热力学第11章--制冷循环

1第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环a）流程图b）p-v图，T-s图水蒸气卡诺循环有可能实现，但：1）温限小；2）膨胀末端x太小；3）压缩两相物质的困难；所以，实际并不实行卡诺循环。c）朗肯循环的热效率net2111twqqqnet1243whhhhnet,,tTtp2121,TTchhwpTt34,hhwpt?1243net211141thhhhwqqqhh若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环判断初始参数对循环效率的影响---初温t112TT不变or循环1t2t3561t=循环123561+循环11t2t21t12356121211ttttt提高steam温度，材料耐热性限制第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环判断初始参数对循环效率的影响---初压力p1但x2下降且p太高造成强度问题t不变,21PP设备强度要很高，较难第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环有摩阻的实际朗肯循环忽略水泵功：'222311hhqhhqact不变t由于摩阻，少做的功=h2act-h2。不等于膨胀的做工能力损失第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环再热循环P1升高后，x2下降，再热可以提高第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环抽汽回热循环第十章内容回顾--水蒸气朗肯循环'0111hhq'2221hhq'011'2212111hhhhqqt抽汽回热ηt上升8第十一章制冷循环Refrigerationcycle11-1概述11-2压缩气体制冷循环11-3压缩蒸气制冷循环11-4制冷剂性质11-6热泵循环911-1概述制冷循环热泵循环(heat-pumpcycle)逆向循环(reversecycle)iso0c0SSSiso0c0SSS一、逆向循环的补偿条件10二、经济性指标ccqqq0cccTTT0深冷1普冷1冷吨–1000kg0ºC的饱和水在24h内冷冻成0ºC的冰所需的制冷量。1冷吨=3.86kJ/s；（美国1冷吨=3.517kJ/s）工程上也称制冷装置工作性能系数COP。1111-2压缩气体制冷循环一、压缩气体制冷循环（Gas-compressionrefrigerationcycle）简介12二、制冷系数（thecoefficientofperformanceCOP）321hhq定比热（invariablespecificheatcapacity）143112TTTTCCnet1CqqwqqC14qhhnet21342314whhhhhhhhCnetqw413241TTTTTT121111TTT142314hhhhhh13讨论：1）C1c0C21TTTTTT相同温度的T0和TC2）,Cq14三、回热式压缩空气制冷循环压缩空气制冷，qC较小，且随π上升，ε下降，为兼顾Qc及ε，采用大流量叶轮压缩机并回热。15回热后：面积12nm1=面积45gk4qc=面积1mg61q1=面积34kn3=面积3’5’gm3’ε相等，π下降1611-3压缩蒸气制冷循环（Thevapor-compressioncycle）一、设备流程及T-s图17二、制冷系数εC1514qhhhh421hhqnet21whh1241hhhh1241TTTT三、状态参数确定1.T-s图和logp-h图Cnetqw1811-4制冷剂(Refrigerants)性质一、制冷剂热力性质1.对应制冷装置工作温度的饱和压力适中；2.汽化潜热大；3.临界温度应高于环境温度；4.蒸汽比体积小，导热系数大；5.蒸发压力不低于环境压力，三相点低于制冷循环下限温度。6.上、下界限线（在T-s图）陡峭，使冷凝更接近定温放热及减少节流引起制冷能力损失。19二、制冷剂其他性质1.对环境友善；2.安全无毒；3.溶油性好，化学稳定性好，等等。三、蒙特利尔协定书CHCCHCHCR134a2011-6热泵循环(heatpump)一、简介二、供热系数net22netnet'11wqqww工业锅炉：B0.7电厂热效率：t0.35热泵供暖系数：3'B0.7aaQQQt'1.05aaQQQ21华北某市热电厂排出水温30℃以上，余热量,93.410kJ/h如以热泵回收，能满足1千万m2建筑物采暖，一年节煤100万吨。使用限制：1.ε'与TR-T0反比，所以北方ε'比较低。2.制冷，供暖联合运行工质性质要求苛刻。3.环境热源土壤，水，空气分别存在λ小、凝固、腐蚀等。三、热泵供暖2223242526导出以空气为工质的斯特林制冷机的工作系数。解：net12341C34Cg2lncvqTsTRv11g0gC22lnlnvvRTRTvv1g0C2lnvRTTvCCcnet0CqTwTT例题127压缩空气制冷循环空气进入压气机时的状态为p1=0.1MPa，t1=-20℃，在压气机内定熵压缩到p2=0.5MPa，进入冷却器。离开冷却器时空气的温度为t3=20℃。若tC=-20℃，t0=20℃，空气视为定比热容的理想气体，κ=1.4。试求：(1)无回热时的制冷系数及1kg空气的制冷量；(2)若保持不变而采用回热，理想情况下压缩比是多少?解：(1)无回热210.5MPa50.1MPapp1/322114TTpTpT1.4111.421253.15K5401.13KTT1.4111.443293.15K5185.01KTT例题21C30253.15K293.15KTTTT28压缩机耗功C2121()1.005kJ/(kgK)(401.13253.15)K148.72kJ/kgpwhhcTT膨胀机作出的功T3434()1.005kJ/(kgK)(293.15185.01)K108.68kJ/kgpwhhcTT空气在冷却器中放热量02323()1.005kJ/(kgK)(401.13293.15)K108.52kJ/kgpqhhcTT1kg空气在冷库中的吸热量即为1kg空气的制冷量C1414()1.005kJ/(kgK)(253.15185.01)K68.48kJ/kgpqhhcTT循环的净功netcT148.72kJ/kg108.68kJ/kg40.04kJ/kg例题229循环的净热量net0C108.52kJ/kg68.48kJ/kg40.04kJ/kgqqq循环的制冷系数cnet68.48kJ/kg1.7140.04kJ/kgqw(2)有回热时的压力比3'2401.13K293.15KTT113322RTpTp/1/11.4/1.4133'20401.13K3.0293.15KRTTTT同样冷库温度和环境温度条件下逆向卡诺循环的制冷系数是6.33，远大于本例计算值，这是由于压缩空气制冷循环中定压吸、排热偏离定温吸、排热甚远之故，但这是工质性质决定了的。R压力比减小，对使用叶轮式机械有利。返回例题230某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率105kJ/h若已知冷凝温度为27℃，蒸发温度为-5℃，试求：制冷剂的质量流量；压缩机功率及增压比；冷凝器放热量及循环制冷系数。例题331解：查logp-h图，确定4511422450kJ/kg0.35MPa1570kJ/kg1.1MPa1770kJ/kghhphpph151570kJ/kg450kJ/kg1120kJ/kgcqhh210.0248kg/s17701570kJ/kg4.96kWmPqhhC5C110kJ/h0.0248kg/s36001120kJ/sQmqqq1420.0248kg/s4501770kJ/kg32.7kWQmqqhhC5110kJ/h5.636004.96kWQqP返回例题3