第七章压缩、膨涨、动力循环与制冷循环.

1、tut；昭,1出喘教*佥力水锁气WiifcV 4H Mb用廈孟.空气压缩机第七章 压缩.膨涨. 动力循环与制冷 循环沈阳化工学院：龙小柱tut；循环:系统从初态开始，经历一系 列的中间迖态卮，又重新冋到初态, 此封闭的熱为过程称为宿环。循环本质:功与热之间的相互转化O 第華旳转化：借助丿期什邂处过程 卜变化，状态变化过程中将热爲化 为功。动力循环一正向循环 制冷循环一逆向循环 工愿的膨胀和压缩构成了这两类循环和基笨元素。±vt；龙十图7-2活塞式圧气机的理想过程图7-4 JK缩过程的T-Sra图73压缩过程的p-vm7.1气体的压缩 7.1.1活塞式压气机的压气过程 7.1.2压缩过

2、程的热力学分析主ui；龙柚等温压缩过程，等温线12T绝热压缩过程，绝热线1->2S多变压缩过程，实际的压缩过程足多变压缩过程，多变线1>2m（叫柚（）纹匕绝:热匕左交 >匕枷等温过程方程式= pl = Pv绝热过程方程式OX = P2 =*为绝热指数实际（多变）过程方程pyr = P2V；ft = pVmm为多变过程指数 <m <k若为可逆过程,按照“得功为正(或耗功为正)”的规定，其轴功可按式(7-1)计算(7-1)理想气体等温、多变及绝热压缩过程的方 程式代入式(7-1)积分得理论功耗的计算式。(%)却="m管="V"；：(7-2

3、a)I(怙)a二占"(7-3a)""厂誥彳関划 (7畑±vt；龙十匡缩过程：状态1T2 严低f高1. pirr r：穴小IS低T商2. 状态能臺：低T高3. 过程耗功量仏丄厂加7； In厶Pl迩热多变等温(Mb)压缩真实气体,其耗功的计算(心)公式乂将如何？(7-4b)±vt；龙十【例7-1】某厂每天至少需要1.0 MPs的压缩空气100 m用于生产. 因此，要将室温（取20C）的空气从常压的0. IMPa压缩至L OMPa,要 求技术人员通过计算，选择、确定所需要的空气压缩机的技术参数， 以便购买时参考.如果技术人员是你，如何处理？假定进出口

4、平均压 缩因子为105>提示：如果耗功较少压缩空气的溫度升高不大，一般比较有利可 分别计算可逆等温压缩.可逆绝热压缩及可逆多变压缩过程的耗功量 及最终温度等技术参数.以便采购时养考 求三种压缩过程的功耗和终温。 解（1 ）可逆等温压缩过程，由式（7-2b）,得（怙）和二旳In疽= LO5x8314x293J5ln0.1=5893J mol1过程等温7曲=T = 293.15 K1xlO6RT:8314x293.15（讥厂畑）虻2799心tW；±vt；龙十±vt；龙十> 1.05x8.314-293.15<2）町逆绝热压缩过程.由式（73b）得-11.4-1

5、 (LOW 何丿8336 J-mol1（叱杯绝热"960八昇iii理想气体的绝热过程方程式得“nm ，因此绝热压缩的终温为 （ 、旦I-M72j=71（2- T =293.15x（罟= 565.98 K（3）取空气的篡变指数m=12,可逆名变压缩过程功耗由式（7-4b）计算tut；龙柚/Plw-l-1r?-xl.05x8.3l4x293.15x7182 J mol(U=n(U=34117r由多变过程的方程式pnT；n = “异71 Hl邑"=293.15x2.丿1T2：=4303 K0.1tut；龙柚tut；龙柚±W； *44i 讨论：从计算可知，把疋量的气休从相

6、同的初杳压缩到 相向的终压时，绝热压缩密耗的功为3960JS1,为最大鼠 等温压缩2799JS1,为最小值；篡变压缩3411JS-1.介于 间。去际丫产过程中，消耗的功越多，表明生产成 本越高.利润越少。绝热斥缩后被用缩气体的温度565.98k ,为最高；等温斥 缩后为293.15 k ,为嚴低；多变压缩后为430.3 K，介丁 驢制瀛豔勰礬彎不利于保证压气机汽缸得 因此，在出口压力达至iJI.OMPa的条件下，选择多变压缩 指数m较小的空气压缩机为宜。膨胀阀7.2气体的膨胀7.2.1节流膨胀高压流体流经管道中的某一肖流元件（如孔板、竹 流阀、毛细管等），迅速膨胀到低爪的过程称节流 膨胀。特点

