华东理工大学East China University of Science And Technology

工程热力学鲁锡兰

华东理工大学资源与环境工程学院

第一章 基本概念

1. 系统、边界与外界2. 闭口系统与开口系统3. 绝热系统与孤立系统4. 系统的内部状况 ①均匀系与非均匀系 ②单相系与复杂相系 ③单元系与多元系

第一节 热力系统

1. 状态与状态参数2. 基本状态参数 ① 温度 ② 压力 ③ 比容与密度3. 强度性参数与广延性参数

第二节 工质的热力状况及其基本状况参数

1. 平衡状态2. 状态公理 ▲▲确定纯物质系统平衡 状态的独立参数 =n+1

3. 状态方程 F(v,T,P)=0

第三节 平衡状态、状态公理及状态方程

1. 准静态过程

2.可逆过程

3.可逆过程的膨胀功 (容积功 )

4.可逆过程的热量

第四节 准静态过程与可逆过程

第五节 热力循环

1. 正循环0

1t

w

q

2. 逆循环2

10

12

0

q

w

q

w

第二章 气体的性质

1. 理想气体与实际气体2. 理想气体状态方程 Pv=RT

PV=mRT

3. 气体常数与通用气体常数 R=R0/M

第一节 理想气体状态方程

第二节 实际气体状态方程式

1. 范德瓦尔方程

2

aP v b RT

v

2.R-k 方程

0.5

RT aP

v b v v b T

3. 实际气体的通用状态方程

, ,r r c

Pv zRT

z f T P Z

第三节 理想气体的比热

①定义 :

0limT

q qc

T dT

②分类 :A. 按物理量单位分为 :

a. 质量比热 , 符号 c, (kJ/kg.K)

b. 容积比热 , 符号 c’, (kJ/m3.K)

c. 摩尔比热 , 符号 Mc, (kJ/kmot.K)

三者关系 : c’= Mc/22.4=cρ0

B. 按过程分类 :cP 和 cV

1. 比热的定义和分类

2.cP 和 cV 与梅耶公式的关系P V

P

V

c c R

cK

c

对于理想气体 , cP=f(T), cV=f(T)

3. 定值比热、真实比热与平均比热

第四节 混合气体的性质

1. 混合气体的分压和分容定律2. 混合气体的成分表示方法及换算3. 混合气体的折合分子量与气体常数4. 混合气体的比热

第三章 热力学第一定律

本章要点 :

能量守恒 , 能量是可以转换的 .

能量守恒定律 : 系统收入能量 - 支出能量 = 系统储存能增量

第一节 系统储存能

1. 内能： 在热力学中只考虑内动能和内位能 ,

不考虑化学反应、核裂变 理想气体： u=f(T)

2. 外储存能： ①宏观动能： Ek=1/2mc2

②重力位能： Ep=mgz3. 系统的总储存能 E=U+Ek+Ep

系统储存能 :内储存能、外储存能

第二节 系统与外界传递的能量

1. 热量2. 功量 ①膨胀功 (W) ； ②轴功 (Ws)

3. 随物质流传递的能量 ①流动工质本身具有的储存能 (E)

②流动功 ( 也称推动功 ) ，符号为 Wf

第三节 闭口系统能量方程

1. 闭口系统能量方程表达式Q W U

2. 热力学第一定律在循环过程中的应用q w

不消耗能量而连续作功的所谓第一类永动机是不可能实现的。

3. 理想气体内能变化计算Vdu c dT

例 1. 1kg 空气从 0.1MPa,

100℃变化到 0.5MPa 、 1000 ℃，求△ u 和△ h

( 设为理想气体 )

①用定比热 ②用平均比热

例 2. 一闭口系统经历了一个由四个过程 组成的循环，试填充表中所缺数据， 并判断是正循环？逆循环？

过程 Q(kJ) W(kJ) △E(kJ)

1-2 1100 0 ?

2-3 0 100 ?

3-4 -950 0 ?

4-1 0 ? ?

