注册设备工程师培训课件工程热力学讲座教学

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1、注册公用设备工程师考试注册公用设备工程师考试专业基础课辅导专业基础课辅导工程热力学辅导人 北京建筑工程学院 邱 林 第六部分第六部分 水蒸气和湿空气水蒸气和湿空气 一、一、水蒸气的基本概念水蒸气的基本概念 水蒸气不是理性气体，而是离液相较近的水蒸气不是理性气体，而是离液相较近的实际气体实际气体。 一）冷凝、汽化、蒸发和沸腾一）冷凝、汽化、蒸发和沸腾气化气化-液相转变为气相的过程，反过程叫液相转变为气相的过程，反过程叫冷凝冷凝。气化分气化分蒸发蒸发和和沸腾沸腾蒸发蒸发液体液体表面表面的汽化过程，任何温度都可以发生的汽化过程，任何温度都可以发生沸腾沸腾-液体液体内部内部的汽化过程，达到沸点温度时才

2、会的汽化过程，达到沸点温度时才会发生发生2北京建筑工程学院二）饱和状态二）饱和状态饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度饱和温度Ts饱和压力饱和压力ps一一对应一一对应Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏 ps=0.6barTs=85.95 高压锅高压锅ps=1.6barTs=113.32 饱和状态饱和状态有三种状态有三种状态, ,分别分别: :-饱和水，湿蒸汽，干饱和蒸汽饱和水，湿蒸汽，干饱和蒸汽3北京建筑工程学院二、 水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程三个阶段：三个阶段： 水的水的预热过程预热过程 未饱和水未饱和水(0.01)饱和水饱

3、和水(ts)； 水的水的汽化过程汽化过程 饱和水饱和水(ts)干饱和水蒸气干饱和水蒸气(ts)； 水蒸气的水蒸气的过热过程过热过程 饱和水蒸气饱和水蒸气（ts）过热水蒸气过热水蒸气(t)。汽化潜热汽化潜热-1kg饱和水汽化成为干饱和水蒸气所需的热量。饱和水汽化成为干饱和水蒸气所需的热量。压力越高，汽化潜热越小。在临界压力下，汽化潜热为零。压力越高，汽化潜热越小。在临界压力下，汽化潜热为零。 4北京建筑工程学院5北京建筑工程学院水蒸气定压发生过程说明水蒸气定压发生过程说明(1)(2)只有熵加热时永远增加只有熵加热时永远增加(3) 实际气体实际气体实际气体汽化时，实际气体汽化时，TTs不变，但不变

4、，但h增加增加汽化潜热汽化潜热(4) 未饱和水未饱和水过冷度过冷度过冷水过冷水过热蒸汽过热蒸汽过热度过热度6北京建筑工程学院水蒸气的水蒸气的p-v图和图和T-s图图水蒸气的相变图线可以总结为：水蒸气的相变图线可以总结为：一点一点( (临界点临界点) )、二线二线( (上界线、下界线上界线、下界线) )三区三区( (液态区、湿蒸汽区、气态区液态区、湿蒸汽区、气态区) )五态五态( (未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、 干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态) ) 7北京建筑工程学院水和水蒸气状态参数水和水蒸气状态参数确定的原则确

5、定的原则1、未饱和水及过热蒸汽、未饱和水及过热蒸汽确定任意确定任意两个两个独立参数，如：独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽、饱和水和干饱和蒸汽确定确定一一个个独立参数独立参数p或或T3、湿饱和蒸汽、湿饱和蒸汽除除p或或T外，其它参数与两相比例外，其它参数与两相比例x有关有关8北京建筑工程学院两相比例由两相比例由干度干度x确定确定定义定义干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和水饱和水对对干度干度x的说明：的说明：x = 0 饱和水饱和水x = 1 干饱和蒸汽干饱和蒸汽0 x 1在过冷水和过热蒸汽区域，在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义无意义湿饱和蒸汽中干饱和湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数蒸汽的质量分数

6、9北京建筑工程学院湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数的确定的确定 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x, 即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。10北京建筑工程学院三、三、 水蒸气热力性质表和图水蒸气热力性质表和图水蒸气的状态参数可根据水蒸气表和图查得。水蒸气的状态参数可根据水蒸气表和图查得。基准点基准点-水的三相点为基准水的三相点为基准 p0.611 2 kPa，v0.001 m3/kg , T273.16K,u=0,s=0u=0,s=0临界点临界点-液相与气相平衡共存点。液相与气相平衡共存点。水的临界参数值为：水的临界参数值为：tctc=374.