7、：过程等焙由热力学第一定得：21/-/ = 0主训$龙柚 流体进行节流膨胀，曲于压力变化而引起的温度 交佗称为韦流妓血或Joule-thomsonc应。节流 时微小压力的变化所引起的温度变化，称为微分 节流效应。数学式为：(7-6)(1)理想气体/or4=0/理想气体在节流过程中温度不发生变化; 不能用于制冷。是否可以制热？理想气体能 否托作制冷 剂？癱<2)真实气体Uj>0卩流后温度降低，制冷。Uj=0节流后淋度不变。Uj<0 J y i 升高.：旷ffl7 7 n6：做2的7W用77弘瞅件的k化ifentu；龙柚只有儿>0的气体才昵作为制冷剂利用转化曲线可以确定节流

8、膨胀后获得低温的操作条件。积分节流效应：实际if流时，爪力变化为 仃限值.山此听引起的温度变化称为积分节流效应。'几=7 7 = J 宀5(7-7)is7-* i .、w w 吹驾PHL他翼爪工程上，积分节流 效应久町直接利 用热力学图求得， 极为简便，见图79。7.2.2绝热作外功膨胀气体从高压向低斥作绝热膨胀附.若通过膨胀机来 实现,则町对外作功，如果过程足可逆的.称为等 爛膨胀；特点足膨胀前后墻值不变。透¥膨胀机tW； A44i等爛膨胀时 JK力的微小变化所JI超的温度变化. 称为微分尊埔膨胀效应系数，以皿 表示.(7 8)由图79可以明显看出， 7s>A

9、69;,这是丄业上将口川J人 中型气体液化装置中,做人 幅度降渦用的原因。气体进行等填膨胀时.对外做功.膨胀后气体的 温度总是下降，是吗？为什么？气体等爛膨胀时，压力变化为 旳限值,所引 起的温丿殳变化，称枳分等躺膨胀效应A7；=7；-7； = J/5dp(7-9)冇人认为节)和尺庄 im*1 (Vbw/K 邯代芸得 fij*用干任何匚十你以 为丸何？勝比过程状态1-2>|高T低兀小T大简0或<iS 0高T低舛=0,不变 舛低ri52状态能量，高T低3 过程作功星： 绝想字丹功畴张节流鋒腔4降蛊程廉和制冷毎， 绝热乍刃功期灯节沅暉肚T<衣盯流膨胀与绝热作外功膨胀优缺点比较膨胀

10、类型节流膨胀绝热做外功膨胀特点AH=0 5=0 7与制冷量小/制冷量小 7s人/制冷量人预冷个别气体需预冷. 方能使温度卜降不需预冷，任何 气体温度均下降作功IVsWs=0Ws>0设备.操 作、投资节流阀/结构简单 /操作方便/投资小膨胀期1/结构复杂 /操作较复朵/投资人流体和态汽液两相区、液相区不适于出现液滴的场合应用眸冷、小型深冷人、中型的气体液化由于两种膨胀各具有优、缺点，工程上常将两种膨胀结合并用。±W：圧小U 【例7-2】某:工厂来一压缩机出口的空气状态为Pt-9. 12MPa（90 alm）, T300K. K, 现需膨胀到P2-0. 203MPa （2 atm）

11、.作为工程技术人员，如果有下列两种膨胀供你 选择.选择那一种？为什么？取环燒温度为25X3.节流膨帐；做外功的绝热膨 胀已知膨胀机的实际输出的功等于可逆绝热膨胀时轴功的80% （即等焰效率为 80%）.提示：只有求出两种膨胀发生后气休的温度.膨胀机的作功量（有效功）及膨胀过 程的损失功；然后.确定较经济.节能的一种作为选项.解：取1 mol作为计算基准例7-2mi it气的T-S爪总阳Q对于节流膨胀过程.扌艮据式（6-24 ）计算损失 功.先计算环境的爛变 Ssur。根据节液膨胀的牯 点 0 > A H 0.于是有 Q sur- 0。则=0298.15云附录13空气的7kv图得:%=呉（

