最大的經(jīng)濟效益。能量衡算法：從熱力學第一定律出發(fā)，對系統(tǒng)的能量進行衡算；理想功、損失功和熱力學效率法：以熱力學第一定律和第二定律為基礎，指出能量在數(shù)量和品位上的損失；有效能衡算和有效能效率法：熱力學第一定律和第二定律相結合，以數(shù)值查明不可逆損失的來源與大小

熱力學分析的三種方法

設有合成氨廠二段爐出口高溫轉(zhuǎn)化氣余熱利用裝置，如圖所示。轉(zhuǎn)化氣進入廢熱鍋爐的溫度為1273K，離開時為653K，其流量為5160Nm3/tNH3.降溫過程壓力變化可以忽略。廢熱鍋爐產(chǎn)生4MPa、703K的過熱蒸汽，蒸汽通過透平作功。離開透平乏汽壓力p3為0.01235MPa,其焓為2557.0kJ/kg。在有關溫度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化氣的平均等壓熱容為36kJ/(kmol·K）。乏汽進入冷凝器用303K的冷卻水冷凝，冷凝水用水泵打入鍋爐。進入鍋爐的水溫為323K。試分別用能量衡算法和有效能分析法評價其能量利用情況。輸入/(kJ/tNH3)%輸出/(kJ/tNH3)%高溫氣余熱5.1416×106100透平做功Ws1.2152×10623.63冷卻水帶走熱3.9263×10676.37合計5.1416×1061005.1416×106100項目輸入%輸出%有效能/(kJ/tNH3)有效能/(kJ/tNH3)高溫氣余熱4.438×106100透平做功Ws1.2152×10627.38冷卻水帶走熱0.9731×10621.93有效能損失廢熱鍋爐1.447×10632.61透平0.5570×10612.55冷凝器2.249×1065.53小計50.69合計4.438×1061004.437×106100某工廠高壓蒸汽系統(tǒng)副產(chǎn)中壓冷凝水，產(chǎn)量為3500kg·h-1.這些中壓冷凝水一般要經(jīng)過閃蒸，以產(chǎn)生低壓蒸汽，回收利用，閃蒸器與外界環(huán)境（298.15K）沒有熱交換。共有三種方案，已知的參數(shù)見圖。試用有效能法進行能量的熱力學分析。有效能損失：E3>E1>E2（1）中間換熱器的加入，可以提高中壓蒸汽能量的回收效果；方案二比方案一多用一個中間換熱器，降低了能量利用梯度，能量的利用率提高；（2）即使采用中間換熱器，受熱流體的溫度與施熱流體之間的溫差不能過大，即適當安排推動力，避免高溫能量直接降為低溫，可以降低過程的不可逆程度，減少有效能損失，充分利用能量。4.7合理用能的基本原則防止能量無償降級（能量品位降低）采用最佳推動力的工藝方案合理組織能量多次利用，采用能量優(yōu)化利用的原則（組織能量利用梯度）4.8氣體的壓縮為什么要對氣體進行壓縮？對氣液反應、氣固反應為了增加反應速率，必須在較高壓下進行，而有些反應必須在高壓才能進行。氣體的輸送，如天然氣西氣東輸。氣體的液化利用氣體帶著液體進行輸送，流化床自控儀表制冷循環(huán)過程氣體的壓縮應用壓縮機的分類廣義上講，凡是能升高氣體壓力的設備均可稱為壓縮機（1）根據(jù)壓縮比r=p2/p1分為三類：

r＝1.0——1.1通風機

r＝1.1——4.0鼓風機

r>4.0壓縮機（狹義）（2）按體積的變化情況：容積式和速度型容積式壓縮機——是將一定量的連續(xù)氣流限制于一個封閉的空間里，使壓力升高。包括：往復式壓縮機，回轉(zhuǎn)式壓縮機，滑片式壓縮機，羅茨雙轉(zhuǎn)子式壓縮機，螺桿壓縮機速度型壓縮機——是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)為壓力。包括：離心式壓縮機，軸流式壓縮機（3）按運動方式：往復式和回轉(zhuǎn)式活塞往復式壓縮機羅茨鼓風機壓縮機的熱力學問題特點：外界供給動力（電動機、汽輪機、內(nèi)燃機）（即消耗外功）使氣體壓力升高。熱力學關心的問題：（1）氣體在壓縮過程中的變化規(guī)律；（2）不同壓縮過程中消耗的功怎樣；（3）為減小功耗采取的措施

單級往復式壓縮機壓縮過程（1）吸氣

（2)壓縮

（3）排氣（4）再吸氣氣體壓縮分類：一般有等溫、絕熱、多變?nèi)N過程，

沒有余隙（理想壓縮）從壓縮級數(shù)分類：單級有余隙的壓縮多級壓縮

三種壓縮過程的p-V圖及T-S圖

從圖中得到有余隙的壓縮過程壓縮功計算可逆軸功(1)理想氣體等溫壓縮功：(2)絕熱壓縮：(3)多變壓縮：絕熱指數(shù)多變指數(shù)非理想氣體壓縮功等溫壓縮