7、15=374.15，p pc c=22.129 =22.129 MPaMPa。* *临界温度和压力是液相与气相能够平衡共存时的临界温度和压力是液相与气相能够平衡共存时的最最高值高值。* *当温度超过一定值当温度超过一定值tctc时，时，液相不可能存在液相不可能存在，而只可，而只可能是气相。能是气相。思考题思考题有没有有没有500C的水的水？11北京建筑工程学院 水蒸气的水蒸气的 h-s图图h-s图的结构：图的结构： C临界点，临界点，六类等值线簇六类等值线簇: :定定焓焓线线、定定熵熵线线、定定压压线线、定定温温线线定定容容线、定干度线线、定干度线。 四、四、 水蒸气的基本热力过程水蒸气的基本

8、热力过程-四个过程四个过程可利用的公式：可利用的公式：热力学第一定律热力学第一定律可逆过程的公式可逆过程的公式不可利用的公式：不可利用的公式：理想气体的公式理想气体的公式12北京建筑工程学院二、二、饱和湿空气饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气过热水蒸过热水蒸气干空气，如点气干空气，如点A。饱和湿空气饱和湿空气饱和水蒸气饱和水蒸气干空气，如点干空气，如点B。露点温度露点温度（露点露点）pv对对应的饱和温度。应的饱和温度。 湿空气湿空气一、湿空气的一般概念一、湿空气的一般概念* *湿空气：干空气和水蒸气组成的混合气体湿空气：干空气和水蒸气组成的混合气体-混合理想气体混合理想气体。* *湿空气的总压

9、力湿空气的总压力p=p=p pa a+p+pv v* *在采暖与空调等工程中的湿空气是环境大气，在采暖与空调等工程中的湿空气是环境大气，B=B=p pa a+p+pv v。 13北京建筑工程学院2 2 相对湿度相对湿度-湿空气中水蒸气的分压力湿空气中水蒸气的分压力p pv v与同温度下饱和与同温度下饱和湿空气中水蒸气分压力湿空气中水蒸气分压力p ps s的比值的比值: : * *的测量：干湿球温度计的测量：干湿球温度计* *说明了吸收水蒸气的能力。说明了吸收水蒸气的能力。 值愈大，湿空气愈潮湿，值愈大，湿空气愈潮湿，吸收水蒸气的能力愈弱吸收水蒸气的能力愈弱; ; 湿空气干燥，吸收水蒸气湿空气干

10、燥，吸收水蒸气的能力的能力* *为为0 0时，即为干空气；时，即为干空气； 为为100% 100% ，即为饱和湿空气；，即为饱和湿空气； 介于介于0101之间的湿空气是未饱和湿空气。之间的湿空气是未饱和湿空气。三、绝对湿度、相对湿度、含湿量和焓三、绝对湿度、相对湿度、含湿量和焓1 1 绝对湿度绝对湿度每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量即水蒸气密度。即水蒸气密度。14北京建筑工程学院3 3 含湿量含湿量d 单位质量干空气的湿空气含有的水蒸气的质量。单位质量干空气的湿空气含有的水蒸气的质量。 4 4 湿空气的焓湿空气的焓- - 1kg干空气的焓与干空气的焓与d g

