化工熱力學(xué)chap6蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)-資料下載頁(yè)
2025-01-19 10:13本頁(yè)面
【正文】 系數(shù)： 低品位蒸汽供熱量制冷量 0QRL ???RHRLHLRLTTTTTT ??????用于評(píng)價(jià)吸收式制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是熱力系數(shù)（能量利用系數(shù)） 66 深冷循環(huán)（氣體液化循環(huán)） ? 深度冷凍循環(huán)的目的就是獲得低溫度液體 。 ? 當(dāng)氣體溫度高于其臨界溫度時(shí) ， 無論加多大的壓力都不能使其液化 。 因此 ， 氣體的臨界溫度越低 ， 所需要的液化溫度越低 。 ? 如：氮?dú)? Tc=(℃ ) ? 氫氣 Tc=(℃ ) ? 利用一次節(jié)流膨脹液化氣體是最簡(jiǎn)單的氣體液化循環(huán)。 67 一 . Linde Cycle (林德循環(huán) ) ? 1895年德國(guó)工程師 Linde（林德）首先應(yīng)用此法液化空氣，故稱簡(jiǎn)單的林德循環(huán)。 T－ S圖 此系統(tǒng)由 壓縮機(jī) 冷卻器 換熱器 節(jié)流閥 氣液分離器 組成 68 1 2 1 (1x)kg 1kg 氣體 天然水 3 4 5 0 換熱器 節(jié)流閥 氣液分離器 Xkg產(chǎn)品 69 這是操作穩(wěn)定時(shí)所表示的 TS圖 。 從這一圖示來看 ， 深冷與普通冷凍循環(huán)主要區(qū)別 表現(xiàn)在： 普冷 ： 兩個(gè)封閉式循環(huán) 。 制冷循環(huán)與被冷物系是兩種物質(zhì) ， 彼此獨(dú)立封閉循環(huán) 。 深冷 ： 制冷循環(huán)與分離或液化物質(zhì)是同一種物質(zhì) ， 且是不封閉循環(huán) 。 S T 1 2 3 4 5 0 T4 70 2. 熱力學(xué)計(jì)算 ? 以處理 1kg氣體為基準(zhǔn) ? （ 1） 氣體液化量 （ 液化率 ） x ? 所謂液化率： 1kg被處理的氣體所能產(chǎn)生的液體 kg數(shù) 。 ? 取換熱器、節(jié)流閥、氣液分離器為研究體系 ∴ sWQH ???0?sW 0?Q0??H?? 出入 ＝ HH102 Hx1xHH ）＋（＝由熱力學(xué)第一定律： 因體系與環(huán)境無軸功交換，若無冷損失， 由體系的能量平衡，則有 71 0121HHHHx ? （ 626） 理論液化量 (629) 實(shí)際液化量 013221HHqqHHx ? — 冷量損失 。 這是由于氣體液化裝置絕熱不完全 ， 環(huán)境介質(zhì)熱量傳給低溫設(shè)備而引起的冷量損失 。 TCx)1(q p2 ???pCT?3q（ 換熱器不完全交換 ） — 低壓氣體平均熱容 — 換熱器熱端溫差 72 21o1o HH)Hx ( Hq ??322132o1o qqHHqq)Hx (Hq ?? (2) 制冷量 qo 在穩(wěn)定操作下，液化 xkg氣體所取走的熱量。 理論制冷量： 實(shí)際制冷量： P T1— 被液化氣體初態(tài)的壓力 、 溫度 P2— 被液化氣體壓縮后的壓力 121 pplnRTWs ?T?12T1pplnRTWs??（ 3） 功耗 Ws 按理想氣體的可逆等溫壓縮 （ 628） 理想 實(shí)際耗功 式中： R— 氣體常數(shù)，單位取 kJ/kg?K — 壓縮機(jī)的等溫壓縮效率，一般按經(jīng)驗(yàn)可取 73 12T1x pplnxRTxWsW???xo1so1s21soWHHW)Hx(HWHHWq ????? (4) 比功 Wx 每液化 1kg氣體所消耗的功稱為比功。 （ 5） 制冷系數(shù) ε 問題 : ?一次節(jié)流液化循環(huán)比較簡(jiǎn)單 ， 但效率很低 。 目前只有小型氣體分離 、 液化裝置如小型空分裝置還有采用 。 ?在簡(jiǎn)單的林德循環(huán)中，由于高壓氣體的相對(duì)量大和熱容大，用未冷凝低壓氣體無法將其冷卻到足夠的低溫。 74 二 . 克勞德循環(huán) ? T－ S圖 1 2 1 (1x)kg 1kg 氣體 天然水 3 4 5 9 換熱器 III 節(jié)流閥 氣液分離器 Xkg產(chǎn)品 換熱器 I 換熱器 II 膨脹機(jī) (1M)kg M 6 7 8 75 克勞德循環(huán)的 優(yōu)點(diǎn) 主要表現(xiàn)在： （ 1） 減少了高壓氣體的量 ， 增加了作為冷卻介質(zhì)的低壓氣體大量； （ 2） 提高了液化率； （ 3） 回收了部分功 。 p2 p1 S T T1 T3 1 2 3 4 4’ 6 7 8 9 T9 76 （ 1） 液化量 x 以圖中虛線作為研究體系 sWQH ???0?sW 0?Q0??H?? 出入 ＝ HH42 M )H1(HH ??? ＝入193 x )H(1xHM )H1(H ????? 出由熱力學(xué)第一定律： 體系與環(huán)境無軸功交換，無冷損失 由體系的能量平衡，則有 77 與林德循環(huán)相比較 ， 制冷量多出 914321HH)HM )(H(1)H(Hx ??91324321HHqq)HM )(H(1)H(Hx ??)HM ) (H1()H(Hq 4321o ????324321o qq)HM ) ( H1()H(Hq ????)HM ) ( H1( 43?∴ 若考慮不完全熱交換損失 q2和系統(tǒng)的冷損失 q3 實(shí)際： （ 2） 制冷量 qo 理論： 實(shí)際： kg 78 式中： ηs — 等熵膨脹效率 M— 未進(jìn)入膨脹機(jī)的氣體分率 η m— 膨脹機(jī)的機(jī)械效率 R— 氣體常數(shù) ， 單位取 kJ/kg?K )39。HM )(H1(pplnRTWs 43121 ??m43s12T1m4312T1)39。HM ) ( H1(pplnRT )HM ) ( H1(PplnRTWs?????????T? (3) 功耗 Ws 理想： 實(shí)際： — 壓縮機(jī)的等溫壓縮效率，一般按經(jīng)驗(yàn)可取 79 三 .應(yīng)用舉例 ? ［ P115158 例 610～ 611］自看 80
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