12、MJT-9.12 MPa. 7, - 300 K时:计并系统的焰xA Ssxs." = 13012/ - morx 5| =87.037 mot K由i的等炒线1-2与咼的辛压线交点2,得 =28（）K （节流膨胀后温度）52 = 1 1 &41./也0厂*Uys =归_另节流膨胀所做功（比= °节流膨胀过程的损失功 =人£, =%（4s + gur）=（27Al 5+25）x（l I &41-87.03） + 0二93560/ m（）r' 做外功的绝热膨胀，过程绝热，若同时是可逆的，则为等炳过程.从压缩机出 口状态1作等炳线1-»

13、;2，,与Pj- 0.203 MPa等压线的交点2，查附录13得T、： = 98K （可逆绝热膨胀后温度） H、. = 761488J ""沪由式（6-4）得可逆轴功WS R = AH = /, 一耳=761488 13（） 12=-5397127过租的等炳效率为0.8,此过程实际是不可逆的绝热膨胀，故Ws.r H'-H?-539712乞=86943八也o尸由禺与均，在附录13空气的7*-s图上住得巧-133K（作外功绝热膨胀后温度）. 膨胀机实际所作功Ws = j1sWr =0.8x（-539712） = -43 177J -mot1±w；龙柚由式（62

14、3）得作外功绝热膨胀的损失功WL =WS -Ws/< =-431774-539712=107Q42J-inoV例72衣1节流膨胀与作外功绝热膨胀比校过程T./K T/KWs/ J-mol1W / Jmol"节涼膨胀280-2009356.0作外功绝热膨胀133-1674317/71079.42从计算结果.作外功绝热膨胀的损失功小.降温幅度大.还对外做功. 比较经济°因此选择作外功的绝热膨胀。7.3蒸汽动力循环蒸汽动力装置匸翌由四种设备组成:称为锅炉的蒸汽发生甌 蒸汽轮机； （3）冷凝器；（4）水泵.XR周而复始地流过上述四种设备"构成了（绝热）斥缩、 （竽温

15、）膨胀、筹温斥缩、绝热膨胀四个步骤的热力循环.便吸门高温热源的 热能的部分转变成仃用功输出，实现热向功的转换蒸汽动力循环的作用:合成甸£ + 3比 4009300“2NH如何将 1atm-> 300atm?要压缩机，消耗动力。中国60年代，15001800度电/吨NH3。中国70年代，仅1030度电/吨NH3。 这是由于透平机直接带动压缩机的缘故。高温热源9废热锅炉，产生高压蒸汽9透平机±W： A4417.3.1卡诺（Carnot）蒸汽循环勺 710 CamoH WaVT高温热源町以足温度较成的工业废热、地热、太阳的辆射热等，也川以是矿物燃料燃烧产牛的筒温烟气的热能或

16、孩燃料通过孩裂变转变而來的热能匸作于高温和低温两个热源Z间的Carnot热机.又称 Carnot循环它Hl两个等温可逆过程和两个绝热可逆过 程构成如果以水蒸气为I.M.则可以实现等温吸热和 等温放热过程。Carnot坏足山可逆过程构成的.效率他讣的热力循环。 它町以显人限浚地将岛温热源输入的热供转变为功。Carnot循环对外作（毘大）功Ws,c(7-10a)Carnot術环效率%= i-ZLQ”(7-1 Ob)Carnot循环虽然是效率最高的循环但它却不能用于生产。7.3.2 Rankine循环及其热效率7.3.2.1 理想 Rankine 循环第 个几冇实践总义的蒸汽动力循环足Rnnkiiw

17、循环.它也由四个步骤细成。该装世的示总图及T-S图、H-S图分别见图712图7-14.N7-i2Rar*inc 环M7 13 Rar*inctr.H T5 .WI “ IH"理想Rankine循环是描：Rankine环中并个过程足完全町逆的，忽略匸硕的流动 阻力与温差传热.该循环对应于图713图7J4上的1 2_341。应用式（6I）,忽略膨胀前后流体的位差与速度，AZ-0,Au2/2 -0：则对于单位质最的 流体，A（6-3）写为M = q+ H（6-3）tw；龙柚1）4-1过程：锅炉中的高压水恒压升温和恒压汽化.不作功Ws=（）.注邃H = nihAZ7 二 fnSh 纠一 J/

