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第八章 湿空气的性质
本章学习内容1研究气体流动过程中2研究影响气体在管内流的气流速度变化能量转换状态参数变化的规律系统的外部条件管道截面积的变化
基本知识点1.理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度3.熟练使用湿空气的焓湿图。4.掌握湿空气的基本热力过程的计算和分析。2.干球温度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义。
湿空气＝（干空气＋水蒸气）空调、通风、烘干、冷却塔、储存§8-1湿空气的性质湿空气与一般理想混合气体的最大区别水蒸气的含量是变量!!分压低理想混合气体
冷却塔照片
饱和蒸汽1、未饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气过热蒸汽水蒸气干空气＋过热水蒸气pvtw>td
§8-4湿空气的焓湿图与热湿比湿空气的参数很多，有多少独立的变量根据相律组元数2pb,h,d焓湿图相数1固定pb=0.1MPa
焓湿图的结构d=0干空气dh2、h线1、d线h与t很接近人为将h旋转135度h135度
焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线h等干球温度线t
焓湿图的结构dh是一组向上凸的线h等相对湿度线t4、线饱和线上部未饱和线下部无意义干空气d=0
焓湿图的结构dhht4、线ts=99.63oCd
焓湿图的结构dhht5、线d
焓湿图的结构dhht6、露点tdpv下饱和湿空气td
焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw绝热饱和温度tdtwt
湿球温度与绝热饱和温度d112mfTs12热力学第一定律
焓湿图的结构dhht8、热湿比h-d图上为直线ⅣⅠⅡⅢⅠ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ:角系数：过程方向与特征
焓湿图的结构dhht8、热湿比12已知初态1过程斜率已知可确定终态
焓湿图的结构dhht不同的pb不同的h-d图
§8-5湿空气的基本热力过程一、单纯加热或冷却过程d不变12qdh122’加热12放热12’hh
二、冷却去湿过程qdh122’34d1h1d4h4d1-d4h水
三、绝热加湿过程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2向空气中喷水，汽化潜热来自空气本身，t蒸发冷却过程dt
四、加热加湿过程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2qh2h1设t不变12设不变133h3
五、绝热混合过程空调工程常用方法d1d2ma2ma1ma3d3
五、绝热混合过程dh12h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1ma2
第九章气体和蒸汽的流动
本章学习内容1研究气体流动过程中2研究影响气体在管内流的气流速度变化能量转换状态参数变化的规律系统的外部条件管道截面积的变化
§9-1绝热流动的基本方程一概念稳态稳流(稳定流动)状态不随时间变化恒定的流量二几个基本方程连续性方程绝热稳定流动能量方程定熵过程方程
(1)连续性方程const由稳态稳流特点适用于任何工质可逆和不可逆过程截面面积气流速度气体比容
(2)绝热稳定流动能量方程适用于任何工质可逆和不可逆过程注：增速以降低本身储能为代价
(3)定熵过程方程式=const可逆绝热过程方程式适用条件:(1)理想气体(2)定比热(3)可逆微分注意:变比热时K取过程范围内的平均值
三音速与马赫数微小扰动在流体中的传播速度压力波的传播过程可作定熵过程处理(1)音速定义式:定熵过程理想气体只随绝对温度而变
(2)马赫数流速当地音速定义式M>1超音速M=1临界音速M<1亚音速312三种音速
§9-2定熵流动的基本特性一、气体流速变化与状态参数间的关系由定熵过程dh=vdp得dc>0dp<0由此可见导致dc<0dp>0导致喷管中的流动特性扩压管中的流动特性
二、管道截面变化的规律连续性方程可逆绝热过程方程管道截面变化气流速度变化注:扩压管dc<0,故不同音速下的形状与喷管相反M<1M>1M<1M>1df<0渐缩df>0渐扩df<0df>0渐缩渐扩喷管dc>0M=1df=0临界截面
喷管和扩压管流速变化与截面变化的关系流动状态管道种类管道形状M<1M>1dc>0dc<0喷管dp<012M<1渐缩渐扩扩喷管M<1转M>1渐缩渐扩扩压管M>1转M<112M>1M=1M<1M>1扩压管dp>012121212M=1
§9-3喷管中流速及流量计算一定熵滞止参数将具有一定速度的气流在定熵条件下扩压，使其流速降低为零时的参数定义：参数表达式下角标为0的是定熵滞止参数下角标为1的是进口参数
二、喷管的出口流速由绝热稳定流动能量方程对理想气体对实际气体
三、临界压力比及临界流速(1)临界压力比代入出口流速方程临界流速表达式定熵过程方程式：临界压力进口压力特别的对双原子气体：
四、流量与临界流量一般通过计算最小截面的质量流量由连续性方程知，各个截面的质量流量相等（1）渐缩喷管的质量流量计算12理想气体的定熵流动出口截面质量流量注意的取值
（2）渐缩渐扩喷管的流量计算m0cba1.0正常工作时M=
五、喷管的计算1喷管的设计计算已知1)当即采用渐缩喷管。2）当即采用缩扩喷管。出发点：
（2）渐缩喷管的校和计算已知1)当即2）当即喷管的最大流量kg/s
§9-4扩压管定熵流动的基本关系式和管道截面变化规律的关系式相同扩压管是在已知进口参数进口速度和出口速度的情况下计算出口压力扩压管与喷管的区别与联系注:动能损失得越多压力增加得越多
扩压管的扩压比概念定义式进口压力出口压力由能量方程得则定熵过程
§9-5具有摩擦的流动定义式实际出口速度定熵过程出口速度大致在0.94至0.98之间速度系数喷管效率消耗一部分功一般在0.9至0.95之间
§9-6绝热节流定义：气体在管道中流过突然缩小的截面，而又未及与外界进行热量交换的过程特点：绝热节流过程前后的焓相等，但整个过程绝不是等焓过程。流体在通过缩孔时动能增加，压力下降并产生强烈扰动和摩擦。扰动和摩擦的不可逆性，导致整个过程的不可逆性。在缩孔附近，流速，焓不可逆性：