例 3. 有一绝热刚性容器，有隔板将它 分成 A 、 B 两部分，开始时， A中

盛有 TA=300K ， PA=0.1MPa,

VA=0.5m3的空气； B 中盛有 TB=350K ， PB=0.5MPa,VB=0.2m3

的空气。求打开隔板后两容器 达到平衡时的温度和压力。

第四节 开口系统能量方程

1. 稳定的开口系统 ( 举例 )

2. 不稳定的开口系统 ( 举例 )

3. 开系能量方程式的推导4. 开系能量方程式

2 2 2 2 1 1 1 1

1 1

2 2 s cVQ h c gz m h c gz m W dE

例 1. 有一橡皮袋 P1=0.8MPa,

t1=27℃空气， V1=8m3,

由于洩漏，球内气体压力 降到 P2=0.75MPa, 温度不变， 称重后少了 10kg ，求 Q 。 解：怎样取系统？

第五节 开口系统稳态稳流能量方程

1. 稳态稳流能量方程表达式 ① ② 能量方程： 或 对于单位工质：

1 2 ......m m m

0cVdE

2 22 1 2 1 2 1

1

2 sQ h h c c g z z m W 2 2

2 1 2 1 2 1

1

2 sQ h h c c g z z m W 21

2 sq h c g z W

2. 技术功2

2

1

21

2

t s

t s

W c g z W

W dc gdz W

引入技术功后，能量方程表达式可写成：t

t

q h W

q dh W

可逆过程： tW vdP 推导

例 2. 空气在某压气机中被压缩，压缩前空气 的参数是 P1=100kPa,v1=0.845m3/kg, 压 缩后的参数 P2=800kPa,v2=0.175m3/kg 。 设在压缩过程中每 kg 空气的内能增加 150kJ, 同时向外界放出热量 50kJ ，压气 机每 min 生产压缩空气 10kg 。试求： (1) 压缩过程中对每 kg 气体所作的压缩功； (2) 每生产 1kg 压缩空气所需的轴功； (3) 带动此压气机要用多大功率的电动机？

第六节 稳定稳流能量方程的应用

1. 动力机

2 22 1 2 1 2 1

2 1

2 22 1

1

20

10

20

sq h h c c g z z W

g z z

c c

q

得：1 2sW h h

2. 压气机2

2

1

20

10

20

sq h c g z W

g z

c

q

得：2 1sW h h

3. 热交换器2

2

1

20

0

10

2

s

s

q h c g z W

W

g z

c

得：2 1q h h

4.喷管21

20

0

0

s

s

q h c g z W

W

g z

q

2 22 1 2 1

1

2c c h h

得：

例 1.供暖用风机连同加热器 ,把温度为 t1=0℃ 的冷空气加热到温度为 t3=250 ,℃ 然后 送入建筑物的风道内 ,送风量为 0.56kg/s, 风机轴上的输入功率为 1kW, 设整个装 置与外界绝热 . 试计算 :

(1)风机出口处空气温度 t2; (2) 空气在加热器中的吸热量 ; (3)若加热器中有阻力 , 空气通过它时产 生不可逆的摩擦扰动并带来压力降

落 , 以上计算结果是否正确 ?