18、=祕片一九） 刃-总焙值kJ 力-比熔值，kJ/kg过稈有相变.根抓式（63） 何kg 11质在锅炉屮的吸热置q,=小=h、-Ad kJ-kg-'（工质（7-11）2）1-2过程：汽轮机屮丄质作等埔（可逆绝热膨胀，0=0, 此过丹降压降温.根据式（6-13）.单位I质对外作功昴Ws =A/? = /i2-ht kJ-kg '（ 1：质（7-12）3）2-3过程:低压湿蒸汽在冷凝器中作等压等温冷凝.不作功Ws=0,此过秤有相变，依式（613） 单位质冷凝的放热虽q2 =/? = /j3-/i2 kJkg）（工质）（713）4）34过程：饱和水金水象中作等埔（可逆绝热）爪缩.0=0

19、此过 程升压升温无相变，根据式（6-13） 水乘压缩单位匸质消化的压缩功wff = h4 h3 kJ kg *（ I 质）（714）由于水的不可压缩性，压缩过程中水的容积变化很小.过程可逆. 消耗的压缩功亦町按戌（71）i|弘即耳"水（几一巾）（7-15）5）热效率圧锅炉所供给的热量中转化为净功的分率.用符号n衣示(7-16)-(叱s + Wp) _ (ws + Wp) _ (h /ij) + (A %)Q)q。人一九蒸汽动力循环中.水泵的耗功远小于汽轮机的做功S（Wp«Ws）,水条的耗功 Wp*O，常忽略不计.则-_人-2QaG）入一A4(7-17)6）汽耗本是蒸汽动力装

20、中，输fHlkW-h的净功所消耗的热气垠用SSC（Specific steam consumption）表示ssc=3600二叮kg/(kWh)(7-18)由公式，热效率越高.汽耗率越低.表明循环越完善。川上述公式进彳HI仰时，所需并状态点的灯值对杏阅附录5或附录12怡埔图。 其体见竹上相关内容。7.3.2.2 实际 Ranklne 循环匸质流动中,实除存在際擦、涡流、散热等因素.汽轮机及水泵不可能作等箱膨 胀及等埔压缩，II对汽轮机而切总膨胀过代的不可逆性 冈此.蒸汽通过汽轮机的 绝热膨胀不足等爛的.由图713看出，出口蒸汽不再是2而是2。主训；龙柚 实际Rankinc循坏如图7-13、图7

21、J4中的->2J3->4"所示。实际作出的功应该 为-Ws（不可湮产Hi_H“显然它小于等炯膨胀的功- Wsr二内-出。两者之比称 为等埔效率 So匸程上，通常用來衣示不可逆性.1）等埔效率s：膨胀作功过程，不可逆绝热过程的做功就与可逆绝热过程的做 功最之比。(7-19)=-（仙勁=H、- H=/?, - /?,5H.-H.h.-h.2）实际Rankine循环的热效率：(7-20)）十h、h、n 二=H、一 H $% 叽【例73】某核潜艇以蒸汽动力循环提供动力的循环如例7-3图1。锅炉从温度为 400C的核反应堆吸入热量少生压力为7 MPa.温度为360的过热蒸汽（点1）

22、,过热 蒸汽经汽轮机膨胀做功后于0. 008MPa压力下排出（点2）.乏气在冷凝器中向环境温度 r2 = 20T进行定压放热变为饱和水（点3）,然后经泵返回锅炉（点4）完成循环，己 知汽轮机的额定功卑为15 x 104kW,汽轮机作不可逆的绝热膨胀，其爹嫡效率为0.75, 而水泵可认为作可逆绝热压缩.试求：（1）此动力徜広中蒸汽的质量流童： 汽轮机出口乏气的湿度；（3）循环的热欣率±W： A441M:作出此动力循环的Tt图.见例73图'根据给定的条件.查附录5砌定1、2状态点的农数.1A （过热水蒸气）0-7MPa tx - 360 C时.査附录5-3内插得 片=*3071.

