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工程热力学 即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。热↘↙动力学热力学 热能及其利用能源—指提供各种能量的物质源。一次能源—自然界以自然形态存在的、可资利用的能源。如：风能、水利能、太阳能、地热能、核能、化学能等。二次能源—由一次能源加工转换后的能源。如：热能、机械能、电能。 热能的利用１.热利用—将热能直接用于加热物体，以满足烘干、采暖、熔炼等需要。２.动力利用—通过各种热能动力装置将热能转换成机械能或者转换成电能加以利用，为人类的日常生活、工农业生产及交通运输提供动力。 热机太阳能电能光电反应热用户风车燃料电池传热传热能量的转换和传递过程水力机械水车燃烧聚变裂变磁流体发电温差发电电动机发电机核能地热能水力能热能机械能风能一次能源二次能源化学能 热能转换装置的工作过程热能机械能(转换装置)热机 蒸汽机示意图汽缸活塞曲柄连杆锅炉冷凝器曲轴箱泵 废气燃烧室燃气轮机空气压气机燃料泵燃料燃气轮机装置系统简图 压缩制冷装置系统简图 地源热泵 本课程的主要内容基本概念热力学第一定律理想气体的性质理想气体的热力过程热力学第二定律水蒸汽湿空气制冷循环 1.1工质及热力系1.2热力系的宏观描述1.3基本状态参数1.4热力过程及热力循环第一章热力学基本概念 1.1工质及热力系工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质热源（高温热源）：工质从中吸取热能的物系冷源（低温热源）：接受工质放出热能的物系为了研究问题方便，热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来，研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。 热力系统（热力系）：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。外界：热力系统以外的部分。边界：系统与外界之间的分界面。边界可以是实在的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是移动的。 系统与边界：以空间为系统，进、出口边界均为假想边界，系统与外界有物质交换以气缸内气体为系统,活塞表面上的边界是移动边界，系统与外界没有物质交换系统系统 热力系统的分类：根据系统与外界物质交换、热量交换的情况闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量恒定不变，也称控制质量开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积绝热系统：系统与外界无热量交换孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换 物质流进和流出热力系统物质交换能量交换传热和作功两种形式热力系外界 1-2热力系的宏观描述一.热力学状态：工质在某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态。二.状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力等。 三.状态参数的特性：状态参数都是宏观的物理量。状态参数是热力系统的单值函数，其值只取决于初终态，与过程无关。四.平衡状态如果在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变,则系统的这种状态称为平衡状态。 实现平衡的充要条件：系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。 自然界的物质实际上都处于非平衡状态，平衡只是一种极限的理想状态。工程热力学通常只研究平衡状态。热力平衡状态满足：热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的传递。力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移。 一.