第四章 理想气体的热力过程及气体压缩

本章要点 : ①研究对象为理想气体的等容、等压、等温、等熵及多变过程

②基础：理想气体状态方程，能量守恒定律

③掌握各热力过程的过程方程、状态参数变化值的计算、功量和热量的计算、在 P-v 和 T-S图上直观表示各热力过程

④掌握压气机的工作原理和理论压缩轴功的计算

第一节 理想气体的热力过程

1.Pvn=const

( 多方过程或多变过程 )普遍式 n=0 为等压过程 n=1 为等温过程 n=k 为等熵过程 n=±∞ 为等容过程 n=n 为多变过程

2. 重点讨论内容： 各热力过程的过程特征、过程方程、 P-V图、T-S图、△ u 、 △ h 、 △S 、 W 、 Wt、 q 的计算

3. 关于多变过程

1 1 2 2

2 1

1 2

ln

ln

n

n n

PV const

PV PV

P Pn

V V

①多变指数 n如何求取？

②多变过程热量 qn 计算

2 1 1 2

2 1 2 1

1

1

n V v

V n

q u W

Rq c T W c T T T T

nn k

c T T c T Tn

4. 在 P-v图或 T-S图上确定过程量的变化。

①在 P-v图上可直观看出 P 、v 的变化，而在 T-S图上如何判断？

②在 T-S图上可直观看出 T 、S 的变化，能直观判断过程是放热或吸热，而在 P-v图上将如何判断？

例 1

如图所示：

求△ uab 、 △ uac哪个大？

例 2. 将 P-v图表示的循环，表示在 T-S

图上，图中 2-3 ， 5-1 为定容过程； 1-2 ， 4-5 为定熵过程， 3-4 为定压 过程 ( 作定性分析 ) 。

例 3.封闭气缸中 P1=8MPa,

t1=1300 ,℃ 可逆多变 膨胀过程 P2=0.4MPa,

t2=400 ,R=0.287kJ/kg.K,℃ 比热 cV=0.716kJ/kg.K ，求 q

例 4.(综合题 )

有 1kg 空气，初始状态为 P1=0.5MPa,

t1=150 ,℃ 进行下列过程 : (1) 可逆绝热膨胀到 P2=0.1MPa; (2) 不可逆绝热膨胀到 P2=0.1MPa,T2=300K; (3) 可逆等温膨胀到 P2=0.1MPa; (4) 可逆多变膨胀到 P2=0.1MPa ，多变指数 n=2; 试求出上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并 将各过程的相对位置画在同一 P-v图和 T-S图上。

第二节 压气机的热力过程

★压气机的应用举例★压气机的分类①按工作原理分成两大类： a.活塞式 b.叶轮式

②按气体压头分： 通风机 (<115kPa)

鼓风机 (115-350kPa)

压气机 (>350kPa)

1. 单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量计算①单级活塞式压气机，其工作原理分为三个阶段： 吸气过程 压缩过程 排气过程②理论压气过程的条件 (假设 ) a. 不存在余隙； b. 压缩过程是可逆的； c. 气体流过进、排气阀时没有阻力损失③理论压气轴功的计算 ( 板书 )

2.余隙容积 ①为何存在余隙 a.进、排气阀安装； b. 公差配合需要； c. 热胀冷缩的需要； ②余隙对生产量的影响 a.余隙的百分比

b. 容积效率

③讨论影响容积效率的影响因素

3

1 3

100%V

cV V

1

1 4 2

1 3 1

1 1n

V

V V Pc

V V P

3.余隙对理论压气轴功的影响 (讨论 )

4. 多级压缩及中间冷却5.级间压力的确定

例 1. 空气，三级压缩，从 0.1MPa,20℃ 压缩到 12.5MPa,假定进入每级气 缸时空气温度相等，各级多变指 数 n=1.3 ， m=120kg/h 。 求：① β1 ， β2 ， β3

②各级排气温度及 压气机最小功率 ③假如单级压缩， 则出口气体温度及功率

第五章 热力学第二定律

本章要点： 1. 过程进行的方向和条件 2. 第二定律的表述方法 3.熵方程 ( 第二定律数学表达式 )

4. 和 的概念

第一节 热力学第二定律

1.自发过程不可逆 ( 举例 ) ①热量从高温 低温 ②摩擦发热，机械能 热能

③自由膨胀 ④电 热

2. 第二定律的表述方法 ①克劳修斯说法 ( 从热量传递方向性 )

不可能把热量从低温物体传到高温 物体而不引起其他变化。 ②开尔文—普朗克表述 ( 从热能和机 械能转换 )

不可能制造只从一个热源取热使 之完全变成机械能而不引起其他 变化的循环发动机 ( 第二类永动机 )

第二节 卡诺循环和卡诺定理

1.卡诺循环 P-v图 ;T-S图 ;卡诺循环的热效率分析

2. 逆卡诺循环 P-V图 ;T-s图 ;制冷系数分析 ;供热系数分析

制冷系数：

供热系数：

2 21,

0 1 2c

q T

W T T

1 12,

0 1 2c

q T

W T T

0 2

1 1

1W T

q T t, c

3.卡诺定理 解决两个问题： a. 可逆与不可逆循环 b.卡诺循环的经济性指标与工质无关 (1) 所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高；

(2) 在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机，起热效率均相等。

2,

1

1t c

T

T

例：某项专利申请书上提出一种热机， 它从 167℃的热源吸热向 7℃的冷源排 热。热机每接受 1000kJ 热量，能发出 0.12kW.h-1的电力，请问制定专利局是 否应接受申请。

