工程热力学第11讲-第6章热力循环课件

工程热力学第十讲山东大学机械工程学院过程装备与控制工程研究所

过程装备与控制工程专业过程装备与控制工程专业本讲内容6热力循环1动力循环2制冷循环3热泵供热循环4气体液化循环本讲内容6热力循环学习要求1熟练掌握朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成。2会利用蒸汽图表对循环进行热力分析和计算。3掌握提高蒸汽动力循环热效率的方法和途径。熟悉热电联供循环。掌握空气和蒸汽压缩制冷循环的组成。掌握制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。了解制冷剂的热力学要求和环保要求。了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷、热泵、空调原理。掌握气体液化循环的原理和特点。学习要求1熟练掌握朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循§6-1动力循环§6-1动力循环动力循环动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功。研究目的：合理安排循环，提高热效率。动力循环的分类：按工质蒸汽动力循环：外燃机空气为主的燃气按理想气体处理水蒸气等实际气体气体动力循环：内燃机动力循环动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部正向卡诺循环—理想可逆热机循环循环示意图4-1绝热压缩过程，对内作功1-2定温吸热过程，q1=T1(s2-s1)2-3绝热膨胀过程，对外作功3-4定温放热过程，q2=T2(s2-s1)正向卡诺循环—理想可逆热机循环循环4-1绝热压缩过程，对内气体卡诺循环工质：气体效率：最高效率缺点：定温吸热和定温放热两个过程在实际上难以实现；在p-v图上，气体定温线与绝热线的斜率相差不大，所以每次完成的功较小。气体卡诺循环工质：气体蒸汽动力循环蒸汽动力循环：以蒸汽为工质，在湿蒸汽区，可以克服气体卡诺循环的两个缺点。实际生产中不采用蒸汽卡诺循环。原因：湿蒸汽的绝热压缩难以实现，缺少压缩汽水混合物的合适设备；定熵膨胀的末期，蒸汽湿度较大，对汽轮机工作不利；蒸汽比容比水大上千倍，压缩时设备庞大，耗功也大；由于上限温度受限于临界温度，温差不可能很大，因此热效率不高，每循环完成的功也不大。蒸汽动力循环蒸汽动力循环：以蒸汽为工质，在湿蒸汽区，可以克服朗肯蒸气动力循环系统

四个主要装置：锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1342pvs

膨胀p

放热s

压缩p

吸热4123朗肯蒸气动力循环系统四个主要装置：锅炉、汽轮机、凝汽朗肯循环与卡诺循环比较sT64211098753q2相同；q1卡诺>

q1朗肯卡诺>

朗肯；等温吸热4’1难实现

11点x太小,不利于汽机强度；

12-9两相区难压缩；

wnet卡诺小卡诺>

朗肯；

wnet卡诺<wnet

朗肯1112对比同温限1234’对比5678对比9-10-11-12朗肯循环与卡诺循环比较sT64211098753q2相同；朗肯循环T-s和h-s图4321Tshs1324朗肯循环T-s和h-s图4321Tshs1324朗肯循环功和热的计算汽轮机作功凝汽器中的定压放热水泵绝热压缩耗功锅炉中的定压吸热hs1324朗肯循环功和热的计算汽轮机作功hs1324朗肯循环热效率的计算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

hs1324朗肯循环热效率的计算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功h实际蒸汽动力循环分析sT5322’4’1’’1’14非理想因素：给水泵不可逆(34’)汽机不可逆(12’)汽机汽门节流(1’1)蒸汽管道摩擦降压，蒸汽管道散热(1’’1’)实际蒸汽动力循环分析sT5322’4’1’’1’14非理想因实际蒸汽动力循环分析方法热一律：热效率分析法热二律：

1熵分析法

2Ex分析法√√实际蒸汽动力循环分析方法热一律：热效率分析法√√实际蒸汽动力循环热效率法sT5322’4’1’’1’14忽略泵功，可逆循环效率汽机不可逆膨胀，汽机相对内效率管道和节流，管道效率锅炉散热和排烟，锅炉效率实际蒸汽动力循环热效率法sT5322’4’1’’1’14忽略整个实际蒸汽动力循环热效率整个实际蒸汽动力循环热效率整个电厂热效率机械效率电机效率热效率整个电厂热效率整个电厂热效率机械效率电机效率热效率整个电厂热效率如何提高朗肯循环的热效率？影响热效率的参数？s654321Tp1,t1,p2如何提高朗肯循环的热效率？影响热效率的参数？s654321T蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1↑sT654321缺点：

对强度要求高x2↓不利于汽轮机安全一般要求出口干度大于0.85~0.88优点：T1↑ηt

↑

v2’↓，汽轮机出口尺寸小蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1↑sT蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响p1,p2不变，t1↑缺点：

对耐热和强度要求高

v2’↑，汽轮机出口尺寸变大目前最高初温一般在550℃左右优点：T1↑ηt

↑

v2’↑，利于汽轮机安全sT654321蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响p1,p2不变，t1↑缺点乏汽压力对朗肯循环热效率的影响t1,p1不变，p2↓

缺点：p2↓受环境限制现在大型机组p2为3.5~5kPa，相应的饱和温度约为27~33℃

，已接近可能达到的最低限度。冬天热效率高优点：T2↓

ηt

↑sT654321乏汽压力对朗肯循环热效率的影响t1,p1不变，p2↓提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环再热循环改变循环形式热电联产燃气-蒸汽联合循环新型动力循环IGCCPFBC-CC…...提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽朗肯循环的改进朗肯循环热效率有限：乏汽的压力和温度受限于环境，降低的可能很小。提高初始压力虽然可以提高朗肯循环的效率，但是由于乏汽干度下降，对汽轮机的运行会产生不利后果。提高蒸汽进入汽轮机的初温又会对锅炉、管道、阀门的材质、强度提出更高的要求。存在两个温差吸热造成朗肯循环效率变低。朗肯循环的改进：回热循环、再热循环等。朗肯循环的改进朗肯循环热效率有限：蒸汽回热循环抽汽式回热抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝水给水混合式回热器蒸汽回热循环抽汽式回热抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝蒸汽回热循环热力过程(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功蒸汽回热循环热力过程(1-)kgkg65as4321蒸汽回热循环抽汽量计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功蒸汽回热循环抽汽量计算(1-)kgkg65as432蒸汽回热循环热效率计算(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：蒸汽回热循环热效率计算(1-)kgkg65as432为什么抽汽回热热效率提高？简单朗肯循环：回热朗肯循环：物理意义：

