第6章__蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán)-合肥工業(yè)大學-化工熱力學

1、1上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄6.1 蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)6.2 節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹6.3 制冷循環(huán)制冷循環(huán)6.4 深冷循環(huán)深冷循環(huán)2上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 體系從初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列的中間狀態(tài)后，又體系從初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列的中間狀態(tài)后，又重新回到初態(tài)，此封閉的熱力過程稱為重新回到初態(tài)，此封閉的熱力過程稱為。熱機。熱機或制冷機需要連續(xù)工作，其工質(zhì)所經(jīng)歷的是循環(huán)過程?；蛑评錂C需要連續(xù)工作，其工質(zhì)所經(jīng)歷的是循環(huán)過程。 就是以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能連續(xù)不斷就是以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能連續(xù)不斷轉(zhuǎn)換成機械能的熱力循環(huán)?，F(xiàn)代化的大型化工廠，蒸轉(zhuǎn)換成機械能的熱力循環(huán)?，F(xiàn)代化

2、的大型化工廠，蒸汽動力循環(huán)被用于為全廠供給動力、供熱及供應工藝汽動力循環(huán)被用于為全廠供給動力、供熱及供應工藝用的蒸汽。用的蒸汽。 3上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 制冷是獲得并保持低于環(huán)境溫度的操作制冷是獲得并保持低于環(huán)境溫度的操作就是消耗能量而實現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向就是消耗能量而實現(xiàn)熱由低溫傳向高溫的逆向循環(huán)。習慣上，制冷溫度在循環(huán)。習慣上，制冷溫度在100以上者稱為以上者稱為，低于低于100者稱為者稱為。制冷廣泛應用于化工生產(chǎn)。制冷廣泛應用于化工生產(chǎn)中的低溫反應、結(jié)晶分離、氣體液化以及生活中的中的低溫反應、結(jié)晶分離、氣體液化以及生活中的冰箱、空調(diào)、冷庫等各個方面。冰箱、空調(diào)、冷庫等各個方面。

3、4上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 本章主要介紹本章主要介紹的工作的工作原理、循環(huán)中工質(zhì)狀態(tài)的變化、能量原理、循環(huán)中工質(zhì)狀態(tài)的變化、能量轉(zhuǎn)換的計算以及對循環(huán)過程進行熱力轉(zhuǎn)換的計算以及對循環(huán)過程進行熱力學分析，不涉及設(shè)備的具體細節(jié)。學分析，不涉及設(shè)備的具體細節(jié)。5上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 是最簡單的蒸汽動力循環(huán)。由鍋爐、是最簡單的蒸汽動力循環(huán)。由鍋爐、過熱器、汽輪機、冷凝器和水泵組成。該裝置的示意圖過熱器、汽輪機、冷凝器和水泵組成。該裝置的示意圖及循環(huán)的及循環(huán)的T-S 圖、圖、H-S 圖表示于圖表示于的的(a)(b)(c)。(a)(b)(c)6上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄低壓飽和水低壓飽和水3經(jīng)經(jīng)成成壓縮水

4、壓縮水4又進入鍋爐，工質(zhì)又進入鍋爐，工質(zhì)水在蒸汽動力裝置中完成一水在蒸汽動力裝置中完成一次封閉循環(huán)。次封閉循環(huán)。 進鍋爐的壓縮水進鍋爐的壓縮水4變?yōu)楦邷馗邏旱淖優(yōu)楦邷馗邏旱倪^熱蒸汽過熱蒸汽1，推，推動葉輪輸出軸功，汽輪機出動葉輪輸出軸功，汽輪機出口蒸汽是處于低壓下的濕蒸口蒸汽是處于低壓下的濕蒸汽汽2（工程上也稱乏氣），（工程上也稱乏氣），然后然后成成飽和水飽和水3，冷凝放出的熱量被，冷凝放出的熱量被冷卻水冷卻，冷卻水冷卻，(a)7上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 Rankine循環(huán)中各個過程經(jīng)理想化（即忽略工循環(huán)中各個過程經(jīng)理想化（即忽略工質(zhì)的流動阻力與散熱、動、位能變化）質(zhì)的流動阻力與散熱、動、位能

5、變化）如下。如下。21/SWHHH kJ kg （工質(zhì)）（6-1） 汽輪機中工質(zhì)作等熵膨脹（即可逆絕熱汽輪機中工質(zhì)作等熵膨脹（即可逆絕熱膨脹），對外作功量膨脹），對外作功量 8上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 濕蒸汽在冷凝器中等壓等溫冷凝，濕蒸汽在冷凝器中等壓等溫冷凝，工質(zhì)冷凝的放熱量工質(zhì)冷凝的放熱量232/QHHH kJ kg（工質(zhì)）（6-2）9上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 飽和水在水泵中作可逆絕熱壓縮，飽和水在水泵中作可逆絕熱壓縮，水泵消耗的壓縮功水泵消耗的壓縮功 由于水的不可壓縮性，壓縮過程中水的容積變化由于水的不可壓縮性，壓縮過程中水的容積變化很小，消耗的壓縮功亦可按下式計算很小，消耗的壓縮功亦可

6、按下式計算（6-3a）（6-3b）43/()PWHHH kJ kg 工質(zhì))(3443ppVVdpWppP水10上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 鍋爐中水等壓升溫和等壓汽化，工鍋爐中水等壓升溫和等壓汽化，工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量質(zhì)在鍋爐中的吸熱量114/()QHHH kJ kg 工質(zhì)（6-4）11上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 蒸汽動力循環(huán)中，水泵的耗功遠小于汽輪機的蒸汽動力循環(huán)中，水泵的耗功遠小于汽輪機的做功量（做功量（WpWS），水泵的耗功常忽略不計，即），水泵的耗功常忽略不計，即Wp 0，則，則 評價蒸汽動力循環(huán)的評價蒸汽動力循環(huán)的是熱效率與汽耗率。是熱效率與汽耗率。 是鍋爐所供給的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的分是鍋

7、爐所供給的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的分率，用符號率，用符號表示表示 （6-5a）（6-5b）1234114()()SPWWHHHHQHH（）4121HHHHQWS12上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 以上公式進行計算時，所需各狀態(tài)點的焓值以上公式進行計算時，所需各狀態(tài)點的焓值（見附錄）或水蒸汽的焓熵圖。具體確（見附錄）或水蒸汽的焓熵圖。具體確定的方法如下：定的方法如下： 顯然，顯然，（6-6）)/(3600hkWkgWSSCS 是蒸汽動力裝置中，輸出是蒸汽動力裝置中，輸出1kW h的凈功的凈功所消耗的蒸汽量。用所消耗的蒸汽量。用SSC（Specific steam consumption）表示）表示 /s k

8、gkg kw hh kJ13上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄v 狀態(tài)點狀態(tài)點1，根據(jù)，根據(jù) p1、t1值可查得值可查得H1、S1值；值；v 狀態(tài)點狀態(tài)點2，根據(jù)，根據(jù) p2，而，而S2=S1，可得，可得H2、t2；v 狀態(tài)點狀態(tài)點3，根據(jù)，根據(jù) p3= p2，等壓線與飽和液體線的等壓線與飽和液體線的交點，可確定交點，可確定H3、S3；v 狀態(tài)點狀態(tài)點4，p4= p1，S4=S3；由；由p4、S4值可值可確定確定H4、S4值。值。134(b)1H1S22S34SS14上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 實際上，工質(zhì)流動中由于存在摩擦、渦流、散熱實際上，工質(zhì)流動中由于存在摩擦、渦流、散熱等因素，汽輪機及水泵不可能作