第三节 熵和第二定律数学表达式

1.克劳修斯积分式 根据卡诺定理的推论，所有热机循环应服从下列关系。

如取：吸热 q1为正，放热 q2为负 则：

对于多热源：

2 2

1 1

1 1t

q T

q T 可逆时取等号

1 2

1 2

0 0q q q

T T T 或

1 2

1 1 2

0 0n

i

q q qq T

T T T

或 注意： 和

2.熵是状态参数 据上述，对任意可逆循环 1-A-2-B-1

状态参数：2

2 1 1re re

q qS S S dS

T T

或

如果 1-A-2-B-1 为不可逆循环，其中 1-A-2 为不可逆， 2-B-1 为可逆过程，则克劳修斯积分式

综合得： qdS

T

例：某循环在 700K 的热源和 400K冷源工作， 已知：

4 30 210 , 4 10W kJ Q kJ

求：①判断循环正、逆向？

②可逆、不可逆？

3. 不可逆过程中熵的变化 ①熵流 Sf的意义、分析讨论 ②熵产 Sg 的意义、分析讨论 ③不可逆过程中熵的变化与 Sf

和 Sg 的关系

4.熵方程 ①熵方程的推导 ②闭系的熵方程 ③闭系绝热的熵方程 ④孤立系的熵方程 ⑤稳流开口系熵方程

例 1. 导热良好的气缸内有 0.05kg 空气， P1=0.5MPa,t1=27 , ℃ ①可逆等温膨 胀到 P2=0.1MPa, ②不可逆等温膨 胀到 P2=0.1MPa, 不可逆过程中作的 功是可逆过程中作功的 80% ，分别 求△ S 、 Sf、 Sg(T0=300K) 。

例 2. 判断下列情况的熵变 ①闭口系 ,Q=-15kJ,W=-15kJ( 可逆 , 不可逆 )

△S=?

②稳流开系 ,Q=-15kJ,W=-15kJ( 可逆 , 不可逆 )

△Scv=?

③稳流开系 , Q=-15kJ,W=-15kJ( 可逆 , 不可逆 )

△S12=?

a.+; b.-; c. ±; d.无法判断

5. 系统熵变化的计算小结①气体

②固体及液体

③热源及冷源

④工质循环后熵不变

2 2

1 1

2 2

1 1

2 2

1 1

ln ln

ln ln

ln ln

V

P

P

T VS c RT V

T PS c RT P

V PS c RV P

Q dV PdV

2

1

; ln

VQ c mdT

TQ mcdTdS S mc

T T T

;SQ Q

dS ST T

0dS

第四节 孤立系统熵增原理

1. 孤立系统熵增原理 孤立系统 :

前述 :

即 举例说明 :①传热过程 ( 推导 )

②热能 机械能 ( 推导 )

0, 0Q W

iso

QdS

T

0isodS

2. 孤立系统作功能力的损失

该公式的推导 ( 板书 )

0

0

iso

g

L T S

T S

例 1. 有两个质量均为 100kg, 比热为 1kJ/kg.K,但温度不同的物体 A 和 B,物体 A 的温度 TA=1000K, 物体 B 的温度 TB=500K. 将物体 A 作为热源 ,物体 B 作为冷源 ,使一个可逆热机在物体 A 及物体 B之间进行工作 ,直至该两个物体温度相等为止 . 求其最大作功能力 W0,max,又如两个物体直接接触进行热交换直至热平衡为止 , 求其平衡温度及孤立系统熵增。

例 2. 某热机循环工作于热源 t1=500℃ 及冷源 t2=20℃之间，进行的是一个 a-b-c-d-a 不可逆循环，入图所示。 a-b 为 可逆等温吸热， b-c 为不可逆绝热膨 胀，工质熵增加 0.1kJ/kg.K ， c-d 为可逆

等温放热过程， d-a 为定熵压缩过程。 循环工质为 1kg 空气，热源放热量 q1=1000kJ/kg 。求循环净功及鼓励系统 作功能力损失，并是否符合公式 L=T0 S△ iso。

图 7-1 凝固时体积膨胀的物质的 p-t

图

图 7-2 凝固时体积缩小的物质的 p-t 图

第六章 水蒸汽

图 7-3 水蒸汽定压发生过程示意图　

图 7-4 水蒸气的 p-v图

图 7-5 水蒸气的 T-s图

图 7-6 水蒸气的 T-s图

例 1. 试确定 :

(1) P=0.8MPa, v=0.22m3/kg

(2) P=0.6MPa, t=190℃

(3)P=1MPa, v=179.88 ℃

以上三种情况下是什么样的蒸汽 ?