絕熱壓縮

多變壓縮

多級壓縮中間冷卻三級壓縮機流程示意圖1.氣缸；2.中間冷卻器；3.油水分離器pV絕熱等溫第一級第二級思考：1.汽車發(fā)動機的原理是什么？2.為什么要進行多級壓縮？3.在級間為什么要加冷卻器？4.9氣體的膨脹過程4.9.1節(jié)流膨脹

ΔH=0

流體進行節(jié)流膨脹是，由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應或Joule-thomson效應節(jié)流過程：∵H=f（T，p）時，故節(jié)流膨脹致冷的可能性①

對理想氣體=0∵pV=RTV=RT/p這說明了理想氣體在節(jié)流過程中溫度不發(fā)生變化

②

真實氣體有三種可能的情況，由定義式知當μJ>0時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度也下降致冷當μJ=0時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度不變化當μJ<0時，表示節(jié)流后壓力下降，溫度上升，致熱不產(chǎn)生溫度效應（3）

結論①

節(jié)流膨脹過程的主要特征是等焓過程；②

理想氣體節(jié)流時溫度不變，不能用于致冷、致熱；③

真實氣體節(jié)流效應取決于氣體的狀態(tài)，在不同的狀態(tài)下節(jié)流，具有不同的微分節(jié)流效應值。μJ﹥0節(jié)流后溫度降低μJ=0節(jié)流后溫度不變μJ﹤0節(jié)流后溫度升高理想氣體μJ=0實際氣體μJ值可為正值、負值或零轉(zhuǎn)化點，轉(zhuǎn)化曲線轉(zhuǎn)化點：當時，（T，p）所對應的點。圖示：

致冷區(qū)

PT等H線μJ>0μJ<0μJ=0T↗致熱區(qū)T↘轉(zhuǎn)化曲線:將各轉(zhuǎn)化點聯(lián)結起來所組成的曲線.在轉(zhuǎn)化曲線左側，等焓線上，隨p↘，T↘，μJ

>0，致冷區(qū)在轉(zhuǎn)化曲線右側，等焓線上，隨p↘，T↗，μJ

<0，致熱區(qū)轉(zhuǎn)化線上,μJ

=0積分節(jié)流效應：經(jīng)節(jié)流后降低的溫度積分節(jié)流效應的求法:三種（1）

公式法若p變化不太大，μJ為常數(shù)若p變化大，μJ不為常數(shù)，用式計算，但很麻煩，一般不用。

(2)T-S圖法p1p2T1T2ST(3)

利用經(jīng)驗公式估算

對于空氣，當壓力變化不太大時，不考慮溫度的影響，可直接按下式近似估算：式中：壓力單位為大氣壓atm，溫度單位為熱力學溫度開爾文。對于不同的流體，其表達式不同。等H線4.9.2對外作功的絕熱膨脹

1.可逆絕熱膨脹特點：等熵過程(1)微分等熵溫度效應定義式：(2)等熵膨脹致冷的可能性對于定組成單相體系，自由度為2，S=f（T，p）對于等熵過程：

∴μS恒大于0說明了任何氣體在任何狀態(tài)下經(jīng)絕熱膨脹，都可致冷。這與節(jié)流膨脹不同。

這就說明了在相同條件下等熵膨脹系數(shù)大于節(jié)流膨脹系數(shù),因此由等熵膨脹可獲得比節(jié)流膨脹更好的致冷效果.將（6-16）式與（6-13）式比較，得∵任何氣體均有V>0Cp>0∴恒大于零.①

利用積分等熵溫度效應(3)積分等熵溫度效應等熵膨脹時，壓力變化為有限值所引起的溫度變化，稱之。計算積分等熵溫度效應的方法有4種：②

理想氣體的積分等熵溫度效應ΔTS

在有T-S圖時，最方便的方法是由T-S圖讀取ΔTS對于理想氣體絕熱可逆過程③

T-S圖法P1P2T1T2TS

④用等焓節(jié)流效應計算若Cp=const2.不可逆對外做功的絕熱膨脹

對活塞式膨脹機當t<30℃ηs=0.65當t>30℃ηs=0.7～0.75對透平機ηs=0.8～0.85不可逆對外做功的絕熱膨脹的溫度效應介于等熵膨脹效應和節(jié)流膨脹效應之間。ST122’∵絕熱Q=0三.等熵膨脹與節(jié)流膨脹的比較

