传热学考研-工热2第九-十一章循环

1第9-11章循环--cycles第四部分2§9–1分析循环的一般方法（回顾）一.分析循环的目的

在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。二.分析动力循环的一般步骤1）实际循环（复杂不可逆）抽象、简化可逆理论循环分析可逆循环影响经济性的主要因素和可能改进途径实际循环指导改善2）分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位、大小、原因及改进办法。3三.分析循环的方法1）第一定律分析法以第一定律为基础，以能量的数量守恒为立足点。2）第二定律分析法综合第一定律和第二定律从能量的数量和质量分析。熵分析法火用分析法熵产作功能力损失火用损火用效率4★空气标准假设气体动力循环中工作流体理想气体空气定比热燃烧和排气过程吸热和放热过程燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计四、气体动力循环5§9-6燃气轮机装置循环一.燃气轮机(gasturbine)装置简介图\设备图\燃气轮机.doc67构成：压气机(compressor)

燃烧室(combustionchamber)

燃气轮机(gasturbine)特点：

1.开式循环(opencycle)，工质流动

2.运转平稳，连续输出功

3.启动快，达满负荷快

4.压气机消耗了燃气轮机产生功率的绝大部分，但重量功率比

(specificweightofengine)仍较大用途：飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(peak-loadset)，等。8二.定压加热理想循环—constant-pressurecombustioncycle;Braytoncycle1-2等熵压缩（压气机内）2-3定压吸热（燃烧室内）3-4等熵膨胀（燃气轮机内）4-1定压放热（排气，假想换热器）循环增压比—pressureratio

循环增温比—temperatureratio9三.定压加热理想循环分析1.热效率ηt注意：式中T1，T2并非指高温热源，低温热源。102.分析？1112可见：

1）对于每一τ，均有其wnet,max2）τ上升，即T3上升，使取

得wnet,max

的π

上升，ηt上升，所以提高T3

能带动

wnet,max

及ηt同时升高。13§9–7燃气轮机装置定压加热实际循环一.定压加热的实际循环

1-2不可逆绝热压缩；

2-3定压吸热；

3-4不可逆绝热膨胀；

4-1定压放热。14二.压气机绝热效率(adiabaticcompressorefficiency)

ηCS和燃气轮机相对内效率(adiabaticturbineefficiency)ηT15三.燃气轮机装置的内部热效率

(internalthermalefficiency)ηi

整理后可得：16讨论：增大τ是提高燃气轮机装置性能（wnet，ηi）的方向。例题\第十章\A474299.ppt17§9–8提高燃气轮机装置热效率的热力学措施一.回热—regeneration讨论2）极限回热183）回热度—regeneratoreffectiveness注意：π达一定值，回热不能进行4）实际循环的回热19分级压缩，中间冷却—multistagecompressionandinterveningcooling20二.分级压缩，中间冷却采用分级压缩，中间冷却后ηt？循环12341：循环1567341：循环12341循环67256循环67256：回热基础上分级压缩中间冷却回热基础上21三.回热基础上分级膨胀，中间加热循环12389101=循环127101-循环37983若无回热若回热循环12389101与循环12341

比较T1m上升，T2m不变注意：当分级压缩中间冷却；分级膨胀中间再热，级数趋向无穷多时，定压加热理想循环趋于概括性卡诺循环。22气体动力循环热效率分析归纳：

基础：方法：在T-s图上叠加、拆分等；在T-s图上与同温限卡诺循环比较；利用ηt=f(x,y,z···)的数学特性。例题\第十章\A470389.ppt例题\第十章\A474299.ppt讲座\热（）经济基础.ppt23§9–9喷气发动机(jetengine)简介

定压燃烧喷气式发动机的理论循环及实际循环与燃气轮机装置定压加热循环相同。24蒸汽电厂示意图§10-1简单蒸汽动力装置循环—郎肯循环(Rankinecycle)（回顾）25蒸汽电厂示意图26蒸汽及蒸汽动力装置(steampowerplant)