例 2. 在容积为 85L 的容器中 ,

盛有 0.1kg 的水及 0.7kg 的

干饱和蒸汽 , 求容器中的压力 .

思考题 :

1. 150℃的液态水放在密闭容器内 , 试问其压力范围 ?

2. 刚性容器中湿蒸汽加热时 ,干度增大还是减小 ?

思考题 :

3. 试在 P-v图和 T-S图上表示出下列过程

(1) 过热蒸汽在定压下冷却到刚开始形成液体 ;

(2) x=0.6 的湿饱和蒸汽在定容下加热到x=1;

(3) x=0.5 的湿饱和蒸汽在 200℃下定温加热到体积增加 4.67倍 .

图 7-7 水蒸气的 h-s图

水蒸汽的基本热力过程

1. 要点和重点 :

(1) 能在 h-s图上表示各过程

(2) 确定状态参数

(3) 应用第一及第二定律 , 确定过程热量、功量和内能等 .

2. 基本热力过程

(1) 定压过程

(2) 定容过程

(3) 定温过程

(4) 绝热过程 ( 可逆与不可逆 )

例 3. 将 2kg水盛于容积为 0.2m3

的

抽空了的密闭刚性容器中 ,然

后加热到 200 ,℃ 试求容器中

(1) 压力 ;(2)焓 ;(3)蒸汽的质量

和体积 .

本章要点 (分三部分 ) :

第一部分 : 基本概念及基本公式

第二部分 : 湿空气的焓湿图

第三部分 : 湿空气的过程

第七章 湿空气

1. 湿空气的成分及压力

2. 饱和空气与未饱和空气

3. 湿空气的分子量及气体常数

4. 绝对湿度与相对湿度

第一部分 : 基本概念

图 8-1 湿空气中水蒸气的 p-v图

(5) 含湿量

(6) 饱和度

(7) 湿空气的密度

(8) 焓

(9) 湿球温度

图 8-3 干、湿球温度计

图 8-2 空气的绝热饱和

例 1. 有温度 t=30 ,℃ 相对湿度 φ=60% 的湿

空气 10000m3, 当时的大气压力

B=0.1MPa. 求露点 td 、绝对湿度 ρv 、

含湿量 d 、湿空气的密度 ρ 、干空气

的密度 ρa 、湿空气总焓及湿空气的

质量 m.

图 8-4 湿空气中的 h-d图

第二部分 : 湿空气的焓湿图 (h-d 图 )

要点 : 在 h-d 图上表示

(1) 等焓线与等含湿量线

(2) 等温线

(3) 等相对湿度线

(4) 水蒸汽分压力线

(5) 热湿比

图 8-5 h-d图四个区域的特征

例 2. 2m3,30 ,1bar℃ 的湿空气 中含有的 40g 的水蒸汽 ,

求 (1) 湿空气的相对湿度 (2) 湿空气的密度

例３．要求房间空气的状态保持为 t2=20℃，

φ2=50%. 设房间内有工 作人员 10 人在轻度

劳动，每人每 小时散热量为 530kJ/h, 散湿量

为 80g/h. 经计算围护结构与设备进入房间的

热量为 4700kJ/h, 散湿量为 1.2kg/h.实际送入

房间的空气温度 t1 ＝ 12℃ ．试确定送风

点的状态参数，求每小时送入室内的湿

空气质量．当时大气压力Ｂ＝ 1013×102Pa

第三部分 : 湿空气的基本热力过程　

一、加热过程 (等 d过程 )

二、冷却过程 (等湿或析湿冷却 )

三、绝热加湿过程 (等 h过程 )