11、水蒸气的焓之和水蒸气的焓之和5 5 干球温度与湿球温度干球温度与湿球温度湿球温度的形成过程湿球温度的形成过程近似看做是近似看做是定焓定焓过程过程。干球温度、湿球温度与露点三者的关系：干球温度、湿球温度与露点三者的关系：未饱和湿空气：干球温度未饱和湿空气：干球温度 湿球温度湿球温度 露点温度露点温度饱和湿空气：饱和湿空气： 干球温度干球温度= =湿球温度湿球温度= =露点温度露点温度15北京建筑工程学院焓焓- -湿图上有下述图线湿图上有下述图线定含湿量线定含湿量线 定焓线。定焓线。 定温线。定温线。 定相对湿度线。定相对湿度线。水蒸气分压力线。水蒸气分压力线。四、焓湿图（四、焓湿图（h-d图）图

12、） 干加热干加热( (或冷却或冷却) )过程过程含湿量保持不变含湿量保持不变过程中吸放热量：过程中吸放热量： q=hq=h2 2-h-h1 1五、湿空气的基本热力过程五、湿空气的基本热力过程绝热加湿过程绝热加湿过程冷却去湿过程冷却去湿过程16北京建筑工程学院第七部分第七部分 气体和蒸汽气体和蒸汽的流动的流动1 1 稳定流动的基本方程式稳定流动的基本方程式气体和蒸汽在管道中的稳定流动气体和蒸汽在管道中的稳定流动属属绝热流动绝热流动关键关键: : 气体流动过程中气体流动过程中气流速度变化气流速度变化能量转换能量转换状态参数变化状态参数变化的规律的规律影响气体在管内流的影响气体在管内流的系统的外部条

13、件系统的外部条件管道截面积的变化管道截面积的变化17北京建筑工程学院绝热流动的基本方程绝热流动的基本方程稳态稳态稳流稳流( (稳定流动稳定流动) )状态不随时间变化状态不随时间变化恒定的流量恒定的流量几个基本方程几个基本方程连续性方程连续性方程绝热稳定流动绝热稳定流动能量方程能量方程定定熵过程程方程方程18北京建筑工程学院基本方程基本方程连续性方程式：连续性方程式： 过程方程式：过程方程式：能量方程式：能量方程式： 动能的增加动能的增加等于气流等于气流焓值的减少焓值的减少19北京建筑工程学院定熵流动的定熵流动的基本关系式基本关系式和和管道截面变化规律管道截面变化规律的的关系式相同关系式相同扩压

14、管是在已知扩压管是在已知进口参数、进口参数、进口速度进口速度和和出口速度出口速度的情的情况下计算况下计算出口压力出口压力扩压管与喷管的扩压管与喷管的区别区别与与联系联系喷管喷管利用气体压降使气流加速的管道。即利用气体压降使气流加速的管道。即d dc cf f00。扩压管扩压管利用气体流速逐渐降低而使气体压力增高的设备。利用气体流速逐渐降低而使气体压力增高的设备。 即即d dc cf f00 dh0、dp0、dv0 。 扩压管扩压管中气体状态的变化为中气体状态的变化为： dp0 dcf0、dv 1 1时，时，采用渐扩喷管；采用渐扩喷管； MaMa1 1 Ma Ma 1 1，采用缩放型喷管（拉伐尔

15、喷管），采用缩放型喷管（拉伐尔喷管）缩放型缩放型喷管的最小截面处称为喉部，喷管的最小截面处称为喉部，Ma=1Ma=1，dAdA=0=0。临界截面临界截面。扩压管扩压管：MaMall，采用采用渐缩扩压管。渐缩扩压管。 MaMa1 1 1 Ma Ma 1 1 ，采用采用渐缩渐扩扩压管。渐缩渐扩扩压管。马赫数马赫数: :气体流速与当地声速的比值。气体流速与当地声速的比值。Ma=Ma=c cf f/a /a MalMal，即，即c cf falMal，即，即c cf faa，超音速；，超音速；Ma=lMa=l，即，即c cf f=a=a， 音速音速21北京建筑工程学院3 3 气体的流速及临界流速气体的

