1、) 减少循环中的不可逆损失) 热电联产循环及其他措施制冷循环() 逆卡诺循环。() 空气压缩制冷循环。) 简单空气压缩制冷循环。) 回热式空气压缩制冷循环。() 蒸气压缩制冷循环。一、循环概述(一)、分类(二)、循环分析的目的与任务: 1.典型热机和制冷机的工作过程;2.计算各点的状态参数,与外界交换的热量和功量以及循环的热效率;3.找出提高循环热效率的方法。(三)分析循环的方法 1.热效率法: 两热源间工作的一切可逆热机: 3 任意的一个循环:其中, 为平均放热温度, 为平均吸热温度. 2.熵法:从能量的耗散入手,则有:二、机械喷油式柴油机的实际工作循环和理想循环 一.实际工作循环 01 :
2、吸入空气; 1 2:压缩过程;2 3:喷油燃烧过程; 3 4:4 5:膨胀过程; 5 1 排气过程;10:排出剩余的废气二混合气加热理想循环实际的柴油机经抽象后,如图示:其中,1-2是定熵压缩过程,2-3是可逆定容加热过程,3-4是可逆定压加热过程,4-5是定熵膨胀过程,5-1是可逆定容放热过程.混和加热的循环吸热量:放热量:混合加热循环的热效率:几个定义:压缩比: 定容升压比:定压预胀比:由上面的三个定义,得:讨论:随,的升高而升高;随的升高而降低.三、汽油机循环和定压加热柴油机循环(一)汽油机的循环可简化为定容加热循环如图示:对该循环而言,预胀比 ,故:由上式可看出,当 一定时,汽油机的热
3、效率取决于压缩比,并随着压缩比的升高而升高.(二).定压加热柴油机循环如图示:该循环相当于=1,故定压加热理想循环的热效率为:四、活塞式内燃机三种理想循环的比较(一)具有相同的压缩比从T-S图可知:由于三个循环的放热量相同,故热效率的高低次序为:其中,分别为定容,混合及定压加热循环的热效率.(二)具有相同的最高压力和最高温度从图可以看出,三循环的放热量相同,吸热量有:所以,热效率的高低为: 考虑到实际的情况,三循环的热效率高低为: 五、燃气轮机装置循环(一)燃气轮机装置 燃气轮机的构成:压气机,燃烧室,燃气轮机,简单的装置如图示:对实际的装置进行简化后,其P-V图,T-S图如下:功率的分析压气
4、机耗功:燃气轮机做功:净功:吸热量:热效率:式中 ,称为增压比.对于给定的气体,一定时,热效率随增压比的升高而升高;当增压比 时,热效率为零.(二)实际燃气轮机循环实际的燃气轮机循环存在不可逆因素,以压气机的绝热效率 和相对内效率 来修正.两个定义:绝热效率:相对内效率:实际循环的T-S图如图, 1-2-3-4是实际的燃气轮机循环, 是理想的可逆燃气轮机循环.六、提高燃气轮机循环热效率的其它途径(一)回热循环概念:利用温度较高的燃气轮机排气来加热压气机出口的气体,即可达到降低排气余热浪费和节约热能的目的.T-S图:1-2是可逆绝热压缩过程; 2-X是在回热器中的可逆吸热过程;X-3是在燃烧室里
5、的可逆定压加热过程;3-4是可逆4-Y是回热器里的可逆放热过程,Y-1是向大气的可逆定压放热过程.回热度:实际回热量与理想回热量的比值,以表示, 则有:提高实际燃气轮机热效率的途径:比值 升高;在比值 升高的同时,增压比升高;进行回热循环;在回热的基础上,进行多级压缩,中间冷却;在回热的基础上,进行多级膨胀 ,中间再热.七、朗肯循环及其热效率(一)设备及流程 锅炉 蒸汽轮机 冷凝器 给水泵1-2是气轮机中的可逆绝热膨胀过程;2-3是冷凝器中的可逆定压冷凝过程;3-4是水泵中的定熵压缩过程;4-d-a-1是锅炉中的可逆定压加热,汽化,过热过程.(二)T-S图及热效率的分析1.T-S图:水在锅炉中
6、吸收的热量:对外输出功:冷凝器中放出的热量:所耗的水泵功:循环输出的净功: 循环的热效率:若忽略水泵功,则有:2.耗气率:装置每输出1KWh功量所耗费的蒸汽量,计算式为:八、蒸汽参数对循环热效率的影响(一).排气压力的影响 由图可知:降低排气压力,循环的平均放热温度降低,又循环的平均吸热温度不变,故循环的热效率升高. (二).蒸汽初温的影响 由图可知,提高初温可提高循环的平均吸热温度,从而提高循环的热效率,且增大乏气的干度,改善蒸气机的性能。(三).蒸汽初压的影响由图可知,提高蒸汽初压,可提高平均吸热温度,从而提高循环的热效率.(四).小结由以上可知,提高蒸汽初压,蒸汽初温,降低排气压力,均可