绝热节流前后参数的变化(1)对理想气体12chp温度不变压力下降比容增加熵增加焓不变注:理想气体的焓是温度的单值函数
(2)对实际气体节流前后焓不变,温度不一定不变绝热节流温度效应温度效应只与气体的性质有关,与其状态无关热效应零效应冷效应温度降低温度不变温度升高
绝热节流系数（焦尔－汤姆逊系数）定义式物性参数反映与理想气体的偏差焓的热力学微分方程式绝热节流过程中焓变为零<0>0=0产生热效应产生冷效应产生零效应
第十章动力循环
本章基本要求熟练掌握水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径。
本章重点1。熟悉朗肯循环图示与计算2、朗肯循环与卡诺循环3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响4、再热、回热原理及计算
动力循环研究目的和分类动力循环：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按工质气体动力循环：内燃机蒸汽动力循环：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研究目的：合理安排循环，提高热效率
水蒸气：火力发电、核电低沸点工质：氨、氟里昂太阳能、余热、地热发电动力循环：以获得功为目的
热机：将热能转换为机械能的 设备。 热机的工作循环称为动力循环。动力循环：蒸汽动力循环燃气动力循环
四个主要装置：锅炉汽轮机凝汽器给水泵§10-1朗肯循环水蒸气动力循环系统锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器
水蒸气动力循环系统的简化锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器郎肯循环1234简化（理想化）：12汽轮机s膨胀23凝汽器p放热34给水泵s压缩41锅炉p吸热
1342pv郎肯循环pv图12汽轮机s膨胀23凝汽器p放热34给水泵s压缩41锅炉p吸热
4321Tshs1324郎肯循环Ts和hs图12汽轮机s膨胀23凝汽器p放热34给水泵s压缩41锅炉p吸热
hs1324郎肯循环功和热的计算汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：
hs1324郎肯循环热效率的计算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功
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13.5MPa，一次再热超临界机组，t1>600℃，p1>25MPa，二次再热
Ts65431b蒸汽再热循环的定量计算吸热量：放热量：净功（忽略泵功）：热效率：
蒸汽再热循环实体照片
§10-3蒸汽回热循环(regenerative)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抽汽式回热
蒸汽抽汽回热循环(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
抽汽回热循环的抽汽量计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功
抽汽回热循环热效率的计算(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：
为什么抽汽回热热效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT教材P.256推导简单朗肯循环：物理意义：kg工质100%利用1-kg工质效率未变
蒸汽抽汽回热循环的特点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。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>缺点
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…...
§10-4热电联产(供)循环用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要，这种作法称为热电联(产)供。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？
背压式热电联产(供)循环背压式缺点：热电互相影响供热参数单一清华北门外2台背压式，5000kW电负荷
抽汽调节式热电联产(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Ex经济学评价热电联产、集中供热是发展方向，经济环保
第十一章制冷（致冷）循环
本章基本知识点1.熟练空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。2.了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵的原理。·
动力循环与制冷（热泵)循环•制冷（热泵)循环输入功量（或其他代价），从低温热源取热•动力循环输入热,通过循环输出功•热泵循环输入功量（或其他代价），向高温热用户供热—正循环—逆循环—逆循环
制冷循环和制冷系数CoefficientofPerformanceT0环境T2冷库卡诺逆循环q1q2wTsT2T0T0不变,T2εCT2不变,T0εC
热泵循环和供热系数CoefficientofPerformanceT1房间T0环境卡诺逆循环q1q2wTsT2T0T1不变,T0εCT0不变,T1εCT1
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°C饱和水在24小时内被冷冻到0°C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
制冷循环种类空气压缩制冷压缩制冷蒸汽压缩制冷吸收式制冷制冷循环吸附式制冷蒸汽喷射制冷半导体制冷热声制冷√√√
§11－1空气压缩制冷循环冷却水膨胀机压缩机冷藏室冷却器3214
空气压缩制冷循环过程四个主要部件；工质：空气12绝热压缩pT23等压冷却向环境放热，T34绝热膨胀T
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