23、13019.8）十 3019.8 = 3045.52 如=6.280灯如K"2点（湿蒸汽）人=0.008 MPa时，查得附录5-2得：h? = 2577.0kJ kQ或=8.228H J 心 K尼=17188AJ -畑“sf = 59261/ kQ K' 确定膨胀后的状态点，并计算轴功和汽轮机出口乏气的湿 度.在Qs图中，1-2过程表示汽轮机作等脳膨胀（即可逆 绝热膨胀）,膨胀后么气的千度为X?而1-过程表示汽轮机的 实咏膨胀过程（即不可逆绝热膨胀）；在此首先计算汽轮机 出口乏的湿度假定汽轮机作等炀膨很，则归=耳=6.280 KrJ kg K '状态点2的炀由式（3-

24、79）计算：$2 = s 刖七 + （1 - 巧）$" = 8.2287x2 + （1 - 花）x 0.5926膨帐后乏气的千度为x2= 0.7448M7-3IM /釈心PH洌7 3 M2川力励环的T-SW等炳膨胀过程终点的焙值为h2 =/:,1>2 +(1-Xj)/75/ =2577.0x0.7488 + (1-0.7488)x173.88 h、=l9733kJkQ等站膨胀所作的理论功为% 尺=禺一人=19733 - 30455 = 一 10722AJ 如根据等嫡效率的定义$=_ W$R -叫实际膨胀过程（1-2，）所做的功为叫=W"%=- 0722x0.75=-8

25、04 2kJkQ于足实际膨胀过程终，虽的冷值为Ik =+ 人=-80412+ 30455 = 224 L38AJ 席'设汽轮机作实际膨胀后乏气的千度为X2,则2241.38=25770. + （l-x2.）x 17388Xj. = 0.8603汽轮机出口乏气的湿度为l-xo. = 1-0.8603= 0.1397出口乏气的焰值由式（3-79）计算为 勺=S2X2 +（1 ”E）S：=8.2287x 0.8603+ （1-0.860 0.5926 =7.16知.如用 计算水泵所消耗的功和猎环蒸汽的质量液量。3点（饱和液体）：取/为0. 008MPa时的饱和水.由附录5-2内插得到鸟=17

26、38欧/ 如=珀=（）.592I kg-' K 1v3 = 1 .OO84x I (FW4点(未饱和水):p4 = IMPa .v4 = O.592&/ 畑“ K 假设水泵作可逆绝热压编=心=O.592&/ kg'1 K '水泵所消耗的功(过程3-4)为w; = v(p4-pj = l .0084x 1 (T3 x (7 - 0.008) x 1 (T = 7.051x10= Nm如二 7.05 KJ-如水泵压缩视为绝热过程，由式(6-3)知，h = h4-h=wph4 = >vp + 仏=17388- 7.051= 18 l.()(KJ kQ.&

27、#177;W： *44i水蒸汽所作的净功为吆比=书 _ 卄_80412-7.05 1=-81 1.18L/kQ循坏中蒸汽的质量流量为=18477-5-1Nt 15x10*Hl =比 811.18 緒环的（实际）热效率：山式（7-17）可得人一儿81 1.1830455-181.00= 0.283如果汽轮机作等爛膨胀，则福环的理论热效率1072230455-181.00= 0.374瞧：从头至尽都是热力学第一定律与热力学第二定律 nn 看来Rankine循环仍有潜力可挖°7.3.3蒸汽参数对Rankine循环热效率的影响/上理想的Rankine循环屮，吸热过FMi放热过程的温度和压力决

28、定了循环的热 效率。吸热温度部比高温燃气的温度低得多，致便热效率低厂 传热不町逆 损失极大.（2）放热过程若降低冷凝温度也能提高Rankine術坏的儿辻洛fu 这受到冷却介质温度和冷凝器尺寸的限制。如何提高郎肯循环的热效率?卡诺循环：Ranldne 循环:要使耳“(1) h2j,降低压力巳(汽轮机出口蒸汽压力)(2) m提高汽轮机进口蒸汽的压力或温度(3) 便吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效率7.3.4 Rankine循环的改进7.3.4.1回热循环单位质就工质抽出部分蒸汽aKg到回热加热器1Kg回热循环的计算计算方法：利用物料平衡和能虽平衡计算抽气毘。依据热力学第定律叮得«(/z