kg工质100%利用,1-kg工质效率未变。为什么抽汽回热热效率提高？简单朗肯循环：蒸汽抽汽回热循环的特点优点：提高热效率减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面可兼作除氧器缺点：循环比功减小，汽耗率增加增加设备复杂性回热器投资小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火力发电厂一般为4～8级。蒸汽抽汽回热循环的特点优点：蒸汽再热循环Ts65431b蒸汽再热循环Ts65431b蒸汽再热循环实体照片蒸汽再热循环实体照片蒸汽再热循环的热效率再热循环本身不一定提高循环热效率，热效率与再热压力有关。x2降低，给提高初压创造了条件，可选取合适的再热压力。采用一次再热可使热效率提高2％～5％。Ts65431b蒸汽再热循环的热效率再热循环本身不一定提高循环热效率，热效率蒸汽再热循环的实践再热压力pb=pa(0.2~0.3)p1p1<10MPa，一般不采用再热。常见10、12.5、20、30万机组，p1>13.5MPa，一次再热。超临界机组，t1>600℃，p1>25MPa，二次再热。蒸汽再热循环的实践再热压力pb=pa(0.2~蒸汽再热循环的定量计算Ts65431b吸热量：放热量：净功（忽略泵功）：热效率：蒸汽再热循环的定量计算Ts65431b吸热量：放热量：净功（热电联产(供)循环用发电厂汽轮机后的乏汽的余热来满足低热用户的需要。原因：乏汽的能量数量多，但由于压力和温度低，可用能很少，无法得到充分的利用。生活和生产中需要耗费大量燃料以产生大量温度不太高的热能。热电联供将二者结合起来，一方面产生动力，另一方面提供低品位的热能。由此节约的能量比因动力循环效率下降而损失的能量多，综合节能效果非常显著。热电联产(供)循环用发电厂汽轮机后的乏汽的余热来满足低热用户热电联产(供)循环最简单的热电联产(供)循环是采用背压式汽轮机。背压式机组(背压>0.1MPa)热用户为什么要用换热器而不直接用热力循环的水？背压式缺点：热电互相影响供热参数单一热电联产(供)循环最简单的热电联产(供)循环是采用背压式汽轮热电联产(供)循环抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供应比例，以满足不同用户的需要。热电联产(供)循环抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供热电联产(供)循环

热电联产(供)循环的经济性评价只采用热效率显然不够全面

能量利用系数但未考虑热和电的品位不同

应采用

Ex经济学评价

热电联产、集中供热是发展方向，经济环保热电联产(供)循环热电联产(供)循环的经济性评价只采用热整体煤气化联合循环发电（IGCC）IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。整体煤气化联合循环发电（IGCC）IGCC技术把高效的燃气-整体煤气化联合循环发电（IGCC）整体煤气化联合循环发电（IGCC）整体煤气化联合循环发电（IGCC）优点：效率高：在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。污染低：污染物排放量仅为常规燃煤电站的1/10，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右（目前国家二氧化硫为1200mg／Nm3），脱硫效率可达99%。氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，利于环境保护。缺点：投资较高，以大规模为佳；要求技术先进；厂用电较多。整体煤气化联合循环发电（IGCC）优点：增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC）增压流化床燃烧（PFBC）技术从原理上基本同常压流化床燃烧（AFBC）大体一致。采用增压（6～20个大气压）燃烧后，燃烧效率和脱硫效率得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改善了传热效率，锅炉容积紧凑。除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的增压烟气，经高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高，目前可比相同蒸汽参数的单蒸汽循环发电提高3～4％。因此，采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发电效率，并能减少由于燃煤对环境的污染。增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC）增压流化床燃烧（PFB增压流化床燃烧联合循环发电（APFBC）增压流化床燃烧联合循环发电（APFBC）增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC-CC）东南大学最新科技成果——增压流化床联合循环发电技术增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC-CC）东南大学最新科技§6-2制冷循环§6-2制冷循环广义热泵循环高温环境低温环境广义热泵循环高温环境低温环境制冷循环--逆向循环1423T1T2Ts在一定的热源温度下，需要怎样来组织制冷机的工作循环，使获得单位冷量所消耗的能量为最小，这是制冷技术中一个很重要的问题。

制冷循环--逆向循环1423T1T2Ts在一定的热源温度下，制冷循环的计算内容1423T2TsT0制冷量q2耗净功w0

制冷量

循环放热量

循环耗净功

制冷系数性能系数制冷循环的计算内容1423T2TsT0制冷量q2耗净功w0制冷的应用空气调节：空调装置冷源冷藏运输：冷藏船、冷藏集装箱专门用途：

渔船、海上作业船、军舰等

伙食冷藏：延长食品储存时间，保证质量当冷冻温度大于100K，称普通冷冻；小于100K称深度冷冻。用途：冷却、冷冻、冷藏。制冷的应用空气调节：空调装置冷源冷藏运输：冷藏船、冷制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量(kJ/s)。商业上常用冷吨来表示。1冷吨：1吨0℃饱和水在24小时内被冷冻到0℃的冰所需冷量。水的凝结（熔化）热r=334kJ/kg1冷吨=3.86kJ/s1美国冷吨=3.517kJ/s制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷的方法冰、干冰、机械制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷

吸附式制冷机械制冷蒸发制冷气体膨胀制冷半导体制冷涡流管制冷绝热放气制冷绝热退磁制冷化学方法制冷制冷的方法冰、干冰、机械制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射半导体制冷NNPP吸热(冷面)放热(热面)(低温)(高温)半导体制冷NNPP吸热(冷面)放热(热面)(低温)(高温)空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环压气机膨胀机冷却器冷藏室

在TL温度下冷介质q1q2winwout4123组成与过程描述：空气压缩制冷循环压气机膨胀机冷却器冷藏室在TL温度下q1空气压缩制冷循环1234TsT3T11234pvp-v图T-s图空气压缩制冷循环1234TsT3T11234pvp-v图T-空气压缩制冷循环计算1.循环制冷量（制冷剂从低温热源吸收的热量）1234TsT0T22.制冷剂放给高温热源的热量3.制冷循环消耗的净功空气压缩制冷循环计算1.循环制冷量（制冷剂从低温热源吸收的热空气压缩制冷循环计算4.制冷系数空气压缩制冷循环计算4.制冷系数空气压缩制冷循环特点优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。缺点：