7、提高循环的热效率.九、再热循环(一)再热的特点:过热蒸汽在汽轮机的高压段中膨胀到某一压力后,自汽轮机抽出进行再加热,然后引入汽轮机再次膨胀直至达到排气压力.(二)设备锅炉,再热器,汽轮机,水泵,冷凝器( 三)T-S图及能量分析汽轮机做的功:水泵耗功:循环吸热量:放热量:循环净功: 采用再热循环的优点:蒸汽在汽轮机的低压段的干度提高到安全值的水平,为提高初压提供了可能性.十、回热循环(一).理想回热循环1.设备及流程 如图示,1-5为工质在汽轮机中第一次绝热膨胀功;5-7为工质放热过程,加热回热套中的水;7-6为工质第二次在汽轮机里膨胀做功;6-3为冷凝器里的放热过程;3-4为水泵里的定熵压缩过
8、程;4-4-1为锅炉里的可逆定压加热,汽化,过热过程. 2.热效率:从上图可知,回热循环与朗肯循环相比,吸热过程为4-1,吸热平均温度明显得到了提高,而放热平均温度未变,热效率得到了提高.(二)抽气回热循环.1.流程图 简介:以1Kg的蒸汽为例,1处的蒸汽进入汽轮机膨胀到7时,kg的蒸汽被抽出引入到加热器中,未被抽出的()kg蒸汽继续膨胀到状态2,然后冷却,并由低压水泵输入到给水加热器,并与汽轮机抽出的蒸汽相混合,且蒸汽凝结时释放的热量恰使液态水达到饱和状态,最后经由高压泵输送到锅炉。2.能量分析汽轮机的功:冷凝器中的放热量:给水加热器中:得:忽略泵功,则有:故 吸热量: 热效率:3.抽气回热
9、的优缺点优点:1)锅炉的负荷降低,受热面积减少;2)汽轮机高压段的流量增加;3)冷凝器的换热面积减少。缺点:投资加大十一、热电联产循环 定义:蒸汽动力厂将排气用于其他低压蒸汽的场所,用以供暖,这样的循环既发电又供热,称之为热电联产循环。经济性指标:循环热效率热量利用系数:十二、燃气蒸汽联合循环 概念:将燃气轮机的排气作为蒸汽轮机循环的加热装置,以充分利用燃气轮机的排气余热,称之为燃气蒸汽联合循环。十三、制冷循环概述制冷:为了获得并维持某一低温,必须设法不断的将热量自低温物体排到外界,这就是制冷。制冷装置:获得并保持低温的装置称之为制冷装置。制冷剂:用于制冷的工质。单位制冷量:1Kg工质从低温环
10、境或冷库带走的热量。制冷量: 容积制冷量:制冷系数: 制冷温度:十四、逆卡诺循环制冷系数:由上式看出:要设法提高制冷系数 ,必须设法使 之差减小,即:使升高,使降低。十五、空气制冷循环分类:简单空气制冷循环回热式空气制冷循环(一).简单空气制冷循环1.设备与流程 主要的设备:压缩机、冷却器、膨胀机、冷库。温熵图:如图,为空气制冷循环的T-S图。2. 能量的分析与计算:放给大气环境的热量:空气自冷库吸收的热量:压缩机耗功:膨胀机做工:循环静功:又:,所以:3.影响的因素及缺点:影响的因素:增压比越大,制冷系数越小;制冷量小。(2).回热式空气压缩制冷循环 1.设备与流程:压缩机、冷却器、回热器、膨胀机、冷库2.T-S图如图示,为空气制冷循环的温熵图。3.回热的优点:在相同的 、条件下,增压比变小,故可以采取叶轮机械式压缩机,制冷能力大大提高;增压比减小,压缩机的耗功降低;增压比减小,压气机、膨胀机的不可逆损失降低。4.能量的计算十六、蒸汽压缩式制冷循环(一).设备与流程如图示,12为工质的定熵压缩过程;23为定压放热过程;34为等焓过程;41为定压定温吸热过程。(二).能量分析工质吸收的热量:工质的放热量:压缩机的耗功量:(三).工质流量,制冷量与功率 令气缸的容积为V,电动机的转速为n(r/
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