9、等熵膨脹及等熵壓等因素，汽輪機及水泵不可能作等熵膨脹及等熵壓縮，水泵消耗的功量對汽輪機的作功量相比而言很縮，水泵消耗的功量對汽輪機的作功量相比而言很小，可忽略不可逆的影響，但對汽輪機需考慮膨脹小，可忽略不可逆的影響，但對汽輪機需考慮膨脹過程的不可逆性。工程上，通常用等熵效率過程的不可逆性。工程上，通常用等熵效率S 來表來表示。示。 的定義：的定義：“對膨脹作功過程，對膨脹作功過程，始、始、終態(tài)壓力相同時，終態(tài)壓力相同時，不可逆絕熱過程的做功量與可逆不可逆絕熱過程的做功量與可逆絕熱過程的做功量之比絕熱過程的做功量之比”。15上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 在在T T- -S S 圖及圖及H H- -S

10、 S 圖，如圖，如（b b）、（）、（c c）中的）中的1212341341所示。那所示。那過過程中工質(zhì)的做功量程中工質(zhì)的做功量 12()SWHH不1122(b)(c)16上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 ()1212SSSWHHWHH不可（6-7）123414()HHHHHH（6-8）1214HHHH17上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 分析分析Rankine循環(huán)可知：如果給定汽輪機循環(huán)可知：如果給定汽輪機的進口蒸汽溫度、壓力以及汽輪機出口蒸汽的的進口蒸汽溫度、壓力以及汽輪機出口蒸汽的壓力，那壓力，那Rankine循環(huán)的熱效率基本上也就確循環(huán)的熱效率基本上也就確定了?？梢?，定了。可見， 下面分別下面分別討論

11、蒸汽參數(shù)對討論蒸汽參數(shù)對Rankine循環(huán)熱循環(huán)熱效率的影響。效率的影響。18上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄提高汽輪機的進汽溫度及進汽壓力提高汽輪機的進汽溫度及進汽壓力 假定汽輪機的出口蒸汽壓力及進汽壓力不變，將假定汽輪機的出口蒸汽壓力及進汽壓力不變，將1T1T降低了出口蒸汽的濕降低了出口蒸汽的濕度（度（干度提高干度提高）x2x2。改進了汽輪機的操作條改進了汽輪機的操作條件件2x2x，減小了與高溫燃氣的，減小了與高溫燃氣的溫差，降低傳熱過程的不可逆程度，也就提高了循環(huán)溫差，降低傳熱過程的不可逆程度，也就提高了循環(huán)熱效率。熱效率。第第18 次課結(jié)束次課結(jié)束201019上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄p11pv

12、 單一提高進汽壓單一提高進汽壓力，汽輪機出口蒸力，汽輪機出口蒸汽的濕度也隨之增汽的濕度也隨之增加加(見見圖圖6-3中由中由x2至至x2) x2 x2，這，這不利汽輪機的操作不利汽輪機的操作 假定汽輪機出口蒸汽壓力及進汽溫度不變，假定汽輪機出口蒸汽壓力及進汽溫度不變，2x2xv 也能提高循環(huán)的平均吸熱溫度，有利于提高循環(huán)熱也能提高循環(huán)的平均吸熱溫度，有利于提高循環(huán)熱效率，效率，20上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 然而，提高汽輪機的進汽溫度可降低汽輪然而，提高汽輪機的進汽溫度可降低汽輪機出口蒸汽濕度。機出口蒸汽濕度。所以，為了提高循環(huán)的熱效所以，為了提高循環(huán)的熱效率，率，現(xiàn)代蒸汽動力裝置采用的進汽溫度，

13、現(xiàn)代蒸汽動力裝置采用的進汽溫度，壓力在往高參數(shù)方向發(fā)展。壓力在往高參數(shù)方向發(fā)展。222.05cH OpMPa的21上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄p2P2 降低汽輪機出口蒸汽的壓力降低汽輪機出口蒸汽的壓力 假定汽輪機假定汽輪機進口蒸汽的溫度、進口蒸汽的溫度、壓力均不變，壓力均不變，結(jié)果使循環(huán)，結(jié)果使循環(huán)的平均放熱溫的平均放熱溫度度下降，而平均吸下降，而平均吸熱溫度降低很少。熱溫度降低很少。p2ST22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄但是但是此外，此外，隨著出口蒸汽壓力的降低，隨著出口蒸汽壓力的降低，出口蒸汽的濕度也增大，出口蒸汽的濕度也增大，一般汽輪機出口壓力不低一般汽輪機出口壓力不低于于0.004MPa（對

14、應的冷（對應的冷凝溫度為凝溫度為28.96）。）。 由于原來損失于冷凝器中的一部分熱量（面積由于原來損失于冷凝器中的一部分熱量（面積22332）變成有用功，因而提高了循環(huán)的熱效率。）變成有用功，因而提高了循環(huán)的熱效率。x2x2TS23上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 上節(jié)分析結(jié)果表明：提高汽輪機的進汽壓力、上節(jié)分析結(jié)果表明：提高汽輪機的進汽壓力、或提高溫度可以提高循環(huán)的熱效率，但蒸汽參數(shù)的改或提高溫度可以提高循環(huán)的熱效率，但蒸汽參數(shù)的改變又受到汽輪機材料及設(shè)備操作的限制。因此，對變又受到汽輪機材料及設(shè)備操作的限制。因此，對Rankine循環(huán)的改進，主要考慮對循環(huán)中吸熱過程的循環(huán)的改進，主要考慮對循環(huán)中

15、吸熱過程的改進改進為此提出蒸汽的再為此提出蒸汽的再熱循環(huán)、回熱循環(huán)以及供給動力與熱能相結(jié)合的熱電熱循環(huán)、回熱循環(huán)以及供給動力與熱能相結(jié)合的熱電循環(huán)。下面主要介紹回熱循環(huán)與熱電循環(huán)。循環(huán)。下面主要介紹回熱循環(huán)與熱電循環(huán)。 24上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 Rankine循環(huán)熱效率不高的原因是供給鍋爐的水循環(huán)熱效率不高的原因是供給鍋爐的水溫低，這不僅降低了蒸汽等壓加熱過程的平均吸熱溫溫低，這不僅降低了蒸汽等壓加熱過程的平均吸熱溫度，而且也增加了鍋爐內(nèi)高溫煙氣和供水之間溫差傳度，而且也增加了鍋爐內(nèi)高溫煙氣和供水之間溫差傳熱所引起的不可逆損失。采用回熱措施可有效解決這熱所引起的不可逆損失。采用回熱措施可有

