化工熱力學(xué)理論-資料下載頁(yè)
2025-06-28 00:20本頁(yè)面
【正文】 圖61 Rankine循環(huán)示意圖 圖62 Rankine循環(huán)的TS圖Rankine循環(huán)中工質(zhì)歷經(jīng)的各個(gè)單元過(guò)程是完全理想化的(忽略工質(zhì)的流動(dòng)阻力與溫差傳熱)，以單位質(zhì)量的工質(zhì)為基準(zhǔn)，運(yùn)用穩(wěn)流過(guò)程熱力學(xué)第I定律進(jìn)行分析：過(guò)程：透平機(jī)中工質(zhì)作可逆絕熱膨脹過(guò)程(等熵膨脹)，對(duì)外輸出軸功： (61)過(guò)程：濕蒸汽在冷凝器中的等壓等溫冷凝過(guò)程(相平衡)，工質(zhì)冷凝放熱量： (62)過(guò)程：飽和水在水泵中作可逆絕熱壓縮過(guò)程(等熵壓縮)，水泵消耗軸功： (63)由于水的不可壓縮性，在壓縮過(guò)程中水的體積變化微小，可按下式計(jì)算： (64)過(guò)程，實(shí)際上含(給水預(yù)熱)、(等壓等溫汽化或兩相平衡)及(飽和蒸汽過(guò)熱)三個(gè)階段，工質(zhì)在鍋爐與過(guò)熱器中吸收的熱量： (65)熱效率(即熱機(jī)效率或第I定律效率)和汽耗率是評(píng)價(jià)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 (66)在蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，水泵消耗的功率遠(yuǎn)小于所產(chǎn)生的軸功，因此： (67)汽耗率(SSC)是指蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，輸出的凈功所消耗的蒸汽量。 (68)圖62及式(61)~(67)中各狀態(tài)點(diǎn)的焓值由水蒸汽表通過(guò)線性內(nèi)插求取，或由水蒸汽的焓熵圖查得。即：狀態(tài)1：根據(jù)、值可由附錄中的過(guò)熱蒸汽表通過(guò)線性內(nèi)插的方法得到、。狀態(tài)2與狀態(tài)3：根據(jù)，由飽和水蒸汽表確定兩相共存時(shí)汽相(圖62中標(biāo)示的點(diǎn)5)、液相(圖62中標(biāo)示的點(diǎn)3)飽和熱力學(xué)性質(zhì)，如相平衡溫度，、和。根據(jù)條件，按計(jì)算透平機(jī)出口乏氣的干度，進(jìn)而計(jì)算： 或 (69) (610)狀態(tài)4：根據(jù)式(63)與(64)，求得： (611)實(shí)際的Rankine循環(huán)，因工質(zhì)在流動(dòng)中存在摩擦、湍流、散熱等因素，透平機(jī)和水泵不可能作等熵膨脹或壓縮，工業(yè)上常使用等熵效率因子(或第II定律效率)來(lái)衡量過(guò)程的不可逆性。圖62中的直線12代表透平機(jī)的等熵膨脹過(guò)程，而直線12’代表透平機(jī)的不可逆膨脹過(guò)程，即： (612)實(shí)際Rankine循環(huán)的工質(zhì)輸出功量和熱效率分別為： (613) (614)8．2 制冷循環(huán)理想的制冷循環(huán)是逆向Carnot循環(huán)，如圖63所示，圖64為其TS圖。圖63 逆向Carnot循環(huán)示意圖 圖64 逆向Carnot循環(huán)TS逆向Carnot循環(huán)由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹機(jī)四個(gè)部分組成(圖63)，其中：過(guò)程：壓縮機(jī)中工質(zhì)作可逆絕熱壓縮過(guò)程(等熵膨脹)，消耗外功 (615)過(guò)程：壓縮工質(zhì)在冷凝器中的等壓等溫冷凝過(guò)程(相平衡)，工質(zhì)冷凝放熱量： (616)過(guò)程：壓縮工質(zhì)在膨脹機(jī)中作可逆絕熱膨脹過(guò)程(等熵壓縮)，可回收軸功 (617)過(guò)程，工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫環(huán)境中吸收的熱量 (618)循環(huán)過(guò)程的，取整個(gè)逆向Carnot裝置為系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第I與第II定律： (619) (620)制冷系數(shù)是指消耗單位量的凈功可從低溫系統(tǒng)中移走的熱量，是衡量制冷效率的重要參數(shù)，對(duì)逆向Carnot循環(huán)則有： (621)式(621)表明：逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)僅是工質(zhì)的溫度函數(shù)，與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)，在、已知的兩個(gè)溫度之間操作的任何制冷循環(huán)，以逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)為最大。