温标定义：温标是指温度的数值表示法温标三要素：测温物质及其测温属性基准点分度方法1-3基本状态参数 任选一种物质的某一测温属性，采用以上温标的规定所得到的温标称为经验温标，经验温标依赖于测温物质的物理性质。热力学理论指出可以建立一种不依赖于测温物质的性质的温标,即热力学绝对温标。经验温标与绝对温标： 热力学绝对温标（热力学温度或绝对温度）开尔文在热力学第二定律的基础上，从理论上引入的与测温物质性质无关的温标。它可作为标准温标，一切经验温标均可以用此温标来校正。符号为T，单位为K(称“开尔文”)规定水的三相点为基准点，并规定此点的温度为273.16K 二.压力定义：单位面积上所受的垂直作用力称为压力（即压强)压力计：测量工质压力的仪器。常见的压力计有压力表和U型管。由于压力计的测压元件处于某种环境压力的作用下，因此压力计所测得的压力是工质的真实压力（或称绝对压力）与环境压力之差，叫做表压力或真空度 压力的单位：国际标准单位：帕斯卡(简称帕)符号：，工程单位：标准大气压（atm,也称物理大气压）巴(bar)工程大气压（at）毫米汞柱（mmHg)毫米水柱（mmH2O) 三.比体积和密度比体积单位质量工质所占的体积单位：密度单位体积所含有工质的质量单位：kg/m3v与ρ互成倒数，即：vρ＝1 1.4热力过程及热力循环一.热力过程：热力系统由一个状态变化到另一个状态的全部过程。就热力系本身而言，热力学仅对平衡状态进行描述。 二、过程量-功和热量只要存在不平衡势差的推动作用，系统和外界就会发生能量的交换-作功或传热功的力学定义：功是力和力方向上位移的乘积。功的热力学定义：在力差推动下，热力系统通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 气缸活塞飞轮热源观察下面的过程,看热能是如何转换为功的工质、机器和热源组成的系统假设过程是可逆的。问题：过程可逆的条件是什么？ 气缸活塞飞轮热源左止点1pv可逆过程模拟 气缸活塞飞轮热源左止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点1pv续41 气缸飞轮热源左止点1pv续41 气缸飞轮热源左止点1pv续41 气缸飞轮热源左止点右止点12pv续41 气缸飞轮热源左止点右止点12pv续41问题：左图中阴影部分的面积代表什么？ 作功：借作功来传递能量总是和物体的宏观位移有关。作功过程中往往伴随着能量形态的变化。传热：借传热来传递能量不需要物体的宏观移动。传热是相互接触的物体间存在温差时发生的能量传递过程。 气缸飞轮热源左止点右止点12pv续41二、容积功可逆过程的容积功在p—v图中的表示 图上曲线下面的面积代表容积功12pv可逆过程中容积功在ｐ│ｖ图上的表示*强调：2.称为压缩功1.称为膨胀功有有有 功的正负：热力学中约定：系统对外界作功取为正，外界对系统作功取为负。功的单位:焦耳（J）比功与功率比功：单位质量物质所作的功　　　，单位：J/kg功率：单位时间内完成的功，单位：W（瓦） 有关功的说明功的数值不仅决定于工质的初、终态，而且还和过程的中间途径有关，因此功不是状态参数，是过程量。微元过程作出过程量用表示，如微功量用w（状态参数为微增量，用d表示，如dp、dv、dT）膨胀功、压缩功均是通过工质体积变化与外界交换的功，统称为体积变化功。体积变化功只与气体的压力及体积的变化量有关，与形状无关。 热量的定义热力系统与外界之间仅仅由于温度差则通过边界传递的能量，用Q表示（比热量为q）热量的正负热力学中约定：系统吸热为正，放热为负热量的单位国际单位：J（焦耳），工程单位：kJ（千焦） 定义:热力系和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量.计算公式:sT21热量单位:J,kJ可逆过程中热量的计算： 五.热力循环热力循环定义工质由某一初态出，经历一系列热力状态变化后，又回到原来初态的封闭热力过程称为热力循环，简称循环。显然循环的目的是为了实现预期连续的能量转换，而不可能是为了获得工质状态的变化。 循环的经济性 正向循环：把热能转化为机械能的循环叫正向循环，也叫动力循环，它使外界得到功。热源冷源热机Q2Q1正向循环的经济性－热效率： 把热量从低温热源传给高温热源的循环叫逆向循环，也叫制冷循环或热泵循环，它消耗外界的功。