29、'2-/?5) = (l-«)(/i5 一 /?4)h 气h4oc =佗-他冋热循环的热效率(7-21)Q-0 f (1一心)(儿一人)如= 七 ：=17-< 7-22 )Qih-人见例题【例74】tw；龙柚优点:热循环与Rankine循环比!(1)提高了水在锅炉中吸热的温位，从而增加了蒸汽有效能量，做功本领变大。缺点：(1) 中压蒸气和水在水 加热器中不可逆混合, 损失了部分有效能。(2) 设备增加。利大于弊！ ！现代蒸汽动力循环普遍 釆用这种方式。根据需 要，可分为多次。(2)整个循环的工质只有一 部分通过冷凝器.排往自然 环境的有效能减少。(3)减少锅炉热负荷和冷

30、凝 器换热面积，节省金属材料。7 3.4.2再热循环9冷袈嚣()再热1#环示总屈(7-23)再热循坏的热效率一一工 WTWp + W + WQ 皿工0 Q|+QrH特点：(1)两级透平机 (2) m(3)乏汽湿含嵐减少.干度增加.主训；龙柚7.4制冷循环制冷循环：利用机械功使热量从低温高温的过程。利用制冷循环达到两种目的:)制冷使指定的空间保持低于环境的温度，热量从低温空 间转移到高温环境。夏天的房间、冰箱。制冷机2)加热使指定的空间保持高于环境的温度，热量从低温环境转移到高温空间。冬天的房间。热泵普冷：当冷冻温度大于100K,称普冷。Hl3)制冷深度深冷：小于100K称深冷。tiVh夏天ti

31、Vh制冷机>高温环境»二高温空间低温房间冰柜tiVhtiVh冬夭高温房间tiVh应用：气体液化气温调;卫屋制冷润滑油净化tiVhv_食品储存±W； *44t7.4.1 Carnot制冷循环逆向卡诺循环：工质吸热温度小于工质放热温度；此UP Carnot制冷循环。由两个等温过程与两个等煩过程组成。1）12过程：制冷剂的等埔（可逆绝热）压缩。3=$,消耗外功必，制冷剂的 温度由斤升至压力rh巴升至2）2-3过程：制冷剂力温度T2卜可逆尊温等压族热（山饱和的高爪蒸汽冷凝为 饱和的战压液体），相变，放出冷凝热q.3）3-4过程：制冷剂的等籀（可逆绝热）膨胀，对外作功，制冷剂的

32、温 度由兀降至片，压力由鸟降至片°4）4-4过程：制冷剂金温废T1卜可逆尊温尊压吸热（低压渝蒸汽屮部分液体 人定温定用卜蒸发吸热QL）.最肩冋复到初始状态I。循坏的放热量Qh = 一加 Tz (另-»)(7-24)循环的吸热量Ql =巾($ )(7-25)TV -Ql<QH制冷剂向高温物体放出的热就大于从低温物体所吸收的热童Q=Qh 十 Ql =加（可 _ 石）（$i _ »）5）制冷效能系数£净功Ql低温下吸收的热彳鱼、逆向Carnot循环的制冷效能系数花(7-27)(7-28)tiVh总创h髙温物体从制冷刑获得的热量总是大于制冷刑从低温物体所取

33、出的热量, 两昔之爪專于消耗能量（作压缩功Mto所转化的热量。 逆向Carnot循坏的制冷效能系数仅取决于高温物体与低温物体的温度匚和 与制冷剂的性质无关主训；龙柚7.4.2蒸汽压缩制冷循环Carnot制冷循坏在实际应用中足仃闲难的.因为在湿廉汽区域爪缩和膨胀会 在压缩机和膨胀机汽缸中形成液滴.适成“汽?!1!”现聚.容易损坏机器：同时压缩 机汽缸里液淌的迅速黄发会使压缩机的容积效率降低。7.4.2.1单级蒸汽压缩制冷循环1 -2过程衣示答爛压缩过程2->3->4过程为发生相变的 等压冷却.冷凝过程。4- 5过程为卩流膨胀过程 （即等熔过程）。5- 4过程为蒸发过程（KW 点为等压