122’0TSp1p21.等熵膨脹與氣體的屬性及狀態(tài)無關，對任何氣體任何狀態(tài)都產(chǎn)生制冷效應。QOS=Ho-H2=(Ho-H1)+(H1-H2)=QOH+WR制冷量：QOS>QOHQOH=Ho-H2’=Ho-H12.3.設備與操作節(jié)流膨脹：簡單，針形閥等熵膨脹：復雜，需要低溫潤滑油。4.操作條件與運行情況一般大、中型企業(yè)這兩種都用，小型企業(yè)用節(jié)流膨脹這兩種膨脹過程是制冷的依據(jù)，也是氣體液化的依據(jù)。氣體通過噴管的膨脹噴管：氣體壓力降低，氣流加速；擴壓管：氣體壓力增加，動能減小；噴射器：：可以獲得真空度；噴氣式飛機的引擎和液體燃料火箭引擎：4.10蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)是以水蒸汽為工質(zhì)，將熱連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ倪^程。其主要設備是各種熱機。用途：產(chǎn)功的過程，如火力發(fā)電站，大型化工廠。應用實例反應條件：400℃，300atm如何將氣體從1atm→300atm？這是由于采用蒸汽動力循環(huán)，利用透平機直接帶動壓縮機的緣故?？梢允褂脡嚎s機，消耗電能。中國60年代1500～1800度電/噸NH3中國70年代10～30度電/噸NH3Carnot循環(huán)鍋爐W冷凝、冷卻器泵透平機4312Q3Q214THTLWTS理想的Rankine循環(huán)34251TS6鍋爐冷凝、冷卻器水泵透平機4312Q過熱器56WsWpQ1Q1:面積1BA4561ABQ2:面積2BA32凈功WS+WP=Q1-Q2=面積1234561理想Rankine循環(huán)的熱效率熱效率η

定義：工質(zhì)吸收的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的分率。

水泵的耗功常可以忽略。34251TS6WsWpQ1理想Rankine循環(huán)的汽耗率汽耗率：是指蒸汽動力循環(huán)中，輸出1KW?h的凈功所消耗的蒸汽量。用SSC（SpecificSteamConsumption)表示。過冷水過熱水蒸氣氣液兩相共存區(qū)飽和水蒸氣氣液兩相共存區(qū)的熱力學性質(zhì)采用飽和水蒸氣表和干度進行計算使用飽和水蒸氣表使用過冷水表使用過熱水蒸氣表TS過程分析34251TS6T1,p1等壓線p21點：過熱水蒸汽表得到H1和S13點：飽和水蒸汽表得到H3和S377點：飽和水蒸汽表得到H7和S7x2H4=H3+WP實際的Rankine循環(huán)34251TS64’2’等熵效率：指膨脹做功過程中，不可逆絕熱過程的做功量與可逆過程的做功量之比。2’點的焓值，進一步計算2‘點的濕度。例題某核動力循環(huán)如圖所示，鍋爐從核反應堆吸收熱量產(chǎn)生壓力為6MPa、溫度為350℃的過熱蒸汽（點1），過熱蒸汽經(jīng)透平機膨脹做功后于0.008MPa壓力下排出（點2），乏氣在冷凝器中進行定壓放熱變?yōu)轱柡退c3），然后經(jīng)泵返回鍋爐（點4）完成循環(huán)，已知透平機的額定功率為15×104kW，透平機等熵效率為0.75，水泵可以認為是絕熱壓縮過程鍋爐冷凝器水泵透平機4312Q過熱器核反應堆例題試求：（1）此循環(huán)過程中蒸汽的質(zhì)量流量；（2）透平機出口乏氣的濕度；（3）循環(huán)的熱效率；350℃，6MPa3421TS2‘0.008MPa提高熱效率的措施過熱蒸汽溫度T升高，Q增大，但相對來說凈功的增加比例更大，即提高了整個循環(huán)的熱效率。T增大后，乏氣的濕度降低，有利于透平的安全運行。pHpL提高平均吸熱溫度。可以提高循環(huán)的熱效率WS:面積1234561Q1:面積12349a1變化后：面積1234’756變化后：面積1234’89aa增加面積44’894思考題分析其他因素如：過熱蒸汽壓力、乏氣壓力等對熱效率的影響。習題4-17計算循環(huán)凈功、加熱量、熱效率、汽耗率等。4.11制冷循環(huán)制冷<Tlow

－100℃

普通制冷

深冷

定義：制冷過程是使物系的溫度降到低于周圍環(huán)境溫度的過程。制冷的應用氣體液化制冷低溫反應食品儲存結晶分離低溫精餾氣溫調(diào)節(jié)制冷過程低溫高溫環(huán)境Q制冷實質(zhì)Q自發(fā)制冷的實質(zhì)：消耗外功或熱能而實現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向循環(huán)。代價

(W或者Q)制冷的常見類型消耗外功型消耗熱能型制冷蒸汽壓縮制冷空氣壓縮制冷蒸汽噴射制冷吸收制冷Carnot循環(huán)Q鍋爐W冷凝、冷卻器泵透平機4312Q2143THTLWTS逆向Carnot循環(huán)冷凝、冷卻器蒸發(fā)器壓縮機膨脹機12431234Q放Q吸THTLTS逆向Carnot循環(huán)的熱和功的計算Qr=T△S等溫Q放=-TH(S2–S3)=-TH(S1–S4)（1）

Q吸=TL(S1–S4)（2）△U=0(1)(2)