16、流速及临界流速绝热流动的能量关系式绝热流动的能量关系式通常取通常取cf00，出口流速出口流速为为：临界流速临界流速-气流处于临界状态时，气流速度等于声速。气流处于临界状态时，气流速度等于声速。临界压力比临界压力比-临界流速对应的压力（临界流速对应的压力（喉部压力喉部压力）与进口压力之比与进口压力之比 ( (pc/p0) )。理想气体：理想气体：22北京建筑工程学院 单原子气体：单原子气体：1.67多原子气体：多原子气体：1.30 双原子气体：双原子气体：1.404.4.喷管流量的计算喷管流量的计算 在稳定流动中，气体任何截面的质量流量都是在稳定流动中，气体任何截面的质量流量都是相同相同。常取常

17、取最小截面最小截面来计算。来计算。 最大流量最大流量-出口截面压力比等于临界压力比出口截面压力比等于临界压力比时有时有极大极大值。值。23北京建筑工程学院喷管的计算喷管的计算* * 喷管的设计计算喷管的设计计算选型选型已知已知 1) 1)当当 即即 采用采用渐缩喷管。渐缩喷管。 2 2）当当 即即 采用缩采用缩扩喷管。扩喷管。 出发点：出发点：出口压力等于环境压力出口压力等于环境压力24北京建筑工程学院* * 渐缩喷管的校和计算渐缩喷管的校和计算-确定确定已知已知1)1) 当当 即即 2 2）当当 即即 喷管的最大流量喷管的最大流量 kg/s 25北京建筑工程学院5.5.绝热节流绝热节流 定义

18、：气体在管道中流过突然缩小的截面，定义：气体在管道中流过突然缩小的截面， 而又未及与外界进行热量交换的过程而又未及与外界进行热量交换的过程特点：特点：1 1）绝热节流过程）绝热节流过程前后前后的焓相等，但的焓相等，但整个整个过程绝不是等焓过程。过程绝不是等焓过程。在缩孔附近，流速 ，焓2 2）不可逆性）不可逆性26北京建筑工程学院绝热节流前后参数的变化绝热节流前后参数的变化(1) 对理想气体对理想气体温度温度不变不变压力压力下降下降比容比容增加增加熵熵增加增加焓焓不变不变注注:理想气体的焓理想气体的焓是温度的单值函数是温度的单值函数27北京建筑工程学院(2) 对实际气体对实际气体节流前后节流前

19、后焓焓不变不变,温度温度不一定不一定绝热节流温度效应绝热节流温度效应温度效应只与温度效应只与气体的性质气体的性质有关有关,与其与其状态状态无关无关热热效应效应零零效应效应冷冷效应效应温度温度降低降低温度温度不变不变温度温度升高升高28北京建筑工程学院水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化 *热力设备：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。 锅锅炉炉汽轮机汽轮机给水泵给水泵凝汽器凝汽器郎肯循环郎肯循环123412 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热发电机发电机第八部分第八部分 动力循环动力循环一、朗肯循环一

20、、朗肯循环29北京建筑工程学院*朗朗肯肯循循环环工作循环:两个可逆定压和两个可逆绝热组成的理想循环。* *热力过程：热力过程： 0-10-1定压吸热过程，定压吸热过程， 1-21-2绝热膨胀过程，绝热膨胀过程， 2-32-3定压放热过程，定压放热过程， 3-03-0绝热加压过程。绝热加压过程。30北京建筑工程学院二、朗肯循环热效率分析二、朗肯循环热效率分析工质吸热工质吸热 q1h1h0工质放热工质放热汽轮机所作轴功汽轮机所作轴功 (ws,T)1-2h1h2水泵耗功水泵耗功可忽略可忽略循环净功循环净功朗肯循环热效率朗肯循环热效率* 热计算热计算31北京建筑工程学院 提高朗肯循环热效率的途径提高朗

21、肯循环热效率的途径1、提高蒸汽初温、提高蒸汽初温乏汽的干度增大，乏汽的干度增大，有利改善汽轮机工作条件有利改善汽轮机工作条件注意，注意，要求要求锅炉锅炉材料具有较好的耐热性材料具有较好的耐热性 2 2、提高蒸汽初压、提高蒸汽初压终态终态干度减小，干度减小，引起汽轮机内部的引起汽轮机内部的耗耗散增加散增加。 3 3、 降低乏汽压力降低乏汽压力乏汽的凝结温度主要取决于自然环境的温度。乏汽的凝结温度主要取决于自然环境的温度。32北京建筑工程学院三、再热循环与回热循环三、再热循环与回热循环 再再热热循循环环 再热循环热效率比朗肯循环高，再热循环热效率比朗肯循环高，乏汽的乏汽的干度显著的提高干度显著的提