16、效解決這問題。所謂問題。所謂是利用汽輪機中部分蒸汽來加熱鍋爐是利用汽輪機中部分蒸汽來加熱鍋爐供水，使壓縮水的低溫預熱階段在鍋爐外的回熱器中供水，使壓縮水的低溫預熱階段在鍋爐外的回熱器中進行，從而提高循環(huán)的平均吸熱溫度。進行，從而提高循環(huán)的平均吸熱溫度。現(xiàn)代化蒸汽動現(xiàn)代化蒸汽動力裝置普遍采用抽氣回熱循環(huán)。圖力裝置普遍采用抽氣回熱循環(huán)。圖6-5表示回熱循環(huán)的表示回熱循環(huán)的裝置示意圖與裝置示意圖與T-S圖。圖。 25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 高壓水高壓水6進入鍋爐進入鍋爐a被加熱為被加熱為過熱蒸汽過熱蒸汽1，然后進入汽輪機膨脹做功，膨脹到，然后進入汽輪機膨脹做功，膨脹到p2時，時，抽出部分蒸汽引入到

17、抽出部分蒸汽引入到，其余的過熱蒸汽繼，其余的過熱蒸汽繼續(xù)由狀態(tài)續(xù)由狀態(tài)2 膨脹到狀態(tài)膨脹到狀態(tài)2，再經(jīng)冷凝器再經(jīng)冷凝器c 冷凝到飽冷凝到飽和水和水3，此飽和水用水，此飽和水用水泵泵d送入回熱器送入回熱器e ，在，在回熱器中與從汽輪機回熱器中與從汽輪機抽出的部分蒸汽混合抽出的部分蒸汽混合進行能量交換，使水進行能量交換，使水溫提高達到狀態(tài)溫提高達到狀態(tài)5，而，而后用水泵后用水泵f 送入鍋爐循送入鍋爐循環(huán)使用。環(huán)使用。e24526上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄245中抽氣系數(shù)的計算可以通過對中抽氣系數(shù)的計算可以通過對回熱器回熱器的的能量分析求得。假定進入汽輪機的蒸汽量為能量分析求得。假定進入汽輪機的蒸汽量

18、為1kg，汽輪，汽輪機的機的（不考慮散熱損失），則可得（不考慮散熱損失），則可得2554()(1)()HHHH回熱蒸汽的放熱量水的吸熱量回熱蒸汽的放熱量水的吸熱量由于抽汽回熱由于抽汽回熱使水溫從使水溫從T4升升到到T5kg1kg1kg27上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄解得解得5424HHHH（6-9）6132121)(1 (1HHHHQQQ回（6-10） 式式(6-9)、式、式(6-10)中各狀態(tài)點的焓值可根據(jù)給定中各狀態(tài)點的焓值可根據(jù)給定的條件查水蒸汽表而得。的條件查水蒸汽表而得。 28上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 化工生產(chǎn)中，不僅需要動力，還需要不同品位的熱化工生產(chǎn)中，不僅需要動力，還需要不同品位的

19、熱量以滿足工藝條件的需求。因此，量以滿足工藝條件的需求。因此， 熱電循環(huán)有熱電循環(huán)有背壓式汽輪機聯(lián)合供電供熱背壓式汽輪機聯(lián)合供電供熱與抽汽式汽輪機聯(lián)合供電與抽汽式汽輪機聯(lián)合供電供熱兩種形式。供熱兩種形式。 排氣排氣的參數(shù)根據(jù)用戶的需要來的參數(shù)根據(jù)用戶的需要來確定。此循環(huán)的示意圖與確定。此循環(huán)的示意圖與T-S圖見圖見所示。所示。29上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 此循環(huán)類似于朗肯循環(huán)，所此循環(huán)類似于朗肯循環(huán)，所不同的是利用汽輪機排汽中冷凝不同的是利用汽輪機排汽中冷凝放熱量直接供熱，所以放熱量直接供熱，所以 熱電循環(huán)的效率通常同時用熱熱電循環(huán)的效率通常同時用熱效率與效率與來評價。來評價。用用 表示表示（

20、6-11） 式中式中為循環(huán)的熱效率；為循環(huán)的熱效率；qL為循環(huán)中提供的為循環(huán)中提供的熱量；熱量；qH為循環(huán)中輸入的總熱量。為循環(huán)中輸入的總熱量。 HLqq循環(huán)中輸入的總熱量用的熱量循環(huán)中所做的功量與利30上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄混合器水泵；、供熱；冷凝器；汽輪機；鍋爐；圖供熱循環(huán)及抽氣式汽輪機聯(lián)合供電圖fgedcbaST 7-6 背壓式汽輪機聯(lián)合供電供熱的熱電循環(huán)中供給動背壓式汽輪機聯(lián)合供電供熱的熱電循環(huán)中供給動力與供熱量是相互牽制，不能單獨調(diào)節(jié)。為了克服這力與供熱量是相互牽制，不能單獨調(diào)節(jié)。為了克服這一缺點，可采用一缺點，可采用。表表示示此循環(huán)的示意圖與此循環(huán)的示意圖與T-S 圖。圖。31上

21、一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 此循環(huán)的此循環(huán)的T-S T-S 圖與回熱循環(huán)十分類似，由于圖與回熱循環(huán)十分類似，由于因此大因此大型化工廠大多采用抽汽式汽輪機的熱電循環(huán)。型化工廠大多采用抽汽式汽輪機的熱電循環(huán)?；旌掀魉?；、供熱；冷凝器；汽輪機；鍋爐；圖供熱循環(huán)及抽氣式汽輪機聯(lián)合供電圖fgedcbaST 7-632上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄第第 一一 節(jié)節(jié) 完完33上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 因節(jié)流過程進行很快，高壓流體與外界的熱交換因節(jié)流過程進行很快，高壓流體與外界的熱交換可看做絕熱可看做絕熱Q=0，該過程不對外作功，該過程不對外作功，WS=0，節(jié)流前，節(jié)流前后流體的位差與速度變化可忽略不計，后流體的位差

22、與速度變化可忽略不計，Z=0，u=0=0，由穩(wěn)定流動的能量平衡方程得由穩(wěn)定流動的能量平衡方程得這是節(jié)流膨脹的特點。這是節(jié)流膨脹的特點。34上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 由于節(jié)流時存在摩擦阻力損耗，因而由于節(jié)流時存在摩擦阻力損耗，因而 流體進行節(jié)流膨脹時，由于壓力變化而引起的流體進行節(jié)流膨脹時，由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應或溫度變化稱為節(jié)流效應或Joule-Thomson效應。節(jié)效應。節(jié)流膨脹中溫度隨壓力的變化率稱流膨脹中溫度隨壓力的變化率稱或或Joule-Thomson效應系數(shù)。即效應系數(shù)。即HJpT（6-12） Joule (1818 - 1889) 35上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄利用

23、熱力學關(guān)系式利用熱力學關(guān)系式0dppHdTTHdHTppTTVTVpH ppCTH36上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄（6-13）分析式（分析式（6-13），因為），因為p 00，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化曲線區(qū)域外化曲線區(qū)域外J 000J 00J 00J 00， Cp0 ，所以所以S必為正值。這表明：必為正值。這表明：“”。 氣體等熵膨脹時，壓力變化為一有限值，所引氣體等熵膨脹時，壓力變化為一有限值，所引起的溫度變化稱起的溫度變化稱0pTV44上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄方法是給定狀態(tài)點方法是給定狀態(tài)點1 1（p p1 1、T T1 1），由），由1 1點作點作垂線與等壓線垂線與等壓線p p2 2的交的交點即是狀態(tài)點即是