1.无法实现T

，<C2.q2=cp(T1-T4)，空气cp很小，(T1-T4)不能太大，q2

很小。若(T1-T4)3.活塞式流量m小，制冷量Q2=m

q2小。使用叶轮式，再回热则可用。空气压缩制冷循环特点优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。增压比对制冷系数的影响44”4’12’2”233”3’TsT3T1T0相同大气温度和冷藏室温度范围内的卡诺逆循环的制冷系数为：与比较，可知在相同温度范围内，卡诺逆循环的制冷系数最大。增压比对制冷系数的影响44”4’12’2”233”3’TsT回热空气压缩制冷循环装置系统图膨胀机压缩机184回热器765q1q2冷却器蒸发器冷库回热空气压缩制冷循环装置系统图膨胀机压缩机184回热器765回热空气压缩制冷循环T-s图12344’4”8756’62'TT2T1Ts回热空气压缩制冷循环T-s图12344’4”8756’62'回热空气压缩制冷循环计算123487562'TT2T1Ts制冷量放热量耗净功制冷系数理论循环5-6-8-4-5制冷量放热量耗净功制冷系数实际循环3、有回热与无回热两循环的比较①理论循环的比较②实际循环的比较制冷系数制冷量回热空气压缩制冷循环计算123487562'TT2T1Ts制回热循环的优点（1）同样制冷系数下，增压比下降，这为采用大流量的叶轮式压气机和膨胀机提供可能；（2）增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小。回热循环的优点（1）同样制冷系数下，增压比下降，这为采用大流压缩蒸汽制冷循环压缩蒸汽制冷循环逆向Carnot循环蒸发器冷凝器膨胀机q0q2压缩机1234T1T2TS1234逆向Carnot循环蒸发器冷凝器膨胀机q0q2压缩机1234压缩蒸汽制冷循环原理压缩机膨胀阀1234冷凝器

蒸发器q2q1汽-水分离器压缩蒸汽制冷循环原理压缩机膨胀阀1234冷凝器蒸发器压缩蒸汽制冷循环T-S图2’1’T32T1T2144’sdba2’4’1’压缩蒸汽制冷循环T-S图2’1’T32T1T2144’sd压缩蒸气制冷循环分析两个等压，热与功均与焓有关

lnp-h图压缩蒸气制冷循环分析两个等压，热与功均与焓有关lnp-h图实际压缩蒸气制冷循环过程采用过冷措施：如回热。实际压缩蒸气制冷循环过程采用过冷措施：如回热。两级压缩式制冷循环的流程图两级压缩式制冷循环的流程图制冷剂制冷剂是制冷机（包括电冰箱）用来实现能量转换的工作物质，又称制冷工质。制冷剂的分类根据制冷剂化学成份及组成可分为四类，即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂系列和混合共沸溶液。根据蒸发温度的高低，制冷剂可分为三大类:高温低压制冷剂_水、盐水溶液：适用于0℃以上的制冷循环，被广泛用于空调装置。中温中压制冷剂_氯化钠、氯化钙的水溶液：用于5～-50℃制冷装置中。低温高压制冷剂_R11、三氯乙烯：适用于低于-50℃的制冷装置。制冷剂制冷剂是制冷机（包括电冰箱）用来实现能量转换的工作物质选用制冷剂的基本原则1.安全性2.热力学特性:①蒸发潜热要大。②临界温度要高于环境温度。③凝固点要低。④操作压力要合适。⑤制冷剂的导热系数和放热系数要高。3.其它要求:①制冷剂的粘度和密度要尽量小。②在高温下不会分解，稳定。③无毒，没有明显的侵蚀作用。④易于与润滑油混合。⑤有一定的吸水能力。⑥价格便宜，易于购买。⑦冷冻剂对环境应该无公害。选用制冷剂的基本原则1.安全性冰箱原理蒸发盘管冷冻室冷凝盘管压缩机毛细管冰箱原理蒸发盘管冷冻室冷凝盘管压缩机毛细管吸收式制冷循环吸收式制冷循环吸收式制冷循环利用溶液性质压缩制冷循环以消耗机械功为代价吸收式制冷以消耗热量为代价溶液=溶剂+溶质溶液T溶液T溶剂吸收溶质的能力溶剂吸收溶质的能力溶液浓度溶液浓度氨(制冷剂)—水(吸收剂)溴化锂(吸收剂)—水(制冷剂)工质吸收式制冷循环利用溶液性质压缩制冷循环以消耗机械功为代价吸收氨—水吸收式制冷原理膨胀阀阀门泵加热

蒸发器冷凝器

蒸发器Q2吸收器Q1QQ1’“压缩机”—制冷剂(氨)—吸收剂（水）氨—水吸收式制冷原理膨胀阀阀门泵加热蒸发器冷凝器蒸氨—水吸收式制冷循环流程图

氨—水吸收式制冷循环流程图吸收式制冷(直燃机)吸收式制冷(直燃机)吸收式制冷(直燃机)吸收式制冷(直燃机)吸收式制冷循环特点优点：直接利用热能；可用低品质热；环境性能好。缺点：设备体积大；启动时间长。用于大型空调、中央空调。吸收式制冷循环特点优点：吸收式制冷与压缩式制冷比较以热能直接驱动的制冷循环以电能/机械能直接驱动的制冷循环吸收式制冷与压缩式制冷比较以热能直接驱动的制冷循环以电能/机喷射式制冷循环喷射式制冷循环蒸汽喷射制冷循环示意图泵冷凝器蒸汽锅炉1014267喷管混合室膨胀阀98蒸发器扩压管Q2QQ1“压缩机”蒸汽喷射制冷循环示意图泵冷凝器蒸汽锅炉1014267喷管混合蒸汽喷射制冷T－s图174629810Ts热利用系数蒸汽喷射制冷T－s图174629810Ts热利用系数空调常识空调常识空调的基础知识空调器的功能：室内空气滤尘、冷却、除湿、制热、更换新风等。人体感觉舒适的温度：夏天：24℃—28℃冬天：18℃—22℃人体感觉舒适的湿度：相对湿度：40%—60%人体感觉舒适的气流：低速（温度相同）空调的基础知识空调器的功能：解释“几匹”的概念判断空调是几匹机，主要根据空调压缩机电机的输出功率而定。1匹机的压缩机电机输出的功率为735W。1匹机它输出的制冷量为2300W左右。中国市场1匹机是（2500W）；1.5匹机为3200-3500W；2匹机为4500-5000W。解释“几匹”的概念判断空调是几匹机，主要根据空调压缩机电机的空调器的命名国际段公司段工厂设计序号特殊功能代号功能代号规格代号室内机结构分类代号室外机结构代号结构形式代号气候类型代号产品代号K□□□—□□□/□□