22、高。33北京建筑工程学院 回回热热循循环环抽汽抽汽回热回热循环的热效率循环的热效率高高于朗肯循环热效率。于朗肯循环热效率。 34北京建筑工程学院四、热电循环四、热电循环 既发电又供热的动力循环称为既发电又供热的动力循环称为热电循环热电循环热热电联产。电联产。热能利用率热能利用率K K：可利用的能量与热源提供的总能量之比。可利用的能量与热源提供的总能量之比。动力循环分类：动力循环分类：凝汽式凝汽式动力循环动力循环-排汽压力低于大气压力的动力循环。排汽压力低于大气压力的动力循环。背压式背压式动力循环动力循环-排汽压力高于大气压力动力循环排汽压力高于大气压力动力循环. .调节抽汽式调节抽汽式动力循环

23、动力循环-凝汽式与背压式组合的动力循环凝汽式与背压式组合的动力循环. .热电联产的热效率比朗肯循环低，热电联产的热效率比朗肯循环低，热能利用率最高热能利用率最高 K=1K=1 35北京建筑工程学院1)1)汽油机理论循环汽油机理论循环 定容加热循环（奥托循环）定容加热循环（奥托循环）32324411pvT Tsssvv五、内燃机循环五、内燃机循环两个定容、两个定熵过程构成两个定容、两个定熵过程构成36北京建筑工程学院定容加热理论循环的计算定容加热理论循环的计算3241Tsvv吸热量吸热量放热量放热量循环热效率循环热效率循环净功循环净功因因即即有有代入上式代入上式得得 - -压缩比压缩比, ,表示

24、压缩过程中工质体积被压缩的程度。表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。37北京建筑工程学院2) 柴油机的理论循环柴油机的理论循环定压加热循环定压加热循环（狄塞尔循环）（狄塞尔循环）s32324411pvTsspv一个定压、一个定容、两个定熵一个定压、一个定容、两个定熵过程构成过程构成38北京建筑工程学院定压加热循环的计算定压加热循环的计算3T吸热量吸热量放热量放热量循环热效率循环热效率循环净功循环净功241spv因因, ,即即有有而而得得- -定压预胀比定压预胀比, ,表示定压加热时工质体积膨胀的程度。表示定压加热时工质体积膨胀的程度。39北京建筑工程学院第九部分第九部分 制冷循环制冷循环 制冷

25、循环制冷循环：将热量转移到高温物体：将热量转移到高温物体( (环境介质环境介质) )中的一种中的一种逆逆循环。循环。 热量由低温传向高温热量由低温传向高温-消耗机械消耗机械能或热能能或热能为代价。为代价。制冷系数制冷系数40北京建筑工程学院12是空气在压缩机内 定熵定熵压缩过程； 23是空气在冷却器中定压放热过程；3-4是空气在膨胀机中定熵膨胀过程； 4-1是空气在冷室换热器中定压吸热过程。致冷系数小于逆向卡诺循环。致冷系数小于逆向卡诺循环。致冷系数：一、空气压缩制冷循环一、空气压缩制冷循环布雷顿致冷循环布雷顿致冷循环41北京建筑工程学院压缩蒸汽制冷装置主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成

26、。二、蒸气压缩制冷循环二、蒸气压缩制冷循环蒸汽压缩制冷装置的理想循蒸汽压缩制冷装置的理想循环由环由四个过程四个过程组成：组成：定熵压缩过程压缩过程-压缩机定压定压放热过程放热过程-冷凝器冷凝器绝热膨胀过程膨胀过程-节流阀定压定压吸热过程吸热过程-蒸发器蒸发器 实用的蒸气压缩制冷循环实用的蒸气压缩制冷循环42北京建筑工程学院制冷工质的循环过程制冷工质的循环过程4 4 湿蒸汽进入湿蒸汽进入蒸发器蒸发器在定压定温下吸收低温物体放出的热在定压定温下吸收低温物体放出的热量汽化成为量汽化成为干饱和蒸汽干饱和蒸汽，干饱和蒸汽被压缩机吸人完成，干饱和蒸汽被压缩机吸人完成一个理论循环。一个理论循环。1 将蒸发器