热泵循环的经济性－热泵系数：制冷循环的经济性－制冷系数：逆向循环： 热源冷源热机Q2Q1 2.1循环过程、热力学第一定律2.2闭口系的热力学第一定律表达式2.3开口系统的热力学第一定律表达式第二章热力学第一定律 一.热力学第一定律的实质2.1循环过程、热力学第一定律能量转换与守恒定律定律指出：一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变。 热力学第一定律实质是：能量守恒与转换定律在热力学中的应用，它确定了热力过程中各种能量在数量上的相互关系。在工程热力学的范围内，主要考虑热能与机械能之间的相互转换与守恒，因此热力学第一定律可表述为：热可以变为功，功也可以变为热，在相互转变时能的总量是不变的。根据热力学第一定律，为了获得机械能，则必须花费热能或其他形式能量，第一类永动机是不可能实现的。 就是系统变化过程中的能量平衡方程式，任何系统、任何过程均可根据以下原则建立能量方程式：热力学第一定律的能量方程式：进入系统的能量离开系统的能量系统中储存能量的增加＝－ 2.2闭口系的热力学第一定律表达式一.热力学能热力学能是储存在系统内部的能量，它与系统内工质的内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关，是下列各种能量的总和:分子热运动形成的内动能:它是温度的函数。分子间相互作用形成的内位能:它是比体积和温度的函数。 热力学能：符号：U法定计量单位：焦耳（J）比热力学能：（1kg物质的热力学能）符号：u单位：J/kg热力学能是状态参数，是热力状态的单值函数。 外部储存能需要用在系统外的参考坐标系测量的参数来表示的能量，称为外部储存能，它包括系统的宏观动能和重力位能：重力位能：宏观动能： 系统的储存能热力学能宏观动能宏观位能即系统的储存能系统的总储存能（简称总能）1kg工质的总能为比总能： 二.闭口系统的热力学第一定律表达式能量平衡关系式：输入系统的能量-输出系统的能量=系统总储存能量的变化闭口系：系统与外界没有物质交换，传递能量只有热量和功量两种形式。在热力过程中（如图）系统从外界热源取得热量Q；对外界做膨胀功W。 2.3开口系统的热力学第一定律表达式（稳定流动能量方程式）实际热力设备中实施的能量转换往往是工质在热力装置中循环不断地流经各相互衔接的热力设备，完成不同的热力过程后才能实现能量转。因此，分析这类热力设备时，常采用开口系即控制容积的分析方法。 一.稳定流动与流动功工程上实施的能量转换过程一般都是在工质不断流过热工设备时进行的。常用的热工设备除了起动、停止或者加减负荷外，大部分时间是在外界影响不变的条件下稳定运行的。这种流动状况称为稳定流动，即开口系统内各点流体的热力状态和流动情况都不随时间变化。 推动功工质在流过热工设备时，必须受外力推动，这种推动工质流动而作的功称为推动功，进出系统的推动功之差称为流动功（也是系统为维持工质流动所需的功）。如图所示，当质量为m的工质在外力的推动下克服压力p移动距离h，进入截面积为A的气缸时，则外界所作的推动功为推动功示意图 流动功（也是系统为维持工质流动所需的功）：流动功是由泵或风机加载给被输送的工质并随着工质的流动而向前传递的一种能量。工质从进口到出口，从状态1膨胀到状态2，膨胀为为W，在不计工质的动能与位能变化时，开系与外界交换的功量应为膨胀功与流动功之差W-(pv) 稳定流动能量方程有m1的微元工质流入进口截面1－1，有m2的微元工质流出出口截面2－2系统从外界接受热量Q系统工质通过机器轴输出功Ws为轴功 E=Q+P1V1-WS-P2V2=ΔU+ΔEK+ΔEPQ=ΔU+（P2V2-P1V1）+WS+ΔEK+ΔEP=ΔU+（P2V2-P1V1）+Wtq=Δu+Δ(pv)+wt=(u2+p2v2)-(u1+p1v1)+wt令h=u+pv则q=h2-h1+wt=Δh+wt此三项为机械能，是技术上可资利用的功，称为技术功，用Wt表示 焓等于热力学能与推动功之和。焓的物理意义表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的那部分。焓的意义：焓是物质进出开口系统时带入或带出的热力学能与推动功之和，是随物质一起转移的能量。焓是一种宏观存在的状态参数，不仅在开口系统中出现，而且在分析闭口系统时，它同样存在。 解：若将泵壁及进、出口截面选作系统边界，则这是一个开口系统。