四、定温加湿过程

五、湿空气的混合

六、冷却塔中的热湿交换过程

图 8-6 冷却塔示意图

例１．二股气流

　　　第一股来自冷却盘管 t=10 , ℃ φ ＝ 100 ％，第二股 ( 户外 )38℃， φ=30 ％，户外空气２ 0％（户外空气占冷空气２０％） , 求 φ ３

例 2. t1=20,φ1=60% 空气在加热器加热

到 t2=50 ，进干燥器，流出干燥器时

t3=37.7,P=0.1MPa( 假定干燥器是一个

等焓过程，即绝热加湿过程 ) ，求：

① φ3= ？②每蒸发１ kg 水分，需 ma

干空气？③ ma=5000kg/h 时，Ｑ加热

＝？

第八章 气体和蒸汽的流动一、绝热流动的基本方程

1. 稳态稳流

2. 连续性方程

3. 绝热稳定流动能量方程

4. 定熵过程方程式

5. 音速与马赫数

1. 稳态稳流

速度场： C ＝ C (x, y, z, τ) 温度场： t = t (x, y, z, τ)稳态稳流 C ＝ C (x, y, z) 稳态稳流 t = t (x, y, z )一维 C ＝ C ( x ) 一维 t = t ( x )

二、促使流速改变的条件

1. 力学条件 (dC/C dP/P)(∝ 内部条件 )

-dp/p = KM2 dc/c

2. 几何条件 (dC/C df/f)(∝ 外部条件 )

df/f = (M2 – 1) dC/C

图 9-1 喷管中各参数沿轴向变化的示意图

三、喷管计算

１、定熵滞止参数

２、气体的流速计算

３、临界压力比及临界流速

４、流量的计算及分析 ( 气体和水蒸汽 )

５、喷管设计计算 ( 确定喷管外型及截面积 )

图 9-2 质量流量随压力比的变化

例 1. 有一气柜 , 氢气 , P1=4.9MPa,

t1=100℃,氢气流经一渐缩喷管 .

① 流入背压为 3.9MPa 的空间

②背压为 0.1MPa,

已知 Cp=14.32kJ/kg, f2=20mm2,

求 C2, m

例 2. 如图所示 , 气体充分膨胀 ,P1=0.65MPa,

T1=350K (air),fx=2.6×10-3m2, Mx=0.6,

Pb=0.30MPa, β=0.528 。求 : f2=?

1

1

x

x

2

2

四、扩压管

要点：

气体在扩压管中的定熵流动过程正好是喷管的反过程，有关喷管定熵流动的基本关系式，管道截面变化规律的关系式，均适用于扩压管。

例：空气流经某扩压管，已知进口状态

P1=0.1MPa,T1=300K,C1=500m/s. 在扩

压管中定熵压缩，出口处的气流速度

C2=50m/s.问应采用什么形式的扩压

管，并求出口压力 .如流经扩压管的

质量流量 m=1kg/s，计算扩压管各处

的截面积 .

五、具有摩擦的流动

摩阻对流速的影响 :

①速度系数

②喷管效率

③动能损失

例：某种理想气体 Cp=1.159kJ/(kg.K),

R=0.3183kJ/(kg.K), P1=0.6MPa, t1=800℃ , 流经一收缩喷管而进入压力为 0.2MPa 的空间， f2=2400mm2, C1=100m/s. 求：

①等熵流动 C2 ， m

②φ=0.92, C2 及 m,

③如果环境温度为 27℃，试问作功

能力损失。

六、绝热节流

节流概念：

气体在管道中流过突然缩小的截面，如阀门或孔口等，而又未及与外界进行热量交换的过程称为绝热节流，或简称节流。

图 9-3 绝热节流前后参数变化

图 9-4 气体绝热节流过程

图 9-5 水蒸汽绝热节流过程

j

h

T

p

① dT ＜ 0, j ＞ 0, 冷效应

② dT=0, j =0, 零效应 ③ dT ＞ 0, j ＜ 0, 热效应

第九章 动力循环一、朗肯循环

1 、装置与流程

2 、朗肯循环能量分析及热效率

3 、提高朗肯循环热效率的基本途径

( 蒸汽动力基本循环 )