1-1

A

W

G25

R

F

T1空调器的命名国际段公司段工厂设计序号特殊功能代号功能代号规格具体分类房间空调器K窗式C(整体式)分体式F冷风型L热泵型R电热型D(d)室内机组室外机组W台式T挂壁式G落地式L嵌入式Q吊顶式D移动式Y具体分类房间空调器K窗式C分体式F冷风型L热泵型R电热型D(空调器的组成空调器由制冷循环系统、空气循环系统、电气控制系统三个系统组成：制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、节流毛细管、蒸发器，还有过滤器和制热时的四通换向阀。空气循环系统包括风机、滤尘器和风口百叶等。电气控制系统包括选择开关、温度控制器、控制继电器和保护继电器等。空调器的组成空调器由制冷循环系统、空气循环系统、电气控制系统制冷工作原理系统简图制冷工作原理系统简图冷气运转时的循环方式注：1、压缩机2、室外热交换器3、毛细管4、室内热交换器■高温气体冷媒

■

低温气体冷媒■液体冷媒冷气运转时的循环方式注：1、压缩机2、室外热交换器3、毛暖气运转时的循环方式■高温气体冷媒

■

低温气体冷媒■液体冷媒注：1、压缩机2、4通阀3、室内热交换器4、毛细管5、室外热交换器暖气运转时的循环方式■高温气体冷媒注：1、压缩机2、4§6-3热泵循环§6-3热泵循环热泵逆向循环不仅可以用来制冷，还可以把热能释放给某物体或空间，使其温度升高。作这一用途的逆向循环系统称为热泵。用途：将热能从低温热源送往高温热源。热泵与制冷机在热力学原理上是完全相同的，它们的区别主要有两点：两者的目的不同。两者的工作温区往往有所不同。热泵逆向循环不仅可以用来制冷，还可以把热能释放给某物体或空间热泵与制冷循环的比较1423T1T2TsT0制冷循环热泵循环制冷量q2耗净功w0耗净功w0吸热量q2供热量q1sT热泵与制冷循环的比较1423T1T2TsT0制冷循环热泵循环热泵循环的计算T1TsT0耗净功w0吸热量q2耗净功w0供暖量w0＋q2

供暖量

吸热量

循环耗净功

供暖系数热泵循环的计算T1TsT0耗净功w0吸热量q2耗净功w0供暖热泵设备基本原理内部结构1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀（节流阀）4、蒸发器5、制冷剂节流阀蒸发器

冷凝器

压缩机

使制冷剂流动受阻力压力降低低温制冷剂与空气换热设备制冷系统的“心脏”，制冷剂流动的能量来源高温制冷剂与水换热设备热泵设备基本原理内部结构1、压缩机节流阀蒸发器

冷凝器

压缩1、压缩机的驱动和压缩动力下，气态冷媒（制冷剂）被吸进压缩机内并被压缩成高温高压的气态冷媒2、高温高压气态冷媒流入冷凝器（即设备的散热盘管）；此时低温的水和流动着高温冷媒的通过盘绕在水箱外壁的铜管（散热盘管或称冷凝器）进行热交换，冷水温度升高，气态冷媒温度降低及液化，3、液态冷媒通过节流阀压力降低；4、低压液态冷媒流入蒸发器吸收了风机带来的空气中的热量而气化。如此周而复始的运行，利用空气中的热能将水加热到设定温度。1234冷媒压焓图压力能量冷媒吸收空气中的热量为4→1的距离电能对冷媒做的功为1→2的距离冷媒向水放出的热量为2→3的距离所以制热量>输入功率利用冷媒的气化吸热、液化放热的特性进行能量转移（温差使能量传递）1234热泵设备基本原理1、压缩机的驱动和压缩动力下，气态冷媒（制冷剂）被吸进压缩机

热泵种类（按吸收能量来源分）特点1、空气源热泵吸取空气中的热能2、水源热泵吸取水的热能3、水环热泵吸取建筑物的热能4、地热源热泵吸取地底土壤的热能热泵压缩机种类特点图片资料涡旋式（由马达及涡旋泵体组成）用于商用热泵，5匹以上热泵机组，价格高备注：1匹≈735瓦旋转式（由马达及泵体组成）用于家用热泵（3匹以下），热泵系统一般配有保温水箱制冷剂类型组成一般用处R12CCl2F2冷柜、冰箱R22CHClF2空调（热泵）R410A混合物空调（热泵）R134a混合物车用空调热泵设备基本原理——种类介绍热泵种类特点1、空气源热泵吸取空主要供暖方式热用户燃煤、燃气锅炉集中供热直接电采暖（蓄热锅炉、地板辐射、电热膜）热泵（空气源、水源）主要供暖方式热用户燃煤、燃气直接电采暖热泵（空气地层热泵取暖原理地层全年的温度稳定在7-11℃，是非常好的热源。热交换孔最深至地下100米，中间穿有塑料热交换管。热交换液经过热泵循环，把地层的热量输送到房屋里。该系统可以帮助从大自然中赢得供热，其中超过75%的能量来自于免费的存储在大自然中的太阳能，而需要支付的却只是不到25%的用于维持系统工作的电能，此外不再需要油、气、煤。地层热泵取暖原理地层全年的温度稳定在7-11℃，是非常好的热地层热泵系统的优点￭充分利用免费的来自大自然的能量￭非常环保、造福社会￭显著低于其他供热系统的综合使用费用￭没有火灾、爆炸的隐患￭低廉的维护费用￭非常长的使用寿命￭不受油、气价格不断上涨的影响￭不受供暖单位、供暖时间和供暖温度的限制￭节省集中供暖的管道和大型设备的投资￭避免供暖费用结算的纠纷地层热泵系统的优点￭充分利用免费的来自大自然的能量地层热泵系统技术数据型号单位791113162228供热功率KW7.29.511.51316.423.628.5设备消耗功率KW1.72.22.733.85.46.8热交换液流量m3/h22.533.545.56热交换液温度ºC-5至+25ºC热交换泵功率KW0.330.330.330.450.450.450.45标准配备压缩机所有往复活赛压缩机供热水当入水35ºC回水30ºC时供热水流量m3/h1.31.722.32.933.6蒸发器最高温度55ºC注：取暖需要约50-80W/平方米（视建筑的节能性而定）地层热泵系统技术数据型号单位791113162228供热功率锅炉、太阳能、热泵比较（热水设备）锅炉太阳能热泵适用范围学校集体宿舍楼、工厂宿舍、旅店、宾馆、度假村、医院住院楼、发廊、桑拿浴室、商住楼、游泳池池水恒温图片资料所需燃料电锅炉：电能燃油锅炉：柴油燃气锅炉：煤气利用太阳能（电或燃油辅助加热）利用空气中的热能（电驱动系统运行）优点功率高、加热快、占地面积少、成本低吸收太阳能节能（效率达300%以上）、环保、安全、安装方便缺点耗能(只有75%~90%效率)、危险、排放废气、操作麻烦对安装场所要求（面积、日照）、阴雨天需要辅助加热设备投资成本与太阳能系统相当，比锅炉高锅炉、太阳能、热泵比较（热水设备）锅炉太阳能热泵适用范围学校锅炉、太阳能、热泵比较（经济性）备注：1、热泵使用工况：环境温度20℃；2、电费：0.8元/kW·h；管道煤气(液化石油气)