由于水的不可压缩性，可认为水泵进、出口水的体积不变，进、出口水的功能和重力势能变化都很小，每千克水在定容流动过程中对外作的技术功为例题2-1一台JN型农用深井水泵，水的体积流率水泵扬程（即水泵进出口的压差）为18.8m水柱，水泵效率η=理想功率/实际功率=80%，问此水泵需配备多大功率的电机？ 技术功为负值，说明外界对系统作功。为水泵所配电动机的功率应大于水泵功率。查产品目录，可选功率为4.0kW的电动机。 能量方程式的应用一、开口系稳定流能量方程在几种常见热力设备中的应用这里介绍能源与动力工程领域内常见的几种热力设备的简化模型,稳定工况下的能量转换关系。 1、动力机 压气机电动机 换热器 物理模型注：流入和流出的速度相等。12流入流出 喷管喷管混合室扩压管高压工作流体被引射流体 物理模型 节流注：流入和流出的速度相等。 第一定律说明能量传递或转化的数量关系第二定律说明能量的传递方向自发过程：高品质-低品质一、热；力学循环和热效率根据效果不同和进行的方向不同，可分为第三章热力学第二定律 二、热力学第二定律克劳修斯说法（1850）不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。开尔文说法（1851）不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功，而不引起其它变化。(第二类永动机是不可以实现的) 三、卡诺循环热力学第二定律的几种说法仅仅停留在经验的总结上；卡诺循环及其实理把其从感性和实践的认识推向理性和抽象概念。卡诺循环排除不利于热变功的一切不可逆因素由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成1-2：等温膨胀过程（无散热损耗）2-3：绝热膨胀过程（与外界无功量交换）3-4：定温压缩过程4-1：绝热压缩过程 四、熵增加原理1、熵是一状态参数具有如下特点：系统平衡态确定后，熵就确定了熵的改变只决定于初态、终态，与过程无关熵具有可加性2、熵增加原理---判断任何过程能否进行的判据。在孤立系统中，若为绝热可逆过程，则Δs=0，理论能自发进行不可逆过程，Δs>0，能自发进行Δs<0，过程不可能进行此原理同样揭示了自然过程方向性的客观规律任何自发的过程都是使孤立系熵增加的过程，要使非自发过程能发生，则一定要有补偿，补偿的目的在于使孤立系的熵不减少。 例题:某热机工作在T1=2000K和T2=300K的两热源之间,问能否实现作功1200kJ，向低温热源放热800kJ？解:根据热力学第一定律，可计算热机由高温热源吸收的热量为Q1=W+Q2=1200kJ+800kJ=2000kJ此热机的热效率为 在T1、T2两热源间工作的卡诺循环的热效率为ηt＜ηt,c，由卡诺定理可知，这是一种不可逆热机，有可能实现。 由熵增原理可知，这是一种不可逆热机，有可能实现 理想气体的热力过程过程研究步骤：1、列出方程2、根据过程方程，推导出基本状态参数之间关系3、公析过程中的功量和热量系统的能量交换和转换关系，建立功量和热量的计算式4、在图上表示过程第四章理想气体和实际气体 4.1理想气体状态方程1.理想气体一.两类工质-理想气体与实际气体理想气体模型:气体分子之间的平均距离相当大,分子体积与气体所占有的总体积相比可忽略不计;分子之间无作用力;分子之间以及分子与容器壁之间的碰撞为弹性碰撞。 2.实际气体不能用简单的式子描述，真实工质:火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等。3.哪些气体可当作理想气体?T>常温，p<5MPa的双原子分子O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等 但是,当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。三原子分子（H2O,CO2)一般不能当作理想气体特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2，可以当作理想气体 一、定容过程等容过程是工质在装变化过程中容积保持不变的热力过程。1.过程方程式：v=定值2.初、始状态参数关系式：3.过程中传递的能量膨胀功热量（为定值） 定容过程的过程曲线可知定容过程线在T-s图上为一指数曲线等容过程中系统与外界没有膨胀功的传递，过程加入的热量全部用于增加气体的热力学能。 定容过程的过程曲线pvTs1212 二.