24、狀態(tài)2 2，圖中，圖中可查得可查得T T2 2 值。值。212T實際上，氣體做外功的絕實際上，氣體做外功的絕熱過程總是存在摩擦、泄熱過程總是存在摩擦、泄漏、冷損等，所以是熵增漏、冷損等，所以是熵增大的不可逆過程。大的不可逆過程。45上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 節(jié)流膨脹與做外功的絕熱膨脹的節(jié)流膨脹與做外功的絕熱膨脹的 如下。如下。 相同初態(tài)下，做外功的絕熱膨脹比節(jié)相同初態(tài)下，做外功的絕熱膨脹比節(jié)流膨脹大，且還可回收功。流膨脹大，且還可回收功。 節(jié)流膨脹是有條件的，對少數(shù)氣體如節(jié)流膨脹是有條件的，對少數(shù)氣體如H H2 2 ，He He 等，必須預冷到一定的低溫進行節(jié)流，才能獲等，必須預冷到一定的低溫

25、進行節(jié)流，才能獲得冷效應。做外功的絕熱膨脹后氣體的溫度總是下降。得冷效應。做外功的絕熱膨脹后氣體的溫度總是下降。 節(jié)流膨脹采用節(jié)流閥，結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)流膨脹采用節(jié)流閥，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可用于汽、液兩相區(qū)的工作，甚至可直接操作方便，可用于汽、液兩相區(qū)的工作，甚至可直接用于液體的節(jié)流；而膨脹機結(jié)構(gòu)復雜、投資大，不能用于液體的節(jié)流；而膨脹機結(jié)構(gòu)復雜、投資大，不能用于產(chǎn)生液滴的場合。用于產(chǎn)生液滴的場合。46上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 兩種膨脹由于各具有優(yōu)、缺點，工程兩種膨脹由于各具有優(yōu)、缺點，工程中應用均廣泛。通常中應用均廣泛。通常普冷普冷循環(huán)與小型的深冷設(shè)備，循環(huán)與小型的深冷設(shè)備，大、中型的氣體液化工

26、藝，由大、中型的氣體液化工藝，由于膨脹機不適用有液體存在的場合，工程于膨脹機不適用有液體存在的場合，工程上常將兩種膨脹結(jié)合并用上常將兩種膨脹結(jié)合并用。47上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 第二節(jié)完第二節(jié)完48上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 熱力學第二定律指出，熱不能自發(fā)地由低溫物體熱力學第二定律指出，熱不能自發(fā)地由低溫物體傳向高溫物體。要使這非自發(fā)過程成為可能，必須消傳向高溫物體。要使這非自發(fā)過程成為可能，必須消耗能量。耗能量。消耗外功的制冷循環(huán)，如空消耗外功的制冷循環(huán)，如空氣壓縮制冷、蒸汽壓縮制冷。消耗熱能的制冷循環(huán)，氣壓縮制冷、蒸汽壓縮制冷。消耗熱能的制冷循環(huán)，如吸收式制冷、蒸汽噴射制冷。目前應用最廣泛

27、的是如吸收式制冷、蒸汽噴射制冷。目前應用最廣泛的是49上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 單級蒸汽壓縮制冷是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流單級蒸汽壓縮制冷是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成。閥、蒸發(fā)器組成。表示單級蒸汽壓縮制冷循表示單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)的示意圖、環(huán)的示意圖、T-S圖、圖、p-H圖。圖。 P50上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 中的中的置于低溫空間。循置于低溫空間。循環(huán)中，采用低沸點物質(zhì)作為制冷劑，利用制冷劑在環(huán)中，采用低沸點物質(zhì)作為制冷劑，利用制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)等溫等壓汽化吸熱（即低溫吸熱）及在冷蒸發(fā)器內(nèi)等溫等壓汽化吸熱（即低溫吸熱）及在冷凝器內(nèi)等壓冷卻、冷凝放熱（即高溫放熱）的相變凝器內(nèi)等壓冷卻、冷

28、凝放熱（即高溫放熱）的相變性質(zhì)，性質(zhì)，。由于汽化潛熱較大，。由于汽化潛熱較大，制冷效果完善。制冷效果完善。51上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 循環(huán)由下列過程組成。循環(huán)由下列過程組成。 制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量，要在較高的壓制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量，要在較高的壓力（冷凝溫度）下排放，必須采用壓縮機提高制冷力（冷凝溫度）下排放，必須采用壓縮機提高制冷劑的壓力。制冷劑進入劑的壓力。制冷劑進入是飽和蒸汽或過熱蒸是飽和蒸汽或過熱蒸汽（因濕蒸汽中液滴易損壞壓縮機的部件）?？赡嫫ㄒ驖裾羝幸旱我讚p壞壓縮機的部件）?？赡娼^熱壓縮過程在絕熱壓縮過程在T-S圖、圖、p-H圖上以等熵線表示。圖上以等熵線表示。 52

29、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 壓縮后過熱蒸汽壓縮后過熱蒸汽2在在中冷卻、冷凝，將熱中冷卻、冷凝，將熱量傳向周圍環(huán)境，制冷劑本身冷凝為飽和液體量傳向周圍環(huán)境，制冷劑本身冷凝為飽和液體4。 53上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 是降低并調(diào)節(jié)制冷劑的壓力，制冷劑是降低并調(diào)節(jié)制冷劑的壓力，制冷劑（飽和液體（飽和液體4）經(jīng)節(jié)流膨脹降溫降壓，由于節(jié)流膨脹）經(jīng)節(jié)流膨脹降溫降壓，由于節(jié)流膨脹是等焓過程，即是等焓過程，即H4=H5，節(jié)流后的制冷劑為濕蒸汽狀，節(jié)流后的制冷劑為濕蒸汽狀態(tài)態(tài)5。54上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 濕蒸汽濕蒸汽5在在中汽化吸熱，使低溫空間獲得中汽化吸熱，使低溫空間獲得并維持低溫溫度。制冷劑本身由濕蒸汽并

30、維持低溫溫度。制冷劑本身由濕蒸汽5變?yōu)轱柡驼糇優(yōu)轱柡驼羝?，再進入壓縮機，再進入壓縮機，55上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 冷室冷室蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器sTsWHQHQLQLQsW56上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 冷室冷室蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器PHsW等溫線等溫線等熵線等熵線57上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 q0定義為在給定的制冷操作定義為在給定的制冷操作條件下，單位質(zhì)量的制冷劑在一次循環(huán)中所獲條件下，單位質(zhì)量的制冷劑在一次循環(huán)中所獲得的冷量。對蒸發(fā)器，應用穩(wěn)定流動過程的能得的冷量。對蒸發(fā)器，應用穩(wěn)定流動過程的能量平衡方程，忽略流動中流體的位能，動

31、能變量平衡方程，忽略流動中流體的位能，動能變化、無軸功輸出，得出化、無軸功輸出，得出kgkJHHq/410（6-18） Q0定義為在給定義為在給定的制冷操作條件下，制冷劑每小時從低溫定的制冷操作條件下，制冷劑每小時從低溫空間吸取的熱量空間吸取的熱量kJ/h。58上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 （6-19）hkgqQm/00kgkJHHHQ/422（6-20）（單位質(zhì)量制冷劑）。（單位質(zhì)量制冷劑）。 kgkJHHWS/12壓縮機消耗的功率壓縮機消耗的功率 kWmWhkJmWPSST3600/（6-21）（6-22）59上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 評價蒸汽壓縮制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟指標用制冷評價蒸汽壓縮制冷循