：

1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展，促使资本主义诞生。

2）目前世界75%电力，国内78%电力来自火电厂，绝大部分来自蒸汽动力。

3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。

4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。图\设备图\电厂鸟览图.doc图\设备图\锅炉.doc图\设备图\汽轮机车间图.doc图\设备图\汽轮机高压缸.doc图\设备图\汽轮机中压缸.doc图\设备图\汽轮机低压缸.doc27一.郎肯循环简介281、水蒸气的卡诺循环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。292.朗肯循环

a）流程图b）p-v，T-s及h-s图30c）朗肯循环的热效率???31若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则d）耗汽率(steamrate)及耗汽量

理想耗汽率(idealsteamrate)

d0

—装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量耗汽量32二、初参数对朗肯循环热效率的影响

1.初温t1or循环1t2t3561t=循环123561+循环11t2t21332.初压力p1但x2下降且p太高造成强度问题343.背压p2但受制于环境温度，不能任意降低同时，x2下降35讨论：我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？三、有摩阻的实际朗肯循环

1.T-s图及h-s图忽略水泵功：例题（英）\A466167（英）.ppt362.不可逆性衡量

a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）近代大功率汽轮机ηT在0.92左右设计中，选定ηT按（h1–h2—理想绝热焓降—idealenthalpydrop;isentropicenthalpydrop）h2act的确定方法：运行中，测出p2及x2，按hx=x2h″+(1-x2)h′37c）装置有效热效率ηe

Pe—有效轴功率ηm—机械效率3.实际内部耗汽率di和耗汽量Dib）装置内部热效率—internalthermalefficiency

忽略水泵功：考虑机械损失例题\第十一章\A466155.ppt例题\第十一章\A460299.ppt38§10-2再热循环—reheatcycle;resuper-heatingcycle再热对循环效率的影响忽略泵功：其他影响：x末上升、d0下降；但复杂化，投资上升。ηt？39§10-3回热循环--regenerativecycle一.抽汽回热循环—regenerativecyclewithsteamextraction;regenerativecyclewithfeed-waterheater两种主要方式：40幻灯片3841二.回热循环计算

1.抽汽量忽略泵功2.回热器(regenerator)R

熵方程：能量方程：423.循环热效率

讨论：

a）抽汽回热ηt上升

b）抽汽级数越多ηt越高，若级数趋向无穷，ηt=1？43思考：1）抽汽回热循环否2）回热器是间壁式，怎么求？3）回热器中过程不可逆，为什么循环ηt上升？幻灯片3544例题\第十一章\A466266.ppt例题\第十一章\A460200.PPT例题（英）\A466277（英）.ppt例题（英）\A466398（英）.ppt例题\第十一章\A466167.PPT45§10-4热电合供循环

—power-and-heatingplantcycle背压式46抽汽凝汽式47§10-5燃气-蒸汽联合循环一.燃-蒸联合循环

—combinationsteamturbine-gasturbinecycle燃气-蒸汽联合循环型式之一

燃气-蒸汽联合循环型式之二

4849燃气-蒸汽联合循环型式之三——热电合供

二.程氏循环等50§11-1制冷循环概述（回顾）制冷循环热泵循环逆向循环--reversecycle51经济性指标：深冷<1普冷>1

冷吨--1000kg0ºC的饱和水在24小时内冷冻成

0ºC的冰所需的制冷量；

1冷吨=3.86kJ/s；（美国1冷吨=3.517kJ/s）制冷装置工作性能系数COP；52§11-2压缩气体制冷循环--pressionrefrigerationcycle一.简介53二.制冷系数—thecoefficientofperformance(COP)定比热54讨论：

1）相同温度的T

0和TC2）例题\第十二章\A361255.ppt55三.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。56

回热后：因为面积12nm1=面积45gk4

所以qc=面积1mg61

q1=面积34kn3=面积3’5’gm3’

ε相等，

π下降例题\第十二章\A461277.doc57§11-3压缩蒸汽制冷循环--Thepressioncycle一.简介二.制冷系数ε58三.状态参数确定5960例题\第十二章\A466166.ppt例题\第十二章\A466277.doc61§11-4制冷剂(Refrigerants)性质

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。62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，蒙特利尔协定书

CHCCHCHCR134a63§11-5其他制冷循环一.吸收式制冷循环—absorptionrefrigeration理想条件下利用此功可获得的