定压过程过程方程定值状态参数关系式定压过程的过程曲线 定压过程的p—v图和T-s图vspT1212v定压过程中工质所吸收的热量等于工质焓的增量。 三.定温过程过程方程定值状态参数关系式定温过程的过程曲线定值由过程方程得可知在p-v图上是一等边双曲线, 曲线的斜率是pT1212vs功和热量内能变化量焓的变化量 容积功热量技术功等温膨胀过程中吸收的热量，全部转变诶膨胀功；等温压缩时消耗的压缩功全部转变为热 四.可逆绝热过程（定熵过程）过程方程或 (3)、(4)两式相除定值整理出过程方程两边进行不定积分得 方法Ⅱ由而理想气体状态方程或定值两边积分并整理得其微分形式将(2)代入(1)式 状态参数关系式定熵过程的过程曲线定熵过程曲线的斜率：由过程方程得可知在p-v图上是一高次双曲线定温过程曲线的斜率：pvTs1212T 功和热量内能变化量焓的变化量容积功热量技术功绝热过程中工质对外作的功是以消耗工质热力学能为代价。 5.1水蒸气的产生过程5.2水蒸气的状态参数5.3水蒸气的基本热力过程第五章水蒸气 5.1水蒸气的产生过程汽化与凝结汽化物质由液态转变为汽态的过程。汽化方式蒸发：汽化过程在液体表面发生。沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生. 凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸汽的压力。饱和状态：液体分子脱离其表面的汽化速度汽体分子回到液体中的凝结速度＝这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态饱和液体饱和蒸汽 饱和温度和饱和压力：处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力psts上升，ps上升；ps上升，ts上升。结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。 未饱和水状态饱和水状态湿饱和蒸汽状态干饱和蒸汽状态过热蒸汽状态过热阶段水蒸汽的定压生成过程饱和水的汽化阶段水的预热阶段水的定压加热过程 预热阶段饱和水未饱和水（过冷水）状态及状态参数：这个阶段所需的热量称为液体热ql 汽化阶段干饱和蒸汽饱和水湿(饱和)蒸汽湿饱和蒸汽：饱和水与饱和蒸汽混合物这个阶段所需的热量称为汽化潜热g 干度x：湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。 过热阶段过热蒸汽干饱和蒸汽这个阶段所需的热量称为过热热qsup。t-ts称为过热度 水蒸汽的p-v图和T-s图C2010pvⅠⅢⅡC1020TsⅢⅠⅡ水蒸汽的p-v图和T-s图一点：临界点两线：饱和液体线和干饱和蒸气线三区：过冷区、两相区、过热区五态：过冷态、饱和液态、湿蒸气、饱和气态、过热 5.2水蒸汽表和图水与水蒸汽表水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸汽会议规定，水的三相点即273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有：S=0，h=0 第六章　湿空气教学目标：使学生了解空调工程中，湿空气是如何进行调节的，并能进行湿空气各种过程的热力计算。了解冷却塔的原理。知识点：湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的基本热力过程。重点：湿空气的h-d图的使用，它是学习通风空调等课程不可缺少的理论基础。难点：由于学生未接触专业课程，因此湿空气在工程上进行的各种热力过程及其计算是本章难点。 空调系统冷却塔图片 6.1概述涉及湿空气的常见的工业过程空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却水塔中的水冷却过程等。干空气与湿空气干空气—不含水蒸汽的空气称为干空气。湿空气—含水蒸汽的空气称为湿空气。湿空气=干空气＋水蒸汽 分析湿空气时假定：把气相混合物看作是理想气体混合物；当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不包含溶解的空气；空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡。以上假定在高压下可能导致较大的误差。 下标约定：a－干空气v－水蒸汽s－饱和水蒸汽－无下标为湿空气参数 一、未饱和空气和饱和空气未饱和湿空气—是由干空气与过热蒸汽组成的混合物。饱和湿空气—是由干空气与饱和蒸汽组成的混合物。饱和湿空气=干空气+饱和蒸汽未饱和湿空气=干空气＋过热蒸汽 二、露点和湿空气时所对应的那个温度（水蒸汽分压力所对应下，使未饱和湿空气变成饱的饱和温度)称为露点温度td或简称露点。或开始结露的温度称为露点温度。在给定的水蒸汽分压力Tpv1Tdsd 6.2相对湿度和含湿量一、湿空气的相对湿度1、绝对湿度单位容积的湿空气中包含的水蒸汽质量，也就是水蒸汽的密度。 湿空气中水蒸汽的分压力愈大，其绝对湿度愈大；水蒸汽的分压力不可能超过该温度下水蒸汽的饱和压力。在一定温度下：水蒸汽达到饱和时，湿空气具有该温度下最大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。 湿空气未达到饱和时，其中水蒸汽的分压力总小于饱和压力，水蒸汽处于过热状态，这时湿空气为未饱和空气。 2、相对湿度湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的比值为相对湿度=0～100%，饱和空气的相对湿度为100%；相对湿度愈小，表示空气中水蒸汽距离饱和状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干燥；反之空气愈潮湿。 二、湿空气的含湿量kg（水蒸汽）/kg（干空气）在总压力p不变的情况下，一定的蒸汽分压力对应着一定的含湿量。在总压力p不变的情况下，相对湿度愈高，含湿量也愈高。 三、湿空气的焓考虑到湿空气中水蒸汽的质量经常变化，而干空气的质量是稳定的，所以湿空气的比焓是相对于单位质量的干空气而言：经验公式： 四、湿空气的比体积1kg干空气与dkg的水蒸汽组成的湿空气，其比体积： 6.3相对湿度测定 干球温度计湿球温度计大气干湿球温度计工作过程图图干湿球温度计示意图 4035302520151050-5℃0102030405060708090Φ%-5℃0℃5℃10℃15℃20℃25℃30℃35℃40℃干球温度t湿球温度tw相对湿度干球温度—湿球温度与相对湿度关系曲线图 6.4湿空气的焓湿图 一、湿空气的焓│湿图tst1t2t3t400d1d2d3d4d5t5-t0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5水蒸汽的分压力pv×102PaΦ＝100%φ=常数h=常数温度t℃含湿量dg/kg(干空气）湿空气的焓湿图生成图 h-d图由下列五种线群组成：1、等湿线（等d线）等d线是一组平行于纵坐标的直线群。露点td是湿空气冷却到＝100%时的温度。因此含湿量d相同，状态不同的湿空气具有相同的露点。 干球温度t、湿球温度tw、露点温度td之间的关系未饱和湿空气饱和湿空气thtwtdΦ＝100%干球温度t、湿球温度tw、露点温度td之间的关系 2、等焓线（等h线）等h线是一组与横坐标轴成135°的直线群。等h线亦可近似看成定湿球温度线（tw）3、等温线（等t线）可见在h-d图上，定t线的斜率为正，且随t增大斜率增大。 4、等相对湿度线（等）定线是一组向上凸的曲线群。＝100%饱和空气曲线把h-d图分成两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线以下无实际意义。5、水蒸汽分压力线 二、h-d图的应用根据湿空气的两个独立参数，可在图上确定湿空气其它参数： 6.5湿空气过程及其应用所用知识:能量平衡方程:热力学第一定律质量平衡方程:湿空气有关基本知识:基本概念+焓湿图 一、加热（或冷却）过程加热：1－2冷却：1－2`（t>td） 12１２=100%h0h20h1t1t2t00湿空气的加热和冷却过程在焓—湿图上的表示湿空气的加热及冷却过程在焓湿图上的表示 1冷空气2热湿空气2１喷淋水二、湿空气的加热加湿过程湿空气的加热加湿过程的示意图 H1HwH21.湿空气加热加湿过程的热力学分析能量平衡方程等式两边同除以ma，得加热量因比起h1和h２来要小得多,所以在实际计算时Q加湿量＝kJ/kg干空气kJ/kg干空气可近似取建立湿空气加热加湿过程的能量方程 1１２=100%h2h１2.