32、環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟指標用制冷系數(shù)系數(shù)表示。表示。定義為定義為（6-23）12410HHHHWqS60上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 工程上，為了提高制冷系數(shù)，常采用工程上，為了提高制冷系數(shù)，常采用，即處于狀態(tài)即處于狀態(tài)4的飽和液體在給定的冷凝壓力下再度冷卻的飽和液體在給定的冷凝壓力下再度冷卻為未飽和液體為未飽和液體4，未飽和液體仍經(jīng)節(jié)流膨脹，在此，未飽和液體仍經(jīng)節(jié)流膨脹，在此T-S圖或圖或p-H圖上表示為圖上表示為1234451循環(huán)，循環(huán)， 與未過冷的與未過冷的12341循環(huán)比較，循環(huán)比較，即即H1H5 H1H5，增加的制冷量相當于圖增加的制冷量相當于圖6-1中的陰影面積。所以，中的陰影面積。所以，。第第

33、20 次課結(jié)束次課結(jié)束201061上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 1. 制冷循環(huán)中，高溫物體的放熱量大于低溫物體的制冷循環(huán)中，高溫物體的放熱量大于低溫物體的吸熱量。兩者之差等于吸熱量。兩者之差等于壓縮壓縮消耗的能量所轉(zhuǎn)換的消耗的能量所轉(zhuǎn)換的熱量。（不能利用冰箱開著門來降低室內(nèi)溫度）熱量。（不能利用冰箱開著門來降低室內(nèi)溫度）2. 在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，制冷系數(shù)以逆在相同溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，制冷系數(shù)以逆向向Carnot循環(huán)為最大。循環(huán)為最大。 進行制冷計算時，進行制冷計算時，制冷劑及制冷制冷劑及制冷循環(huán)的工作參數(shù)（蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，如有過循環(huán)的工作參數(shù)（蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，如有過冷，應告之

34、過冷溫度）。冷，應告之過冷溫度）。取決于被冷取決于被冷體系的溫度，體系的溫度，決定于冷卻介質(zhì)（大氣決定于冷卻介質(zhì)（大氣或冷卻水等）的溫度，同時考慮必要的傳熱溫差?；蚶鋮s水等）的溫度，同時考慮必要的傳熱溫差。62上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 來分析、計算制冷循環(huán)來分析、計算制冷循環(huán)。因為蒸發(fā)及冷凝過程均是等壓。因為蒸發(fā)及冷凝過程均是等壓過程，在過程，在ln p-H圖上用水平直線表圖上用水平直線表示，節(jié)流膨脹是等焓過程，用垂直示，節(jié)流膨脹是等焓過程，用垂直線表示。而且，制冷量線表示。而且，制冷量q0、放熱量、放熱量Q2及功耗量及功耗量WS可用相應的水平距離可用相應的水平距離(焓差焓差)來表示，非常直觀

35、。來表示，非常直觀。 由給定的工作參數(shù)，可在由給定的工作參數(shù)，可在上找出相應的狀態(tài)點，查得或計算各狀態(tài)點的焓值，上找出相應的狀態(tài)點，查得或計算各狀態(tài)點的焓值，而后代入相應的計算公式。而后代入相應的計算公式。pH2Q0Q63上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 大氣壓力下沸點低。低沸點不僅能獲得低的大氣壓力下沸點低。低沸點不僅能獲得低的制冷溫度，而且在一定的制冷溫度下，使蒸發(fā)壓制冷溫度，而且在一定的制冷溫度下，使蒸發(fā)壓力高于大氣壓力，防止空氣進入制冷裝置。力高于大氣壓力，防止空氣進入制冷裝置。 常溫下的冷凝壓力應盡量低，以降低對冷凝常溫下的冷凝壓力應盡量低，以降低對冷凝器的耐壓與密封的要求。器的耐壓與密封的

36、要求。 汽化潛熱大，減小制冷劑的循環(huán)量，縮小壓汽化潛熱大，減小制冷劑的循環(huán)量，縮小壓縮機的尺寸?？s機的尺寸。 具有較高的臨界溫度與較低的凝固溫度，使具有較高的臨界溫度與較低的凝固溫度，使大部分的放熱過程在兩相區(qū)內(nèi)進行。大部分的放熱過程在兩相區(qū)內(nèi)進行。 具有化學穩(wěn)定性、不易燃、不分解、無腐蝕具有化學穩(wěn)定性、不易燃、不分解、無腐蝕性。性。 64上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 有氨、氟氯烴、二氧化碳、乙烷、有氨、氟氯烴、二氧化碳、乙烷、乙烯等。需指出，已發(fā)現(xiàn)氟氯烴中的乙烯等。需指出，已發(fā)現(xiàn)氟氯烴中的為了保護環(huán)境，根據(jù)蒙特利爾議定書為了保護環(huán)境，根據(jù)蒙特利爾議定書（1987年）的規(guī)定，發(fā)達國家要在年）的規(guī)定

37、，發(fā)達國家要在2020年以前全部淘年以前全部淘汰汰“”制冷劑，廣大發(fā)展中國家到制冷劑，廣大發(fā)展中國家到2030年要全部禁年要全部禁用。歐盟國家作為我國空調(diào)出口的主要市場之一，至用。歐盟國家作為我國空調(diào)出口的主要市場之一，至2004年已全面禁止年已全面禁止“”制冷劑空調(diào)的進口。制冷劑空調(diào)的進口。65上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 因而開發(fā)、研制無污染的替代物已受到世界各國的關(guān)因而開發(fā)、研制無污染的替代物已受到世界各國的關(guān)注與重視。注與重視。 1992年底，我國綠色冰箱開始投放市場。目前，我國年底，我國綠色冰箱開始投放市場。目前，我國冰箱，冰柜已普遍采用綠色環(huán)保制冷劑冰箱，冰柜已普遍采用綠色環(huán)保制冷劑R

38、143a。 R410a作為一種新型環(huán)保制冷劑，由兩種準共沸的混作為一種新型環(huán)保制冷劑，由兩種準共沸的混合物而成，工作壓力為普通合物而成，工作壓力為普通“”制冷劑的制冷劑的1.6倍左右，倍左右，制冷（熱）效率更高。制冷（熱）效率更高。 R410a由于不含氯元素，故不會破由于不含氯元素，故不會破壞臭氧層，在熱量的吸收和釋放過程中熱交換效率更高、壞臭氧層，在熱量的吸收和釋放過程中熱交換效率更高、更節(jié)能，以此被譽為更節(jié)能，以此被譽為“無氟空調(diào)無氟空調(diào)”。 R410a是目前為止國是目前為止國際公認的用來替代際公認的用來替代“”制冷劑最合適的冷媒，并在歐制冷劑最合適的冷媒，并在歐美、日本等國家得到普及。美

39、、日本等國家得到普及。2010.8 格蘭仕空調(diào)格蘭仕空調(diào)66上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄蒸發(fā)盤管蒸發(fā)盤管冷凍室冷凍室冷凝盤管冷凝盤管壓縮機壓縮機毛細管毛細管單級蒸汽壓縮制冷單級蒸汽壓縮制冷HQLQ67上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 制冷循環(huán)中，當冷凝溫度給定，如果需要較低的制冷循環(huán)中，當冷凝溫度給定，如果需要較低的蒸發(fā)溫度，那么制冷劑的蒸發(fā)壓力也相應降低，這要蒸發(fā)溫度，那么制冷劑的蒸發(fā)壓力也相應降低，這要增大壓縮機的壓縮比，引起壓縮機功耗增加、排氣溫增大壓縮機的壓縮比，引起壓縮機功耗增加、排氣溫度提高等不利情況，度提高等不利情況，所示為兩級壓縮制冷的所示為兩級壓縮制冷的示意圖和示意圖和T-ST-S圖。圖