27、出来的低温低压的将蒸发器出来的低温低压的干饱和蒸干饱和蒸汽汽吸人吸人压缩机压缩机，经定熵压缩后成为高温，经定熵压缩后成为高温高压的高压的过热蒸汽过热蒸汽; ;3 3 饱和液体通过饱和液体通过节流阀节流阀绝热节流后成为低温低压的绝热节流后成为低温低压的湿蒸汽湿蒸汽，绝热节流前后焓值不变，绝热节流前后焓值不变; ;2 2 送人送人冷凝器冷凝器，在定压下将热量放给高温物体，在定压下将热量放给高温物体( (环境介质环境介质) )从而冷却凝结成从而冷却凝结成饱和液体饱和液体; ;43北京建筑工程学院三、制冷剂的压焓图(1gp-h图)临界点临界点C-C-饱和液体线（饱和液体线（x=0)x=0)与干饱与干饱

28、和蒸汽线和蒸汽线(x=1)(x=1)交点。交点。三个区三个区-下界线下界线(x=0)(x=0)左侧为左侧为未饱和未饱和液体区液体区( (或过冷液体或过冷液体) ) ；下界线与上界线下界线与上界线(x=1)(x=1)之间是之间是湿蒸汽湿蒸汽区区；上界线右侧是上界线右侧是过热蒸汽区过热蒸汽区。图中共绘有图中共绘有六组六组等状态参数线簇：等状态参数线簇：(1)(1)定压线定压线(2)(2)定焓线定焓线(3)(3)定温线定温线(4)(4)定比体积线定比体积线 (5)(5)定熵线定熵线(6)(6)定干度线定干度线44北京建筑工程学院状态点状态点:l-:l-压缩机的吸汽状态点压缩机的吸汽状态点 2- 2-

29、压缩机的排汽状态点压缩机的排汽状态点 4- 4-冷凝器的出口状态点冷凝器的出口状态点 5- 5-蒸发器进口状态点蒸发器进口状态点过程线过程线: :12 12 制冷剂蒸汽在压缩机中的制冷剂蒸汽在压缩机中的定熵定熵压缩压缩；2-3-4 2-3-4 制冷剂在冷凝器中制冷剂在冷凝器中定压冷却定压冷却；4-5 4-5 制冷剂在节流阀中制冷剂在节流阀中绝热节流绝热节流；5-1 5-1 制冷剂在蒸发器内的制冷剂在蒸发器内的定压吸热定压吸热。压缩蒸汽制冷理论循环在压缩蒸汽制冷理论循环在压缩蒸汽制冷理论循环在压缩蒸汽制冷理论循环在1gp-h1gp-h1gp-h1gp-h图上的表示图上的表示图上的表示图上的表示四

30、、压缩蒸汽制冷理论循环性能分析四、压缩蒸汽制冷理论循环性能分析1 1、降低制冷剂的冷凝温度（热源温度）、降低制冷剂的冷凝温度（热源温度）2 2、提高制冷剂的蒸发温度（冷源温度）、提高制冷剂的蒸发温度（冷源温度）3 3、采取适当的过冷、采取适当的过冷(1)制冷量： q0=hl-h5 (2) 放热量： q1=h2-h4 (3)循环净功： w0=h2-h1 (4)制冷系数：提高制冷系数的途径提高制冷系数的途径：45北京建筑工程学院蒸气压缩制冷循环蒸气压缩制冷循环 水水能用否？能用否？ 0C以下凝固不能流动。以下凝固不能流动。一般用低沸点工质，如氟利昂、氨一般用低沸点工质，如氟利昂、氨沸点：沸点：水水