18.00元/M3；柴油价格：4.70元/L；3、燃油热水炉热效率75%，燃气热水炉热效率85%，电锅炉热效率95%，热水设备热效率370%；4、单位燃料热值：柴油8466kJ/L，管道煤气(液化石油气)25000kJ/M3，电860kJ/kW.h；5、运行费用计算公式：水量×温升÷热效率÷单位燃料热值×燃料单价。（元）1吨水温升40℃的加热费用锅炉、太阳能、热泵比较（经济性）备注：（元）1吨水温升40℃§6-4气体液化循环§6-4气体液化循环深冷循环（气体液化循环）深度冷冻循环的目的就是获得低温度液体。当气体温度高于其临界温度时，无论加多大的压力都不能使其液化。因此，气体的临界温度越低，所需要的液化温度越低。如：氮气Tc=126.2K(-146.95℃)

氢气Tc=33.2K(-249.95℃)气体液化循环方式：节流膨胀,定熵膨胀。深冷循环（气体液化循环）深度冷冻循环的目的就是获得低温度液气体液化循环热力学理想系统气体液化循环热力学理想系统液化气体的理论最小功初始点P=101.3kPaT=300K气体名称沸点(K)理论最小功(kJ/kg)氦－33.198178氦－44.216819氢20.2712019氖27.091335氮77.36768.1空气78.8738.9一氧化碳81.6768.6氩87.28478.6氧90.18635.6甲烷111.71091乙烷184.5353.1丙烷231.1140.4氨239.8359.1液化气体的理论最小功初始点气体名称沸点(K)理论最小功(k气体液化系数气体液化系数节流膨胀—林德循环节流膨胀—林德循环LindeCycle(林德循环)1895年德国工程师Linde（林德）首先应用节流膨胀法液化空气，故称林德循环。此系统由压缩机冷却器换热器节流阀气液分离器组成LindeCycle(林德循环)1895年德国工程师L简单林德循环原理121(1-x)kg1kg气体天然水3450换热器节流阀气液分离器Xkg产品简单林德循环原理121(1-x)kg1kg气体天然水345简单林德循环原理从T-S图来看，深冷与普通冷冻循环主要区别表现在：普冷：两个封闭式循环。制冷循环与被冷物系是两种物质，彼此独立封闭循环。深冷：制冷循环与分离或液化物质是同一种物质，且是不封闭循环。ST123450T4简单林德循环原理从T-S图来看，深冷与普通冷冻循环主要区别表理论林德循环热力学计算∴由热力学第一定律：因体系与环境无轴功交换，若无冷损失，由体系的能量平衡，则有以处理1kg气体为基准（1）

气体液化量（液化率）x取换热器、节流阀、气液分离器为研究体系

理论液化量理论林德循环热力学计算∴由热力学第一定律：因体系与环境无轴功理论林德循环热力学计算(2)制冷量qo在稳定操作下，液化xkg气体所取走的热量。理论制冷量P1、T1—

被液化气体初态的压力、温度P2—

被液化气体压缩后的压力（3）

功耗Ws按理想气体的可逆等温压缩

式中：R—

气体常数，单位取kJ/kg•K理论功耗理论林德循环热力学计算(2)制冷量qo在稳定操作下，实际林德循环ST123450T47换热器不完全交换

—这是由于气体液化装置绝热不完全，环境介质热量传给低温设备而引起的冷量损失。

—低压气体平均热容—换热器热端温差冷量损失实际林德循环ST123450T47换热器不完全交换—这是实际林德循环热力学分析实际液化量实际制冷量实际耗功

—

压缩机的等温压缩效率，一般按经验可取0.59比功Wx每液化1kg气体所消耗的功称为比功。制冷系数ε实际林德循环热力学分析实际液化量实际制冷量实际耗功—压林德循环存在的问题一次节流液化循环比较简单，但效率很低。目前只有小型气体分离、液化装置如小型空分装置还有采用。在简单的林德循环中，由于高压气体的相对量大和热容大，用未冷凝低压气体无法将其冷却到足够的低温。林德循环存在的问题一次节流液化循环比较简单，但效率很低。目前林德循环的改进简单林德－汉普逊系统

简单的林德－汉普逊循环不能用于液化氖、氢和氦:

1.由于这些气体的转化温度低于环境温度，所以无法降温启动。

2.用林德－汉普逊系统能够获得降温，通过低温下节流后完全都是蒸汽，没有气体被液化。林德循环的改进简单林德－汉普逊系统简单的林德－汉普逊循林德循环的改进适用于液化氖和氢的液氮预冷林德－汉普逊循环预冷林德－汉普逊系统:

对简单林德－汉普逊系统，当热交换器入口温度低于环境温度时，可以改善简单林德－汉普逊系统的性能指标。林德循环的改进适用于液化氖和氢的液氮预冷林德－汉普逊循环预冷林德循环的改进林德双压系统林德循环的改进林德双压系统林德循环的改进复迭式系统复迭式系统是预冷系统的展开，由其它制冷系统来预冷。优点第一个用于生产液空的液化装置系统的性能好所需压力降低缺点系统的每一级循环都必须完全不漏，以防止流体渗漏林德循环的改进复迭式系统复迭式系统是预冷系统的展开，由其它空气分离系统--林德单塔系统

林德单塔分离系统是最简单的空气分离系统之一，采用的是基本的林德－汉普逊液化系统，用精馏塔代替了储液器，当然也可以用其他液化系统来为塔内提供液体.林德的单塔系统有两大缺点:1)仅能得到纯氧产品2)污氮放空浪费了大量的氧

空气分离系统--林德单塔系统林德单塔分离系统是最简单的空气空气分离系统--林德双塔系统

采用两个精馏塔，下塔氮气液化作为下塔回流液通过上塔氧的沸腾来实现，上塔沸腾氧蒸汽作为上塔的上升蒸汽。下塔产生多余的液氮节流到上塔顶部作回流液。空气分离系统--林德双塔系统采用两个精馏塔，下塔氮气液化作林德－弗兰克空气分离系统

林德－弗兰克系统采用蓄冷器和氨预冷及膨胀机，分离系统的液化部分是氨预冷的双压克劳特液化系统.林德－弗兰克空气分离系统林德－弗兰克系统采用蓄冷器和氨预海兰特空气分离系统