40、。68上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 ：狀態(tài)：狀態(tài)1表示低壓氣缸吸入的飽表示低壓氣缸吸入的飽和蒸汽，壓縮至中間壓力和蒸汽，壓縮至中間壓力pm，排出的過熱蒸汽被水冷，排出的過熱蒸汽被水冷器冷卻到狀態(tài)器冷卻到狀態(tài)2，再進入中間冷卻器，放出熱量達到，再進入中間冷卻器，放出熱量達到中間壓力中間壓力pm下的飽和溫度；下的飽和溫度；由低壓氣缸來的蒸汽、由高壓蒸由低壓氣缸來的蒸汽、由高壓蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽、中間冷卻器內(nèi)制冷劑所蒸發(fā)的蒸汽，發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽、中間冷卻器內(nèi)制冷劑所蒸發(fā)的蒸汽，以及節(jié)流閥以及節(jié)流閥產(chǎn)生的蒸汽。產(chǎn)生的蒸汽。332269上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 進入高壓氣缸被壓縮到狀態(tài)進入高壓氣缸被壓縮到狀態(tài)4

41、 4，進入冷，進入冷凝器被冷凝成液態(tài)凝器被冷凝成液態(tài)5 5，經(jīng)節(jié)流閥，經(jīng)節(jié)流閥膨脹至濕蒸汽膨脹至濕蒸汽6 6進入進入中間冷卻器；中間冷卻器；中液體中液體進入高壓蒸發(fā)進入高壓蒸發(fā)器制冷，器制冷，液態(tài)制冷劑液態(tài)制冷劑7 7經(jīng)節(jié)流閥經(jīng)節(jié)流閥膨脹至濕膨脹至濕蒸汽蒸汽8 8進入低壓蒸發(fā)器制冷，由此產(chǎn)生低壓蒸汽，完進入低壓蒸發(fā)器制冷，由此產(chǎn)生低壓蒸汽，完成一次循環(huán)。成一次循環(huán)。T70上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 ，因此，因此正適合化工生產(chǎn)中需要各種正適合化工生產(chǎn)中需要各種溫度下的冷量?？梢詫⑽锪现鸺壚鋮s，降低傳熱過程溫度下的冷量?？梢詫⑽锪现鸺壚鋮s，降低傳熱過程的不可逆程度。同時帶有中間冷卻的多級壓縮可降低的

42、不可逆程度。同時帶有中間冷卻的多級壓縮可降低能耗。能耗。 例如，乙烯廠對烴類混合物的提純與分離需要在例如，乙烯廠對烴類混合物的提純與分離需要在不同的溫度下進行，采用不同的溫度下進行，采用作制冷劑的三級壓縮作制冷劑的三級壓縮制冷可提供制冷可提供3、-24、-40級的冷量，如用級的冷量，如用作制冷劑的三級壓縮制冷則可提供作制冷劑的三級壓縮制冷則可提供-55、-75、-101.4級的冷量。級的冷量。71上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 采用單一制冷劑的多級壓縮制冷將受到蒸發(fā)壓力采用單一制冷劑的多級壓縮制冷將受到蒸發(fā)壓力過低以及制冷劑凝固溫度的限制，例如氨的凝固點為過低以及制冷劑凝固溫度的限制，例如氨的凝固點

43、為-77.7。，工程上常采用，工程上常采用復疊式制冷。復疊式制冷。 72上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 復疊式制冷的復疊式制冷的是是各自各自構(gòu)成獨立的單級蒸汽壓縮制冷，低溫級制冷循環(huán)中蒸構(gòu)成獨立的單級蒸汽壓縮制冷，低溫級制冷循環(huán)中蒸發(fā)器與更低溫度級制冷循環(huán)的冷凝器組合在一起，稱發(fā)器與更低溫度級制冷循環(huán)的冷凝器組合在一起，稱為為，通過蒸發(fā)冷凝器實現(xiàn)多個單級蒸汽壓，通過蒸發(fā)冷凝器實現(xiàn)多個單級蒸汽壓縮制冷的縮制冷的。表示雙級復疊式制冷循表示雙級復疊式制冷循環(huán)示意圖、環(huán)示意圖、T-S圖。圖。73上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 圖中圖中1-2-3-4為低溫級制冷循環(huán)，為低溫級制冷循環(huán)，5-6-7-8為更低溫為更低溫

44、度級度級制冷循環(huán)。制冷循環(huán)。1-2-3-4制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器又是制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器又是5-6-7-8制冷循環(huán)中的冷凝器，即制冷循環(huán)中的冷凝器，即。作用是利。作用是利用低溫級制冷循環(huán)中制冷劑的蒸發(fā)供冷來冷凝更低溫用低溫級制冷循環(huán)中制冷劑的蒸發(fā)供冷來冷凝更低溫度級制冷循環(huán)中壓縮機排汽。度級制冷循環(huán)中壓縮機排汽。74上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 石油裂解氣的深冷分離中廣泛采用石油裂解氣的深冷分離中廣泛采用的工藝流程。它是的工藝流程。它是制冷中的制冷制冷中的制冷劑，劑，節(jié)流膨脹后的乙烯在，節(jié)流膨脹后的乙烯在蒸發(fā)器中可提供蒸發(fā)器中可提供-100的低溫冷量。的低溫冷量。氨為制冷劑氨為制冷劑乙烯為制冷劑乙烯為制

45、冷劑75上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 選用的選用的，如氨水溶液、水溴化鋰溶，如氨水溶液、水溴化鋰溶液等。其中揮發(fā)性大，沸點低的組分是制冷劑，揮液等。其中揮發(fā)性大，沸點低的組分是制冷劑，揮發(fā)性小，沸點高的組分是吸收劑。氨水溶液中氨是發(fā)性小，沸點高的組分是吸收劑。氨水溶液中氨是制冷劑、水是吸收劑，水溴化鋰溶液中水是制冷劑、制冷劑、水是吸收劑，水溴化鋰溶液中水是制冷劑、溴化鋰是吸收劑。溴化鋰是吸收劑。表示吸收式制冷裝置的示意圖。圖中表示吸收式制冷裝置的示意圖。圖中虛線包圍部分是由吸收器、解吸器、溶液泵、換熱虛線包圍部分是由吸收器、解吸器、溶液泵、換熱器所組成，它替代了蒸汽壓縮制冷裝置中的壓縮機。器所組成