31、100CR22- 40.8CR134aTHR01一种亚共沸混合制冷剂一种亚共沸混合制冷剂 - 26.1C- 30.18C46北京建筑工程学院制冷能力和冷吨制冷能力和冷吨生产中常用生产中常用制冷能力制冷能力来衡量设备产冷量大小来衡量设备产冷量大小制冷能力：制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量走的热量(kJ/s)。商业上常用商业上常用冷吨冷吨来表示。来表示。1冷吨：冷吨：1吨吨0C饱和饱和水水在在24小时内被冷冻小时内被冷冻 到到0C的的冰冰所需冷量。所需冷量。水的凝结（熔化）热水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg1冷吨冷吨=3.86 kJ/s1美国冷吨

32、美国冷吨=3.517 kJ/s47北京建筑工程学院五、吸收式致冷循环五、吸收式致冷循环吸收式致冷是利用致冷剂液体气化吸热实现致冷；吸收式致冷是利用致冷剂液体气化吸热实现致冷；它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿；它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿；吸收式致冷采用两种沸点相差较大的双工质，其中吸收式致冷采用两种沸点相差较大的双工质，其中沸沸点低点低的物质为的物质为致冷剂致冷剂，沸点高沸点高的物质为的物质为吸收剂吸收剂。 例如，氨吸收式致冷循环，其中氨用作致冷剂、水为例如，氨吸收式致冷循环，其中氨用作致冷剂、水为吸收剂。吸收剂。吸收式致冷的冷凝器、膨胀阀和蒸发器与蒸气压缩致吸收式致冷的冷凝器

33、、膨胀阀和蒸发器与蒸气压缩致冷完全相同，区别是用冷完全相同，区别是用吸收器、发生器、溶液泵及减吸收器、发生器、溶液泵及减压阀压阀取代了压缩机。取代了压缩机。48北京建筑工程学院 六、热热 泵泵热泵：将热量从低温物体抽运倒高温物体。热泵与致冷是同一套装置；热泵也是热泵也是逆循环逆循环。热泵与致冷区别点：工作温度范围不同；要求的效果不同热泵系数：热泵系数：最大热泵系数：最大热泵系数：理想热泵功率：理想热泵功率：49北京建筑工程学院练习题练习题练习题练习题：温度为温度为100的热源，非常缓慢地把热量加的热源，非常缓慢地把热量加给处于平衡状态下的给处于平衡状态下的0的冰水混合物，试问：的冰水混合物，试

34、问：1、冰水、冰水混合物经历的是准静态过程吗？混合物经历的是准静态过程吗？2、加热过程是否可逆、加热过程是否可逆？A 是是 , 是是 B 是是 , 否否 C 否否 , 是是 D 否否 , 否否B B 解解： 1. 1. 此热力过程可近似为准静态过程，因为此过程的弛豫时间很短，冰水混合物重建热力平衡的时间远远小于传热过程对冰水混合物平衡状态的破坏;2. 此过程冰水混合物和外界热源之间存有温差，100的高质能通过传热过程转换为0的低质能，有能量耗散，为不可逆过程。50北京建筑工程学院解解 根据闭口系能量方程根据闭口系能量方程由图可知由图可知则则若为维持容器内空气的热力学能不变若为维持容器内空气的热

35、力学能不变搅拌器需要输入轴功搅拌器需要输入轴功练习题：练习题：某封闭的刚性容器装有一定量的空气。初态时热力学能为某封闭的刚性容器装有一定量的空气。初态时热力学能为某封闭的刚性容器装有一定量的空气。初态时热力学能为某封闭的刚性容器装有一定量的空气。初态时热力学能为800kJ800kJ800kJ800kJ，容器上，容器上，容器上，容器上装有一搅拌器，通过搅拌器轴的旋转输入能量装有一搅拌器，通过搅拌器轴的旋转输入能量装有一搅拌器，通过搅拌器轴的旋转输入能量装有一搅拌器，通过搅拌器轴的旋转输入能量100kJ100kJ100kJ100kJ，同时容器壁向外散热，同时容器壁向外散热，同时容器壁向外散热，同时