海兰特系统可以得到液氮和液氧产品。海兰特空气分离系统海兰特系统可以得到液氮和液氧产品。定熵膨胀—克劳德循环定熵膨胀—克劳德循环ClaudeCycle(克劳德循环)1902年法国工程师Claude（克劳德）首先提出定熵膨胀法液化气体，故称克劳德循环。此系统由压缩机冷却器换热器节流阀膨胀机气液分离器组成ClaudeCycle(克劳德循环)1902年法国工程克劳德循环工作原理克劳德循环工作原理克劳德循环工作原理121(1-x)kg1kg气体天然水3459换热器III节流阀气液分离器Xkg产品换热器I换热器II膨胀机(1-M)kgM678克劳德循环工作原理121(1-x)kg1kg气体天然水34克劳德循环T-s图

克劳德循环的优点主要表现在：（1）

减少了高压气体的量，增加了作为冷却介质的低压气体量；（2）

提高了液化率；（3）

回收了部分功。p2p1STT1T312344’6789T9克劳德循环T-s图克劳德循环的优点主要表现在：p2p1克劳德循环热力学计算（1）

液化量x以图中虚线作为研究体系由热力学第一定律：体系与环境无轴功交换，无冷损失由体系的能量平衡，则有若考虑不完全热交换损失q2和系统的冷损失q3实际：克劳德循环热力学计算（1）

液化量x以图中虚线作为研究克劳德循环热力学计算与林德循环相比较，制冷量多出（2）

制冷量qo理论：实际：kg（3）功耗Ws理想：实际：式中：ηs—等熵膨胀效率(0.65~0.85)；M—未进入膨胀机的气体分率；

ηm—膨胀机的机械效率；R—气体常数，单位取kJ/kg•K克劳德循环热力学计算与林德循环相比较，制冷量多出（2）

双压克劳特系统双压克劳特:原理与林德双压系统相似。

通过节流阀的气体被压缩至高压经过膨胀机循环气体仅压缩至中压

双压克劳特系统双压克劳特:原理与林德双压系统相似。其他制冷系统其他制冷系统卡皮查系统卡皮查循环：带有高效率透平膨胀机的低压液化循环。采用低压力，等温节流效应及膨胀机焓降均较小。卡皮查系统卡皮查循环：带有高效率透平膨胀机的低压液化循环。海兰特系统海兰特循环：带高压膨胀机的气体液化循环。实际上它也是克劳特循环的一种特殊情况。海兰特系统海兰特循环：带高压膨胀机的气体液化循环。西蒙氦液化系统西蒙氦液化系统氦气制冷的氢液化系统氦气制冷的氢液化系统各种液化系统的性能比较以空气为工质，T＝300K，P＝101.3kPa液化系统的比较各种液化系统的性能比较以空气为工质，T＝300K，P＝101例题一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为－10℃，冷凝器中冷却水温度为20℃，试求单位质量工质的制冷量、装置消耗的功、冷却水带走的热量以及制冷系数。例题一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为－10℃，冷凝器中冷例题解:按题意

T1=T4=263KT3=293K由氨的压焓图查得h1=1450kJ/kgh2=1600kJ/kgh3=h4=300kJ/kg故单位质量工质的致冷量q2=h1-h4=1450-300=1150kJ/kg装置消耗的功|w0|=h2-h1=1600–1450=150kJ/kg制冷系数冷却水带走的热量|qe|=h2-

h3=1600-300=1300kJ/kg例题解:按题意T1=T4=263KT3=293思考题1朗肯循环与卡诺循环有何区别?2蒸汽参数对朗肯循环热效率有何影响?3简要说明朗肯循环再热、回热的原理。4为何要采用热电联供循环？5一直敞开冰箱门能制冷整个房间吗？打开冰箱凉快一下思考题1朗肯循环与卡诺循环有何区别?打开冰箱凉快一下工程热力学第十讲山东大学机械工程学院过程装备与控制工程研究所

过程装备与控制工程专业过程装备与控制工程专业本讲内容6热力循环1动力循环2制冷循环3热泵供热循环4气体液化循环本讲内容6热力循环学习要求1熟练掌握朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成。2会利用蒸汽图表对循环进行热力分析和计算。3掌握提高蒸汽动力循环热效率的方法和途径。熟悉热电联供循环。掌握空气和蒸汽压缩制冷循环的组成。掌握制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。了解制冷剂的热力学要求和环保要求。了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷、热泵、空调原理。掌握气体液化循环的原理和特点。学习要求1熟练掌握朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循§6-1动力循环§6-1动力循环动力循环动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功。研究目的：合理安排循环，提高热效率。动力循环的分类：按工质蒸汽动力循环：外燃机空气为主的燃气按理想气体处理水蒸气等实际气体气体动力循环：内燃机动力循环动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部正向卡诺循环—理想可逆热机循环循环示意图4-1绝热压缩过程，对内作功1-2定温吸热过程，q1=T1(s2-s1)2-3绝热膨胀过程，对外作功3-4定温放热过程，q2=T2(s2-s1)正向卡诺循环—理想可逆热机循环循环4-1绝热压缩过程，对内气体卡诺循环工质：气体效率：最高效率缺点：定温吸热和定温放热两个过程在实际上难以实现；在p-v图上，气体定温线与绝热线的斜率相差不大，所以每次完成的功较小。气体卡诺循环工质：气体蒸汽动力循环蒸汽动力循环：以蒸汽为工质，在湿蒸汽区，可以克服气体卡诺循环的两个缺点。实际生产中不采用蒸汽卡诺循环。原因：湿蒸汽的绝热压缩难以实现，缺少压缩汽水混合物的合适设备；定熵膨胀的末期，蒸汽湿度较大，对汽轮机工作不利；蒸汽比容比水大上千倍，压缩时设备庞大，耗功也大；由于上限温度受限于临界温度，温差不可能很大，因此热效率不高，每循环完成的功也不大。蒸汽动力循环蒸汽动力循环：以蒸汽为工质，在湿蒸汽区，可以克服朗肯蒸气动力循环系统

四个主要装置：锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1342pvs

膨胀p

放热s

压缩p

吸热4123朗肯蒸气动力循环系统四个主要装置：锅炉、汽轮机、凝汽朗肯循环与卡诺循环比较sT64211098753q2相同；q1卡诺>

q1朗肯卡诺>

朗肯；等温吸热4’1难实现

11点x太小,不利于汽机强度；

12-9两相区难压缩；

wnet卡诺小卡诺>

朗肯；

wnet卡诺<wnet

朗肯1112对比同温限1234’对比5678对比9-10-11-12朗肯循环与卡诺循环比较sT64211098753q2相同；朗肯循环T-s和h-s图4321Tshs1324朗肯循环T-s和h-s图4321Tshs1324朗肯循环功和热的计算汽轮机作功凝汽器中的定压放热水泵绝热压缩耗功锅炉中的定压吸热hs1324朗肯循环功和热的计算汽轮机作功hs1324朗肯循环热效率的计算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

hs1324朗肯循环热效率的计算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功h实际蒸汽动力循环分析sT5322’4’1’’1’14非理想因素：给水泵不可逆(34’)汽机不可逆(12’)汽机汽门节流(1’1)蒸汽管道摩擦降压，蒸汽管道散热(1’’1’)实际蒸汽动力循环分析sT5322’4’1’’1’14非理想因实际蒸汽动力循环分析方法热一律：热效率分析法热二律：