46、，它替代了蒸汽壓縮制冷裝置中的壓縮機。除此之外，其他的組成部分與蒸汽壓縮制冷是相同除此之外，其他的組成部分與蒸汽壓縮制冷是相同的。的。76上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 ：從蒸發(fā)器出來的氨蒸氣進入：從蒸發(fā)器出來的氨蒸氣進入吸收器，在吸收器中被稀氨水吸收（吸收器用冷卻吸收器，在吸收器中被稀氨水吸收（吸收器用冷卻水冷卻，維持低溫，有利于吸收），水冷卻，維持低溫，有利于吸收），吸收器出來的濃氨水吸收器出來的濃氨水和解吸器來的稀氨水和解吸器來的稀氨水在換熱器進行熱交換在換熱器進行熱交換（熱量充分利用），（熱量充分利用），降溫后的稀氨水進入降溫后的稀氨水進入吸收器以吸收氨，提吸收器以吸收氨，提高了溫度的濃氨水

47、進高了溫度的濃氨水進入解吸器；入解吸器； 圖圖6-1477上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 由于由于處于較高壓力，吸收器出來的濃氨處于較高壓力，吸收器出來的濃氨水循環(huán)到解吸器必須用泵輸送，濃氨水在解吸器中水循環(huán)到解吸器必須用泵輸送，濃氨水在解吸器中被外部熱源被外部熱源（加熱介質(zhì)可利（加熱介質(zhì)可利用蒸汽或其它廢用蒸汽或其它廢熱）加熱蒸出氨熱）加熱蒸出氨蒸氣，氨蒸氣進蒸氣，氨蒸氣進入入冷凝成冷凝成液氨，液氨，然后經(jīng)然后經(jīng)，以汽液，以汽液混合物的狀態(tài)進混合物的狀態(tài)進入入蒸發(fā)吸蒸發(fā)吸熱，如此完成一熱，如此完成一次制冷循環(huán)。次制冷循環(huán)。圖圖6-14 Q0Q78上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 吸收式制冷中，利用制冷劑在

48、低溫下被吸收劑吸吸收式制冷中，利用制冷劑在低溫下被吸收劑吸收以及較高溫度下從吸收劑中解吸的過程來代替蒸汽收以及較高溫度下從吸收劑中解吸的過程來代替蒸汽壓縮制冷中的壓縮過程，即消耗熱能代替消耗機械能壓縮制冷中的壓縮過程，即消耗熱能代替消耗機械能實現(xiàn)制冷的目的。實現(xiàn)制冷的目的。根據(jù)解吸器和吸收器所給定的溫根據(jù)解吸器和吸收器所給定的溫度，壓力條件，從氨水的蒸氣壓度，壓力條件，從氨水的蒸氣壓- -濃度的數(shù)據(jù)（氨水濃度的數(shù)據(jù)（氨水溶液焓濃圖）確定氨水溶液的濃度。吸收式制冷裝置溶液焓濃圖）確定氨水溶液的濃度。吸收式制冷裝置中通過溶液泵及節(jié)流閥的調(diào)節(jié)，使解吸器中氨水的濃中通過溶液泵及節(jié)流閥的調(diào)節(jié)，使解吸器中

49、氨水的濃度保持不變。度保持不變。 79上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 吸收式制冷裝置的技術(shù)經(jīng)濟指標用吸收式制冷裝置的技術(shù)經(jīng)濟指標用表示：表示：0QQ（6-24）吸收式制冷的吸收式制冷的：1 1、對所用熱源的要求不高，可對所用熱源的要求不高，可利用低品位的熱能以利用低品位的熱能以及工業(yè)生產(chǎn)中的余熱或廢熱；（節(jié)能式制冷）及工業(yè)生產(chǎn)中的余熱或廢熱；（節(jié)能式制冷）2 2、裝置中無昂貴的壓縮機，設(shè)備成本低廉。其缺點裝置中無昂貴的壓縮機，設(shè)備成本低廉。其缺點是熱能利用系數(shù)低（約為是熱能利用系數(shù)低（約為0.30.5），裝置體積大。），裝置體積大。Q Q0 0為吸收式制冷的制冷量；為吸收式制冷的制冷量；Q Q為熱源

50、供給的熱量。為熱源供給的熱量。80上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄（水（水作為制冷劑），制冷溫度不能低于攝氏作為制冷劑），制冷溫度不能低于攝氏零度零度，通，通常用于大型的空調(diào)系統(tǒng)或提供生產(chǎn)工藝用的低溫常用于大型的空調(diào)系統(tǒng)或提供生產(chǎn)工藝用的低溫冷卻水。近年來開發(fā)太陽能的利用，吸收式制冷冷卻水。近年來開發(fā)太陽能的利用，吸收式制冷中也可利用太陽的輻射作為解吸器的熱源，因此，中也可利用太陽的輻射作為解吸器的熱源，因此，夏天可利用火熱的太陽來造就涼爽的工作環(huán)境。夏天可利用火熱的太陽來造就涼爽的工作環(huán)境。目前，我國已生產(chǎn)出太陽能空調(diào)器。目前，我國已生產(chǎn)出太陽能空調(diào)器。如：遠大中央空調(diào)，為大型建筑供暖、供冷如：遠大

51、中央空調(diào)，為大型建筑供暖、供冷 江蘇江陰雙良集團溴化鋰制冷機江蘇江陰雙良集團溴化鋰制冷機81上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 ，都是直接利用，都是直接利用熱能來制冷。它利用熱能產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，再熱能來制冷。它利用熱能產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，再用蒸汽噴射器將蒸汽的靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽?，用蒸汽噴射器將蒸汽的靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽埽怪评鋭难h(huán)系統(tǒng)低壓部分壓縮至高壓部分。此使制冷劑從循環(huán)系統(tǒng)低壓部分壓縮至高壓部分。此處噴射器起著類似蒸汽壓縮制冷循環(huán)中壓縮機的作處噴射器起著類似蒸汽壓縮制冷循環(huán)中壓縮機的作用，而制冷的能量來源于熱能。用，而制冷的能量來源于熱能。 蒸汽噴射制冷循環(huán)通常是用水作制冷劑，用水蒸蒸

52、汽噴射制冷循環(huán)通常是用水作制冷劑，用水蒸汽作制冷循環(huán)的工質(zhì)。建立綠色低碳節(jié)約型社會，汽作制冷循環(huán)的工質(zhì)。建立綠色低碳節(jié)約型社會，為大型建筑、生活小區(qū)集中制冷、供暖。為大型建筑、生活小區(qū)集中制冷、供暖。82上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 蒸汽噴射制冷循環(huán)取得的制冷效果，主要是在低蒸汽噴射制冷循環(huán)取得的制冷效果，主要是在低壓（真空）條件下，借一部分水絕熱蒸發(fā)使剩下的那壓（真空）條件下，借一部分水絕熱蒸發(fā)使剩下的那部分水失熱而被冷卻。部分水失熱而被冷卻。 水在不同壓力下有不同的沸點。只要創(chuàng)造一個壓水在不同壓力下有不同的沸點。只要創(chuàng)造一個壓力很低的真空容器（蒸發(fā)器或閃蒸器），將溫度高于力很低的真空容器（蒸發(fā)

53、器或閃蒸器），將溫度高于器內(nèi)沸點溫度的水送入真空容器，水就開始沸騰。如器內(nèi)沸點溫度的水送入真空容器，水就開始沸騰。如真空容器外無熱量供給，水汽化所需要的熱量，只能真空容器外無熱量供給，水汽化所需要的熱量，只能從未汽化的水中奪取，從而使未汽化的水失去熱量，從未汽化的水中奪取，從而使未汽化的水失去熱量，降低溫度，達到制冷的目的。降低溫度，達到制冷的目的。83上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 蒸汽噴射器抽真空的原理，主要是利用一定壓力下蒸汽噴射器抽真空的原理，主要是利用一定壓力下的蒸汽通過一個喇叭形噴嘴（一般叫拉伐爾噴嘴），體的蒸汽通過一個喇叭形噴嘴（一般叫拉伐爾噴嘴），體積迅速膨脹，在噴嘴出口處產(chǎn)生高速氣

