第8章压缩蒸汽动力循环与制冷.ppt

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1、第8章压缩蒸汽动力循环与制冷8.1气体的压缩为什么要对气体进行压缩？对气液反应、气固反应为了增加反应速率，必须在较高压下进行，而有些反应必须在高压才能进行。气体的输送，如天然气西气东输。气体的液化利用气体带着液体进行输送，流化床自控仪表制冷循环过程气体的压缩应用压缩机的分类广义上讲，凡是能升高气体压力的设备均可称为压缩机（1）根据压缩比r=p2/p1分为三类：r＝1.0——1.1通风机r＝1.1——4.0鼓风机r>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

2、，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

3、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pV绝热等温第一级第二级8.2膨胀过程8.2.1节流膨胀ΔH=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①对理想气体=0∵pV=RTV=RT/p这说明了理想气体在节流过程中温度不发生变化②真实气体有三

4、种可能的情况，由定义式知当μJ>0时，表示节流后压力下降，温度也下降致冷当μJ=0时，表示节流后压力下降，温度不变化当μJ<0时，表示节流后压力下降，温度上升，致热不产生温度效应（3）结论①节流膨胀过程的主要特征是等焓过程；②理想气体节流时温度不变，不能用于致冷、致热；③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。μJ﹥0节流后温度降低μJ=0节流后温度不变μJ﹤0节流后温度升高理想气体μJ=0实际气体μJ值可为正值、负值或零转化点，转化曲线转化点：当时，（T，p）所对应的点。图示：致冷区PT等H线μJ>0μJ<0μJ=0T↗致热区T↘转

5、化曲线:将各转化点联结起来所组成的曲线.在转化曲线左侧，等焓线上，随p↘，T↘，μJ>0，致冷区在转化曲线右侧，等焓线上，随p↘，T↗，μJ<0，致热区转化线上,μJ=0积分节流效应：经节流后降低的温度积分节流效应的求法:三种（1）公式法若p变化不太大，μJ为常数若p变化大，μJ不为常数，用式计算，但很麻烦，一般不用。(2)T-S图法p1p2T1T2ST(3)利用经验公式估算对于空气，当压力变化不太大时，不考虑温度的影响，可直接按下式近似估算：式中：压力单位为大气压atm，温度单位为热力学温度开尔文。对于不同的流体，其表达式不同。等H线8.2.2对外作功的绝热膨胀1.可逆绝

6、热膨胀特点：等熵过程(1)微分等熵温度效应定义式：(2)等熵膨胀致冷的可能性对于定组成单相体系，自由度为2，S=f（T，p）对于等熵过程：∴μS恒大于0说明了任何气体在任何状态下经绝热膨胀，都可致冷。这与节流膨胀不同。这就说明了在相同条件下等熵膨胀系数大于节流膨胀系数,因此由等熵膨胀可获得比节流膨胀更好的致冷效果.将（6-16）式与（6-13）式比较，得∵任何气体均有V>0Cp>0∴恒大于零.①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：②理想气体的积分等熵温度效应ΔTS在有T-S图时，最方

7、便的方法是由T-S图读取ΔTS对于理想气体绝热可逆过程③T-S图法p1p2T1T2TS④用等焓节流效应计算若Cp=const2.不可逆对外做功的绝热膨胀对活塞式膨胀机当t<30℃ηs=0.65当t>30℃ηs=0.7～0.75对透平机ηs=0.8～0.85不可逆对外做功的绝热膨胀的温度效应介于等熵膨胀效应和节流膨胀效应之间。ST122’∵绝热Q=0三.等熵膨胀与节流膨胀的比较122’0TSp1p21.等熵膨胀与气体的属性及状态无关，对任何气体任何状态都产生制冷效应。QOS=Ho-H2=(Ho-H1)+(H1-H2)