湿空气的加热加湿过程在焓—湿图上的表示t12t2 热空气冷空气2冷流体凝结水三、湿空气的冷却去湿过程12湿空气的冷却去湿过程示意图 H1HwH21.湿空气冷却去湿过程的热力学分析能量平衡方程等式两边同除以ma，得冷却水带走的热量Q凝结水量kJ/kg（干空气）建立湿空气的冷却去湿过程的能量平衡方程 21=100%h2h１t2t112.湿空气的冷却去湿过程在焓-湿图上的表示 123１２３四、湿空气的绝热混合过程湿空气的绝热混合过程过程 H3H1H2混合过程的能量平衡方程为干空气的质量平衡方程水蒸汽质量平衡方程或写成(1)(2)(3)由(1)、(2)、(3)式可得1.湿空气混合过程的热力学分析 h1h2h3＝100%123ma1ma22.湿空气混合过程在焓—湿图上的表示 加热器干物料出口空气出口干燥器风机湿物料入口空气入口123热空气五、干燥过程干燥过程示意图 =100%加热干燥123h2t2t1123干燥过程在焓—湿图上的表示h11—2加热过程，2—3绝热加湿过程 冷冻机组的冷却水系统冷却塔冷却水泵冷却水冷冻机六、冷却塔 冷却水汽轮机排汽凝结水凝汽器湿空气出口冷却水池水泵32冷空气入口14冷却塔补水冷却水出口电厂冷却塔工作过程图 Hw3H1H2Hw4能量方程平衡方程质量平衡方程或(1)(2)即冷却塔湿空气过程的热力学分析或建立冷却塔湿空气过程的能量平衡方程 (1)(2)将(2)式代入（１）式，整理得所需干空气的质量续48 第七章制冷循环教学目标：使学生了解工程实际中制冷过程，掌握各种制冷循环的热力计算。知识点：空气压缩制冷循环；蒸气压缩制冷循环；蒸气喷射制冷循环；吸收式制冷循环；热泵。重点：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。难点：结合工程对空气和蒸汽压缩制冷循环的描述，建立数学模型，进行热力计算。 7.1概况本章主要以制冷循环为研究对象，分析循环的特点，各参数的变化关系及计算热量、功量和效率。制冷循环类型：压缩气体制冷压缩式制冷循环压缩蒸气制冷吸收式制冷循环吸附式制冷循环蒸气喷射制冷循环半导体制冷 1423T1T2逆向卡诺循环Ts逆向卡诺循环 R1.制冷机热环境W0（耗功量）冷库Q1（排热量）Q2（制冷量）制冷循环—从冷库取出热量并输送到环境中，使冷库温度始终低于环境温度。制冷示意图 HP暖房2.热泵冷环境Q1（输热量）Q2热泵供暖循环—从环境取出热量并输送到暖房，其效果就是维持暖房温度始终高于环境温度。热泵系统示意图W0（耗功量） 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q13.制冷循环与热泵循环的比较sT制冷循环与热泵循环的比较 1423T2TsT0制冷量q2耗净功w04.制冷循环的计算内容制冷量循环放热量循环耗净功制冷系数制冷系数=制冷量循环耗净功 T1TsT0耗净功w0吸热量q2耗净功w05.热泵供暖循环的计算供暖量w0＋q2供暖量吸热量循环耗净功供暖系数供暖系数=供暖量循环耗净功 压缩机膨胀阀1234冷凝器蒸发器q2q1汽-水分离器7.2压缩蒸汽制冷循环一、压缩蒸汽制冷循环原理 2’1’T32T1T2144’sdba2’4’1’压缩蒸汽制冷循环T-S图 二、压缩蒸气制冷循环分析 三、实际压缩蒸气制冷循环过程 7.3制冷剂的性质对制冷剂热力性质的要求：1、对应装置的工作温度，要有适中的压力；2、在工作温度下，汽化潜热大；3、临界温度要高于环境温度（冷凝过程可更多利用定温排热）；4、工质的三相点要高于循环的下限温度；5、蒸气的比体积小，工质的传热性好。 常见制冷剂：氨（NH3）氟里昂（氯氟烃，含氢氯氟烃）CFC12(R12)、CFC11(R11)HCFC22(R22)含氢氟代烃物质（HCFC134a） 7.4其它制冷循环一、吸收式制冷循环 膨胀阀阀门泵加热蒸发器冷凝器氨吸收式制冷原理图蒸发器Q2吸收器Q1QQ1’“压缩机”—制冷剂(氨)—吸收剂（水） 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”二、喷射式制冷循环蒸汽喷射制冷循环示意图冷库 7.5热泵循环循环过程与制冷循环类似，差别在于热泵工作时，环境作为低温热源（T0）热泵循环供暖系数： 7.6制冷与供暖系统 供暖系统示意图房屋蒸发器冷凝器膨胀阀压缩机Q2WinQ1 制冷系统示意图房屋蒸发器冷凝器膨胀阀压缩机Q１WinQ２