1熵分析法

2Ex分析法√√实际蒸汽动力循环分析方法热一律：热效率分析法√√实际蒸汽动力循环热效率法sT5322’4’1’’1’14忽略泵功，可逆循环效率汽机不可逆膨胀，汽机相对内效率管道和节流，管道效率锅炉散热和排烟，锅炉效率实际蒸汽动力循环热效率法sT5322’4’1’’1’14忽略整个实际蒸汽动力循环热效率整个实际蒸汽动力循环热效率整个电厂热效率机械效率电机效率热效率整个电厂热效率整个电厂热效率机械效率电机效率热效率整个电厂热效率如何提高朗肯循环的热效率？影响热效率的参数？s654321Tp1,t1,p2如何提高朗肯循环的热效率？影响热效率的参数？s654321T蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1↑sT654321缺点：

对强度要求高x2↓不利于汽轮机安全一般要求出口干度大于0.85~0.88优点：T1↑ηt

↑

v2’↓，汽轮机出口尺寸小蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1↑sT蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响p1,p2不变，t1↑缺点：

对耐热和强度要求高

v2’↑，汽轮机出口尺寸变大目前最高初温一般在550℃左右优点：T1↑ηt

↑

v2’↑，利于汽轮机安全sT654321蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响p1,p2不变，t1↑缺点乏汽压力对朗肯循环热效率的影响t1,p1不变，p2↓

缺点：p2↓受环境限制现在大型机组p2为3.5~5kPa，相应的饱和温度约为27~33℃

，已接近可能达到的最低限度。冬天热效率高优点：T2↓

ηt

↑sT654321乏汽压力对朗肯循环热效率的影响t1,p1不变，p2↓提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环再热循环改变循环形式热电联产燃气-蒸汽联合循环新型动力循环IGCCPFBC-CC…...提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽朗肯循环的改进朗肯循环热效率有限：乏汽的压力和温度受限于环境，降低的可能很小。提高初始压力虽然可以提高朗肯循环的效率，但是由于乏汽干度下降，对汽轮机的运行会产生不利后果。提高蒸汽进入汽轮机的初温又会对锅炉、管道、阀门的材质、强度提出更高的要求。存在两个温差吸热造成朗肯循环效率变低。朗肯循环的改进：回热循环、再热循环等。朗肯循环的改进朗肯循环热效率有限：蒸汽回热循环抽汽式回热抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝水给水混合式回热器蒸汽回热循环抽汽式回热抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝蒸汽回热循环热力过程(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功蒸汽回热循环热力过程(1-)kgkg65as4321蒸汽回热循环抽汽量计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功蒸汽回热循环抽汽量计算(1-)kgkg65as432蒸汽回热循环热效率计算(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：蒸汽回热循环热效率计算(1-)kgkg65as432为什么抽汽回热热效率提高？简单朗肯循环：回热朗肯循环：物理意义：

kg工质100%利用,1-kg工质效率未变。为什么抽汽回热热效率提高？简单朗肯循环：蒸汽抽汽回热循环的特点优点：提高热效率减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面可兼作除氧器缺点：循环比功减小，汽耗率增加增加设备复杂性回热器投资小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火力发电厂一般为4～8级。蒸汽抽汽回热循环的特点优点：蒸汽再热循环Ts65431b蒸汽再热循环Ts65431b蒸汽再热循环实体照片蒸汽再热循环实体照片蒸汽再热循环的热效率再热循环本身不一定提高循环热效率，热效率与再热压力有关。x2降低，给提高初压创造了条件，可选取合适的再热压力。采用一次再热可使热效率提高2％～5％。Ts65431b蒸汽再热循环的热效率再热循环本身不一定提高循环热效率，热效率蒸汽再热循环的实践再热压力pb=pa(0.2~0.3)p1p1<10MPa，一般不采用再热。常见10、12.5、20、30万机组，p1>13.5MPa，一次再热。超临界机组，t1>600℃，p1>25MPa，二次再热。蒸汽再热循环的实践再热压力pb=pa(0.2~蒸汽再热循环的定量计算Ts65431b吸热量：放热量：净功（忽略泵功）：热效率：蒸汽再热循环的定量计算Ts65431b吸热量：放热量：净功（热电联产(供)循环用发电厂汽轮机后的乏汽的余热来满足低热用户的需要。原因：乏汽的能量数量多，但由于压力和温度低，可用能很少，无法得到充分的利用。生活和生产中需要耗费大量燃料以产生大量温度不太高的热能。热电联供将二者结合起来，一方面产生动力，另一方面提供低品位的热能。由此节约的能量比因动力循环效率下降而损失的能量多，综合节能效果非常显著。热电联产(供)循环用发电厂汽轮机后的乏汽的余热来满足低热用户热电联产(供)循环最简单的热电联产(供)循环是采用背压式汽轮机。背压式机组(背压>0.1MPa)热用户为什么要用换热器而不直接用热力循环的水？背压式缺点：热电互相影响供热参数单一热电联产(供)循环最简单的热电联产(供)循环是采用背压式汽轮热电联产(供)循环抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供应比例，以满足不同用户的需要。热电联产(供)循环抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供热电联产(供)循环