36、容器壁向外散热500kJ500kJ500kJ500kJ。试问此时容器内空气的热力学能是多少？若为维持容器内空气的热力学能不变，试问此时容器内空气的热力学能是多少？若为维持容器内空气的热力学能不变，试问此时容器内空气的热力学能是多少？若为维持容器内空气的热力学能不变，试问此时容器内空气的热力学能是多少？若为维持容器内空气的热力学能不变，由搅拌器应输入多少轴功？由搅拌器应输入多少轴功？由搅拌器应输入多少轴功？由搅拌器应输入多少轴功？A ) 400 kJ A ) 400 kJ 、800 kJ B) 400 kJ 800 kJ B) 400 kJ 、 100 kJ C) 400 kJ 100 kJ C

37、) 400 kJ 、 400 kJ D) 400 kJ 400 kJ D) 400 kJ 、 500 kJ 500 kJ 51北京建筑工程学院练习题练习题 某气缸活塞装置某气缸活塞装置, ,气缸内空气的初始压力为气缸内空气的初始压力为200kPa,200kPa,体积为体积为2m2m3 3，如果，如果活塞运动过程中维持活塞运动过程中维持pVpV恒定，当气缸内压力达到恒定，当气缸内压力达到100 100 kPakPa时，活塞停时，活塞停止运动，问空气此时的体积为多少？该热力系统与外界交换的功量为多少？止运动，问空气此时的体积为多少？该热力系统与外界交换的功量为多少？A ) 4mA ) 4m3 3,

38、 400kJ B) 4m, 400kJ B) 4m3 3, 227kJ C) 2m, 227kJ C) 2m3 3, 400kJ D) 2m, 400kJ D) 2m3 3, 227kJ, 227kJ B B 解解 取气缸活塞装置内的空气为热力系统取气缸活塞装置内的空气为热力系统, ,由由 得得有有功功 量量52北京建筑工程学院练习题练习题 若热机工作在若热机工作在 T T1 1=2000K ,T=2000K ,T2 2=300K=300K两热源间。两热源间。判断下判断下列列1.2.31.2.3各条件下各条件下，各热机的工作是可逆各热机的工作是可逆、不不可逆或不可能可逆或不可能。 Q1=100

39、0J W=900JQ1=2000J Q2=300JQ2=500J W=1500J 1 2 31 2 3 不可能不可能 可逆可逆 不可逆不可逆计计 算算结结 果果结结 论论卡卡 诺诺 定定 理理 已已 知知 条条 件件53北京建筑工程学院练习题 一个盛满水的容器,其温度计读数为145,压力表读数为0.4MPa,大气压力为0.1MPa。问容器内的水是否沸腾? ?已知水在压力已知水在压力0.4MPa0.4MPa 及0.5MPa0.5MPa 时分别对应的饱和温度是分别对应的饱和温度是143.642143.642和和151.867151.867。解解 水的绝对压力为水的绝对压力为 由按压力排列的饱和水与

40、饱和水蒸气的热力性质表可查得该由按压力排列的饱和水与饱和水蒸气的热力性质表可查得该压力所对应的饱和温度是压力所对应的饱和温度是151.867151.867。t ts s=151.867145,=151.867145,表明容表明容器内的水器内的水 是未饱和水状态是未饱和水状态, ,即未达到沸腾状态。即未达到沸腾状态。54北京建筑工程学院练习练习 一理想蒸汽压缩制冷系统，制冷量为20冷吨，以氟利昂22为制冷剂，冷凝温度为30，蒸发温度为-30。求：（1）1公斤工质的制冷量q0;(2)循环制冷量；（3）消耗的功率；（4）循环制冷系数；（5）冷凝器的热负荷。解 ：（1）1公斤工质的制冷量q0从1gp-h图查得：h1=147kcal/kg, h2=158.5 kcal/kg, h5=109kcal/kg q0=h1-h5=147-109=38 kcal/kg该装置产生的制冷量为20冷吨（我国1冷吨等于3300kcal/h）(2)循环制冷的剂量m55北京建筑工程学院56北京建筑工程学院