34、等温相变过程）0蒸汽压缩制冷循环的基本计算D单位制冷Ml单位质量的制冷剂tT次循环中所获得的冷量（即在低温环境吸收的热S） eg产人-人kJ kg1（7-29）制冷装置的制冷能力 Q制冷剂在给处的操作条件卜，每小时从低温空 间吸取的热量,其单位为kJh-12）制冷剂每小时的循环童znm = kg-h1（7-30）Ql3）冷凝器的放热量Qh 冷凝器的放热戢包括眾热和潜热戢部分，山式（65）Qh =曲2» =（H3-H2） + （/74-W3）=H4 H = m（h4 h>）（7-31）4）压缩机消耗的功vvsWs = A/ >2 = mvvs = m（h2 一h、）（7-3

35、2）压缩机消耗的功率Pr =mws kJ.h 1= kW（7-33）36005）制冷效能系数£制冷装置提供的单位制冷量与压缩单位质量制冷剂所消耗的功量之比。为了提高制冷效能系数，工程上常采用过冷。(7-34)制冷循环】JE缩过程卩減，曾.丁增2.1S温放热o冷凝过程7大减，卫不变，了基*衣变，相变3膨胀过程假如自然界的物质（如制冷剂）没有 相变的性质，还 能发明蒸汽机m 3 热机、冰箱吃刃记 和空调吗？旳翅4 1'氐温吸強Q蒸找过程 /大増，卫不变，T不变，相变【例75】某公司有一蒸汽压缩制冷装直.采用氯作制冷剂.制冷能力为10'kJ/ h,蒸发温度为15'C

36、,冷凝温度为30C,设压缩机作可逆绝热压缩.试求： 制冷剂每小时的循环港； 压缩机消耗&勺功率及处理的蒸汽童； 冷凝器的放热量： 节流后制冷剂中蒸汽的含量； 循环的制冷效能系数； 相同温度区间内.逆向Carnot循环的制冷系数解：(1)此循环的T s图np-/图见例75图1和例75图2 ,由附录7-9查 出各状态点的蛉值。状态点1:由附录7查得蒸发温度为-15C时.制冷剂为饱和蒸汽的焙值.竭值及比容.h =1664 kJ-kg1 5I =9.O21kJ kg ,.K l v, =0.508 m' kg1状态点2：曲冷凝温度3(TC时相应的冷凝庄力为1.17MPa,在附录9氨的r

37、p-H 图上，找出1点位置，沿等炳线与/?2 =1.17MPa的等压线的交点3,图上宜接查得包=188(2/焙状态点4:从附录7氯的饱和蒸汽压表查得30时饱和液休旳焙值他=56O53kJ/kg状态点5: 4-5过程是等烽的节流膨胀过程.故h, = h4 = 56(15%/ / kg(2) 计算： 制冷刑的循环至105166456(153= 90.62kg/h 压缩机毎小时处理的制冷剂蒸汽量Vt =m =90.62x0.508=46.04 m3 . h 1tut；龙柚压缩机消耗的功率（2 一人）.PT = mws =360090.62x(1880 1664) _5心刖3600 冷凝器的放热量Qh

38、 =出=加(每-Zj4) = 90.62x(1 880-56(153) = 1 i.96x 1 (TArJ/ 设节流后（状态点5）创冷刑中气相含量为 巧由式（378）有 h5 = =力严（1 一 X）十xAf由附录7查得-15'C时=1664kJ-kg * /7/=349.89kJ kg ,尼=他=56Q53kJkg) 代入得x = 0.16 循环的制冷效能系数166456053 c z. “ “ = > U1880-1664273-15-30-(-15) 相同温度区间内，逆向Carnot循环的制冷效能系数= 5.70上Uh龙441 循环的制冷效能系数低于逆向Carnot循环的制

39、冷效能系数-即Carnot制冷循 环的制冷效率扳大.联想：逆向Carnot循环是不能实现，可它给我们的节能工作指明了方向 和最终冃标值.【例7-61以R.为制冷剂的制冷装1L 循环的工作条件如下：冷茂温度为 20r过冷度A r = 5r振发温度为-20°C进入压缩机是干饱和蒸汽。试求 此循环的单位制冷莹毎kg制冷剂的耗功量以及制冷效能系软并与无过冷 （其他工作条件相同）进行比较解：此制冷循环在制冷剂的热力学图上表示如例7 - 6 图1所示.由附录11 R22的巾/®查得：片=621.7 kJ kg ' 每=6531kJkg 'h4 = 443.8 kJ - kg_, =43K7 kJ -kg '（为计算方便.了未饱和液体的性质用Q点温度对