热电联产(供)循环的经济性评价只采用热效率显然不够全面

能量利用系数但未考虑热和电的品位不同

应采用

Ex经济学评价

热电联产、集中供热是发展方向，经济环保热电联产(供)循环热电联产(供)循环的经济性评价只采用热整体煤气化联合循环发电（IGCC）IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。整体煤气化联合循环发电（IGCC）IGCC技术把高效的燃气-整体煤气化联合循环发电（IGCC）整体煤气化联合循环发电（IGCC）整体煤气化联合循环发电（IGCC）优点：效率高：在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。污染低：污染物排放量仅为常规燃煤电站的1/10，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右（目前国家二氧化硫为1200mg／Nm3），脱硫效率可达99%。氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，利于环境保护。缺点：投资较高，以大规模为佳；要求技术先进；厂用电较多。整体煤气化联合循环发电（IGCC）优点：增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC）增压流化床燃烧（PFBC）技术从原理上基本同常压流化床燃烧（AFBC）大体一致。采用增压（6～20个大气压）燃烧后，燃烧效率和脱硫效率得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改善了传热效率，锅炉容积紧凑。除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的增压烟气，经高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高，目前可比相同蒸汽参数的单蒸汽循环发电提高3～4％。因此，采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发电效率，并能减少由于燃煤对环境的污染。增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC）增压流化床燃烧（PFB增压流化床燃烧联合循环发电（APFBC）增压流化床燃烧联合循环发电（APFBC）增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC-CC）东南大学最新科技成果——增压流化床联合循环发电技术增压流化床燃烧联合循环发电（PFBC-CC）东南大学最新科技§6-2制冷循环§6-2制冷循环广义热泵循环高温环境低温环境广义热泵循环高温环境低温环境制冷循环--逆向循环1423T1T2Ts在一定的热源温度下，需要怎样来组织制冷机的工作循环，使获得单位冷量所消耗的能量为最小，这是制冷技术中一个很重要的问题。

制冷循环--逆向循环1423T1T2Ts在一定的热源温度下，制冷循环的计算内容1423T2TsT0制冷量q2耗净功w0

制冷量

循环放热量

循环耗净功

制冷系数性能系数制冷循环的计算内容1423T2TsT0制冷量q2耗净功w0制冷的应用空气调节：空调装置冷源冷藏运输：冷藏船、冷藏集装箱专门用途：

渔船、海上作业船、军舰等

伙食冷藏：延长食品储存时间，保证质量当冷冻温度大于100K，称普通冷冻；小于100K称深度冷冻。用途：冷却、冷冻、冷藏。制冷的应用空气调节：空调装置冷源冷藏运输：冷藏船、冷制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量(kJ/s)。商业上常用冷吨来表示。1冷吨：1吨0℃饱和水在24小时内被冷冻到0℃的冰所需冷量。水的凝结（熔化）热r=334kJ/kg1冷吨=3.86kJ/s1美国冷吨=3.517kJ/s制冷能力和冷吨生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小。制冷的方法冰、干冰、机械制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷

吸附式制冷机械制冷蒸发制冷气体膨胀制冷半导体制冷涡流管制冷绝热放气制冷绝热退磁制冷化学方法制冷制冷的方法冰、干冰、机械制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射半导体制冷NNPP吸热(冷面)放热(热面)(低温)(高温)半导体制冷NNPP吸热(冷面)放热(热面)(低温)(高温)空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环压气机膨胀机冷却器冷藏室

在TL温度下冷介质q1q2winwout4123组成与过程描述：空气压缩制冷循环压气机膨胀机冷却器冷藏室在TL温度下q1空气压缩制冷循环1234TsT3T11234pvp-v图T-s图空气压缩制冷循环1234TsT3T11234pvp-v图T-空气压缩制冷循环计算1.循环制冷量（制冷剂从低温热源吸收的热量）1234TsT0T22.制冷剂放给高温热源的热量3.制冷循环消耗的净功空气压缩制冷循环计算1.循环制冷量（制冷剂从低温热源吸收的热空气压缩制冷循环计算4.制冷系数空气压缩制冷循环计算4.制冷系数空气压缩制冷循环特点优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。缺点：

1.无法实现T

，<C2.q2=cp(T1-T4)，空气cp很小，(T1-T4)不能太大，q2

很小。若(T1-T4)3.活塞式流量m小，制冷量Q2=m

q2小。使用叶轮式，再回热则可用。空气压缩制冷循环特点优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。增压比对制冷系数的影响44”4’12’2”233”3’TsT3T1T0相同大气温度和冷藏室温度范围内的卡诺逆循环的制冷系数为：与比较，可知在相同温度范围内，卡诺逆循环的制冷系数最大。增压比对制冷系数的影响44”4’12’2”233”3’TsT回热空气压缩制冷循环装置系统图膨胀机压缩机184回热器765q1q2冷却器蒸发器冷库回热空气压缩制冷循环装置系统图膨胀机压缩机184回热器765回热空气压缩制冷循环T-s图12344’4”8756’62'TT2T1Ts回热空气压缩制冷循环T-s图12344’4”8756’62'回热空气压缩制冷循环计算123487562'TT2T1Ts制冷量放热量耗净功制冷系数理论循环5-6-8-4-5制冷量放热量耗净功制冷系数实际循环3、有回热与无回热两循环的比较①理论循环的比较②实际循环的比较制冷系数制冷量回热空气压缩制冷循环计算123487562'TT2T1Ts制回热循环的优点（1）同样制冷系数下，增压比下降，这为采用大流量的叶轮式压气机和膨胀机提供可能；（2）增压比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小。回热循环的优点（1）同样制冷系数下，增压比下降，这为采用大流压缩蒸汽制冷循环压缩蒸汽制冷循环逆向Carnot循环蒸发器冷凝器膨胀机q0q2压缩机1234T1T2TS1234逆向Carnot循环蒸发器冷凝器膨胀机q0q2压缩机1234压缩蒸汽制冷循环原理压缩机膨胀阀1234冷凝器

蒸发器q2q1汽-水分离器压缩蒸汽制冷循环原理压缩机膨胀阀1234冷凝器蒸发器压缩蒸汽制冷循环T-S图2’1’T32T1T2144’sdba2’4’1’压缩蒸汽制冷循环T-S图2’1’T32T1T2144’sd压缩蒸气制冷循环分析两个等压，热与功均与焓有关

lnp-h图压缩蒸气制冷循环分析两个等压，热与功均与焓有关lnp-h图实际压缩蒸气制冷循环过程采用过冷措施：如回热。实际压缩蒸气制冷循环过程采用过冷措施：如回热。两级压缩式制冷循环的流程图两级压缩式制冷循环的流程图制冷剂制冷剂是制冷机（包括电冰箱）用来实现能量转换的工作物质，又称制冷工质。制冷剂的分类根据制冷剂化学成份及组成可分为四类，即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂系列和混合共沸溶液。根据蒸发温度的高低，制冷剂可分为三大类:高温低压制冷剂_水、盐水溶液：适用于0℃以上的制冷循环，被广泛用于空调装置。中温中压制冷剂_氯化钠、氯化钙的水溶液：用于5～-50℃制冷装置中。低温高压制冷剂_R11、三氯乙烯：适用于低于-50℃的制冷装置。制冷剂制冷剂是制冷机（包括电冰箱）用来实现能量转换的工作物质选用制冷剂的基本原则1.安全性2.热力学特性:①蒸发潜热要大。②临界温度要高于环境温度。③凝固点要低。④操作压力要合适。⑤制冷剂的导热系数和放热系数要高。3.其它要求