蒸汽壓縮制冷循環(huán)圖65 單級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán)示意圖 圖66 單級(jí)壓縮制冷循環(huán)TS圖蒸汽壓縮制冷循環(huán)是由低壓蒸汽的壓縮、高壓蒸汽的冷卻冷凝、高壓液體的節(jié)流膨脹和濕蒸汽的定壓蒸發(fā)四個(gè)過(guò)程組成。單位質(zhì)量工質(zhì)自低溫系統(tǒng)中移熱： (622)若制冷機(jī)的制冷能力為，則工質(zhì)的循環(huán)量為： (623)單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的壓縮過(guò)程功耗： (624)單級(jí)壓縮制冷循環(huán)的制冷系數(shù)： (625)制冷循環(huán)所消耗的理論功率為 (626)8．3 熱泵循環(huán)熱泵也是一種制冷循環(huán)，熱泵循環(huán)的工作目的是供熱，即從自然環(huán)境或低溫余熱中吸取熱量并將它傳送到需要高溫的空間中去。熱泵是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的供熱裝置，工業(yè)熱泵主要用于生產(chǎn)過(guò)程的余熱回收，如用于熱泵精餾、熱泵蒸發(fā)等。衡量熱泵效率的性能指標(biāo)為制熱系數(shù)，即消耗單位量的功所得到的供熱量。 (628)式中：為熱泵的供熱量，； 為熱泵所消耗的功量。對(duì)于逆向Carnot熱泵，則有：第11章 高分子溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)要求掌握的知識(shí)點(diǎn)：1) 高分子系統(tǒng)的熱力學(xué)模型2) 高分子的溶解過(guò)程3) 高分子溶液的性質(zhì)和相平衡 FloryHunggins晶格模型理論(平均場(chǎng)理論)3點(diǎn)基本假設(shè)：252。 溶液中分子的排列像晶體一樣，也是一種晶格的排列，每個(gè)溶劑分子占有一個(gè)格子，每個(gè)高分子占有r個(gè)相連的格子。 r為高分子與溶劑分子的體積比，也就是說(shuō)，可以把高分子鏈作為由r個(gè)鏈段組成的，每個(gè)鏈段的體積與溶劑分子的體積相同；252。 高分子鏈?zhǔn)侨嵝缘?，所有?gòu)象具有相同的能量；252。 溶液中高分子鏈段是均勻分布的，即每一鏈段占有任一格子的幾率相等。 分別表示溶劑和高分子在溶液中的體積分?jǐn)?shù) r 為高分子鏈接數(shù)稱為FloryHuggins相互作用參數(shù), 它反映了高分子與溶劑混合時(shí)相互作用能的變化，是一個(gè)無(wú)因次量。 Flory—Krigbaum稀溶液理論 216。 高分子稀溶液中“鏈節(jié)”的分布是不均勻的, 而是以“鏈節(jié)云” 形式分散在溶劑中, 每一鏈節(jié)云可近似成球體；216。 在鏈節(jié)云內(nèi), 以質(zhì)心為中心, 鏈節(jié)的徑向分布符合高斯分布；216。 鏈節(jié)云彼此接近要引起自由能的變化, 每一個(gè)高分子鏈段云有其排斥體積v，其他的高分子不能進(jìn)入這一體積?？傻玫礁叻肿釉谙∪芤褐械幕疃认禂?shù)表達(dá)式1）Flory溫度(Θ溫度)定義Flory溫度:引入兩個(gè)參數(shù): 焓參數(shù)和熵參數(shù) 高分子化合物的溶解溶脹度Q＝溶脹后溶脹體總體積/溶脹前高分子體積 溶脹度法求高分子的交聯(lián)度溶解過(guò)程的熱力學(xué)分析溶解度參數(shù)FloryHuggins參數(shù)的估算 ： 溶劑的選擇和評(píng)價(jià)： 高分子溶液的滲透壓 25
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