54、流而造成真空。積迅速膨脹，在噴嘴出口處產(chǎn)生高速氣流而造成真空。由于高速氣流的引射作用，使與蒸汽噴射器連接的容器由于高速氣流的引射作用，使與蒸汽噴射器連接的容器內(nèi)形成接近噴嘴出口處的真空。這就是利用蒸汽的靜壓內(nèi)形成接近噴嘴出口處的真空。這就是利用蒸汽的靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽軄硇纬烧婵?，達到抽氣的目的。能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽軄硇纬烧婵?，達到抽氣的目的。 在容器中形成真空的方法很多，例如采用機械真空在容器中形成真空的方法很多，例如采用機械真空泵，可以形成較高的真空度。但水在低壓下蒸發(fā)時，水泵，可以形成較高的真空度。但水在低壓下蒸發(fā)時，水蒸汽的比容很大，使用機械真空泵制冷，真空泵就非常蒸汽的比容很大，使用

55、機械真空泵制冷，真空泵就非常龐大。如果采用蒸汽噴射器抽真空，它不但可以形成很龐大。如果采用蒸汽噴射器抽真空，它不但可以形成很高的真空度，而且抽氣能力也很大。高的真空度，而且抽氣能力也很大。84上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 由鍋爐由鍋爐1或廢熱提供熱量或廢熱提供熱量產(chǎn)生低壓蒸汽，進入噴射產(chǎn)生低壓蒸汽，進入噴射器，在拉伐爾噴嘴器，在拉伐爾噴嘴2中絕熱中絕熱膨脹，獲得很高的汽流速膨脹，獲得很高的汽流速度（度（1000m/s）和很高的真）和很高的真空度，使蒸發(fā)器空度，使蒸發(fā)器8中的水中的水（制冷劑）在低壓下蒸發(fā)（制冷劑）在低壓下蒸發(fā)（如蒸發(fā)溫度為（如蒸發(fā)溫度為278K，相，相應的壓力為應的壓力為P0=96

56、5Pa），），并從水中吸取熱量并從水中吸取熱量Q0（冷（冷凍量），使水的溫度降低，凍量），使水的溫度降低，以獲得低溫以獲得低溫T2。蒸汽噴射制冷的基本工作循環(huán)如圖：蒸汽噴射制冷的基本工作循環(huán)如圖：補圖補圖85上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷蒸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷蒸汽被引進吸入室汽被引進吸入室3后，與后，與工作蒸汽一起進入擴壓器工作蒸汽一起進入擴壓器4，在擴壓器中由于速度，在擴壓器中由于速度下降，壓力上升，然后進下降，壓力上升，然后進入冷凝器入冷凝器5冷凝。冷凝后冷凝。冷凝后的水分為兩路，一路通過的水分為兩路，一路通過節(jié)流閥減壓后流入蒸發(fā)節(jié)流閥減壓后流入蒸發(fā)器器8，以補充蒸發(fā)掉的水，以補充

57、蒸發(fā)掉的水分量，大部分則通過水泵分量，大部分則通過水泵送回鍋爐內(nèi)加熱，以產(chǎn)送回鍋爐內(nèi)加熱，以產(chǎn)生工作蒸汽。生工作蒸汽。補圖補圖86上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄萊鋼用戶萊鋼用戶-低壓蒸汽噴射低壓蒸汽噴射制冷站制冷站(2009年年)宣鋼用戶宣鋼用戶-低壓蒸汽噴射低壓蒸汽噴射制冷站（制冷站（2009年投產(chǎn)）年投產(chǎn)） 87上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄88上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄89上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 蒸汽噴射制冷的特點：蒸汽噴射制冷的特點：循環(huán)中沒有壓縮機，沒有噪音，油污染，維修方便；循環(huán)中沒有壓縮機，沒有噪音，油污染，維修方便； 使用低壓蒸汽作為工作介質(zhì)，環(huán)境友好，可以利用廢熱使用低壓蒸汽作為工作介質(zhì)

58、，環(huán)境友好，可以利用廢熱制冷，屬于節(jié)能型制冷，近年來得到廣泛應用；制冷，屬于節(jié)能型制冷，近年來得到廣泛應用； 可以使用低壓蒸汽，冬天供暖，夏天制冷；可以使用低壓蒸汽，冬天供暖，夏天制冷； 制冷溫度一般在制冷溫度一般在 0 以上，只能制冷，不能制冰。以上，只能制冷，不能制冰。 第第21 次課結(jié)束次課結(jié)束201090上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 化工生產(chǎn)中排放的低溫廢氣，廢水中含有大量的化工生產(chǎn)中排放的低溫廢氣，廢水中含有大量的余熱，只是它們的溫度偏低，難以直接利用。能否將余熱，只是它們的溫度偏低，難以直接利用。能否將這種余熱，甚至自然環(huán)境介質(zhì)（如空氣，海水、地熱這種余熱，甚至自然環(huán)境介質(zhì)（如空氣，海

59、水、地熱等）中蘊涵的能量給以利用呢？根據(jù)熱力學第二定律，等）中蘊涵的能量給以利用呢？根據(jù)熱力學第二定律，熱量由低溫區(qū)傳向高溫區(qū)必須付出代價熱量由低溫區(qū)傳向高溫區(qū)必須付出代價。 熱泵是消耗機械功，完成熱量從低溫區(qū)傳向高溫熱泵是消耗機械功，完成熱量從低溫區(qū)傳向高溫區(qū)并維持高于環(huán)境溫度的設(shè)備。區(qū)并維持高于環(huán)境溫度的設(shè)備。熱泵的工作原理，循熱泵的工作原理，循環(huán)過程類同制冷裝置。所不同的是工作目的與操作的環(huán)過程類同制冷裝置。所不同的是工作目的與操作的溫度范圍不同。溫度范圍不同。 91上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄高溫高溫 環(huán)境環(huán)境低溫低溫 環(huán)境環(huán)境制冷與熱泵示意圖制冷與熱泵示意圖（a）冰箱）冰箱（b）熱泵）熱

60、泵高溫高溫房間房間HQLQHQLQ低溫低溫冷凍室冷凍室SWSW92上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄熱泵循環(huán)熱泵循環(huán)制冷循環(huán)制冷循環(huán)T TT T0 0S S2 23 3 1 14 42 23 3Q Q0 0Q Q1 14 4插圖插圖93上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄 制冷裝置制冷裝置的工作目的是制冷，操作的溫度范圍的工作目的是制冷，操作的溫度范圍是環(huán)境溫度與低于環(huán)境溫度的制冷空間溫度。是環(huán)境溫度與低于環(huán)境溫度的制冷空間溫度。 熱泵熱泵的工作目的是供熱，即從自然環(huán)境或低溫的工作目的是供熱，即從自然環(huán)境或低溫余熱中吸取熱量并將它傳送到需要的高溫空間中。余熱中吸取熱量并將它傳送到需要的高溫空間中。操作的溫度范圍是環(huán)