图 10-1(a) 朗肯循环工作原理图

图 10-1(b) 朗肯循环 p-v图

图 10-1(c) 朗肯循环 T-s图

图 10-1d 朗肯循环 h-s图

图 10-2 平均吸热温度

图 10-3 提高初压的 T-s图

图 10-4 提高初温的 T-s图

图 10-5 降低放热温度的 T-s图

二、回热循环与再热循环

1 、回热循环

2 、再热循环

(a) 工作原理图 (b) T-s图图 10-6 汽回热循环图

(a) 工作原理图 (b) T-s图图 10-7 再热循环图

例 1. 设有以蒸汽为工质的回热循环，蒸汽进入汽轮机的

参数为 10MPa 、 550 ，在 5kPa下排入凝汽器。蒸汽

在 0.8MPa 和 0.2MPa下抽出，分别去两个混合式给水

回热器加热给水，给水离开每个回热器的温度为抽

汽压力下的饱和温度。在凝汽器及每个回热器之后

都有水泵将工质压力提高至所需值。求 :

(1)抽汽率 а1 和 а2 ；

(2) 循环功量及热效率；

(3) 与相同参数的朗肯循环小比较。

三、热电循环

1 、背压式热电循环

2 、调节抽汽式热电循环

(a) 工作原理图 (b) T-s图图 10-8 背压式热电循环图

图 10-9 调节抽汽式热电循环

四、内燃机循环

1 、定容加热循环

2 、定压加热循环

图 10-10 四冲程内燃机定容加热循环图(a) 实际工作原理

图(b) p-v图 (c) T-s

图

(a) 示功图 (b) p-v图 (c) T-s图图 10-11 定压加热循环图

例 : 有一定压加热理想循环 ε=20,

作功冲程 4% 为定压加热过程 ,

压缩冲程初始 P1=100kPa,

t1=20, 求 :

① 每一点状态点的 P, t, v

②ηt

五、燃气轮机

图 10-12 燃气轮机装置理论循环

例：燃气轮机进气参数为 P1=0.1MPa,

t1=17℃ , β=8, 工质定压吸热终了温

度 t3=600℃，设 Cp=1.02kJ/(kg.K),

K=1.41, 求循环热效率，压气机消

耗的功及燃气轮机装置的轴功。

第十章 制冷循环一、空气压缩制冷循环

1 、制冷循环

2 、制冷系数

图 11-1 空气压缩式致冷循环(a) 工作原理图

(b) p-v图 (c) T-s图图 11-1 空气压缩式致冷循环

例 1. 空气压缩式制冷装置吸入的空气

P1=0.1MPa, t1=27℃ , 定熵压缩至

P2=0.5MPa, 经冷却后温度降为

32℃。试计算该制冷循环的制冷

量，压缩机所消耗的功

和制冷系数。

(a) 工作原理图 (b) T-s图图 11-2 蒸气压缩式致冷循环

图

二、蒸汽压缩制冷循环

1 、实际压缩式制冷循环

2 、制冷循环能量分析及制冷系数

例 2. 某制冷机以氨 (NH3) 为制冷剂，

冷凝温度为 38℃，蒸发温度为

-10℃，冷负荷为 100×104kJ/h,

试求压缩机功率、制冷剂流量

及制冷系数。

3 、影响制冷系数的主要因素

①制冷温度

②蒸发温度

图 11-3 冷凝温度对致冷系数的影响

图 11-4 蒸发温度对致冷系数的影响

4 、制冷剂的热力学性质

①在大气压力下，制冷剂的沸点要低，一般应低于零下 10℃ 。

②对应于蒸发温度的饱和压力不应过低。

③在工作温度范围内，汽化潜热要大。

④液体比热要小。

⑤临界温度应远高于环境温度。

⑥无环境污染等。

图 11-5 热泵工作原理图

三、热泵

例：一热泵功率为 10kW ，从温度

-13℃的周围环境向用户供

热，若用户要求供热温度为

95℃，如热泵按逆卡诺循环

工作求供热量。

图 11-6 蒸气喷射致冷循环工作原理图

四、蒸汽喷射制冷循环

图 11-7 吸收式致冷原理图

五、吸收式制冷循环

图 11-8 过冷温度对致冷系数的影响

图 11-9 节流过程引起的功和致冷量的损失

谢 谢！