如何查及计算郎肯系统中各点的焓值

动力工程学院本科生创新实验报告题目：有机朗肯循环：废热余热利用关于有机朗肯循环系统性能测试实验学号：2009XXXX班级：热能与动力工程X班姓名：XX教师：XXX动力工程学院中心实验室2013年1月注意：1.实验成绩按照百分制给出。

2.教师评定成绩根据实际情况时要有区分度。

3.本页由指导教师填写。

报告内容1.实验背景能源是推动人类社会发展的动力，随着煤炭、石油、天然气等化石能源消耗量的不断攀升，以及能源消耗带来的环境负担（如二氧化碳排放、酸雨等），能源和环境问题已成为全世界共同关注的重大问题。

能源利用形式不仅要讲究环境友好型，而且能源利用效率也要讲究高效型。

经过人类的不断研究，高温热源利用技术已经相对成熟，为了更好地缓解能源压力，人类开始对新能源进行探索，同时也开始对低品位能源利用技术进行研究。

因此，各种能源利用形式开始出现：太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、工业废热等。

因此，对低品位能源（如工业废热）形式的利用，人类开始有机朗肯循环技术进行探索。

本实验对于有机朗肯循环系统利用废热进行了简单介绍及其性能进行实验研究。

2.研究进展有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是以有机物代替水作为工质，回收低品位热能的朗肯动力循环。

有机物朗肯循环的研究最早始于1924年，有人以二苯醚作为ORC工作介质进行了研究。

1966年有学者撰文指出可应用有机朗肯循环回收低品位的热能，一时之间以氟利昂为工质回收低品位热能的朗肯循环引起了各国学者的广泛关注。

Curran H M J，Badr O J，Giampaolo G 等人在有机朗肯循环的设计、运行及工质选择等方面开展了较深入的研究工作。

我国自20世纪80年代开始对有机朗肯循环进行研究，分析了有机朗肯循环的热力系统及效率，论证了有机朗肯循环中工质的选择与循环参数的确定及对八种常用的氟里昂的动力粘度在100～450K范围内求出拟合公式。

焓值的定义与计算公式
空气中的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。

工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。

在工程上，我们可以根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。

空气的比焓增加表示空气中得到热量；空气的比焓减小表示空气中失去了热量。

在计算气流经过换热器的换热量的时候，气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q= M*(H_out-H_in)
Q是换热量
M是气流质量流量
H为气流比焓值。

其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流动，也是同样的计算方法。

空气焓值的定义及空气焓值的计算公式
空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。

焓用符号i表示，单位是kj/kg干空气。

湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与d kg水蒸气焓值之和。

湿空气焓值计算公式化：
i=1.01t+(2500+1.84t)d = 〔1.01+1.84d〕t+2500 d 〔kj/kg干空气〕式中：
t—空气温度℃
d —空气的含湿量 g/kg干空气
—干空气的平均定压比热 kj/(kg.K)
—水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500—0℃时水的汽化潜热 kj/kg
由上式可以看出：
〔1.01+1.84d〕t是随温度变化的热量，即“显热〞；
而2500d 那么是0℃时d kg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜热〞。

上式经常用来计算冷干机的热负荷。

1kW有机朗肯循环教学实验装置的设计及搭建摘要:针对新工科专业建设，设计及搭建了一个适用于能源与动力工程专业本科教学、有机朗肯循环发电量测试的实验装置。

该平台由冷媒泵、烟气换热器、涡旋膨胀机、发电机组、冷凝器、过冷器、冷却水泵、干燥过滤器以及阀件等部件组成。

采用转速仪测试膨胀机转速，并通过力控组态软件采集温度、压力及流量信号，分析膨胀机做功及ORC系统性能。

该平台丰富了测试技术、工业余热回收利用测试实验台等内容，为学生应用测试技术、掌握系统开发、设计及运行创造了实验条件，提高了学生的实践能力。

关键词:本科教学；有机朗肯循环；涡旋膨胀机；工业余热为培养造就一大批引领未来技术与产业发展的卓越工程科技人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力支持和人才保障，2017年教育部提出了“新工科理念”。

根据专业认证要求，四年制本科工程教育的基本定位是培养学生解决“复杂工程问题”的能力[1-3]。

实践教学是培养学生解决复杂工程问题的重要环节[4-7]。

综合实验项目是复杂工程问题的载体，连接了实践、工程和理论。

另一方面，我国工业能源利用的热效率很低，存在大量低品位余热以中低温排烟、排气、排水等方式废弃[8]。

经合理估计，可回收的工业企业及民用建筑的余热资源总量至少达1500～2000Mt标准煤[9]，且利用余热资源的增量污染排放几乎为零[10]，回收工业余热可以有效缓解不可再生能源的消耗，也可以减少环境的污染。

因此，本文建立1kW有机朗肯循环教学实验装置，采用转速仪测试膨胀机转速，并通过力控组态软件采集温度、压力及流量信号，分析膨胀机做功及ORC系统性能。

利用有机朗肯循环发电系统实现低品位能源的利用，有利于学生了解能源动力类装备的运行过程及基本原理。

该实验装置对培养能动专业开发、设计、运行等领域卓越工程科技人才有很大帮助，为学生掌握系统运行基本原理创造了实验条件，提高了学生的实践能力。

一、实验系统及工况实验系统如图1所示。

动力工程学院本科生创新实验报告题目：有机朗肯循环：废热余热利用关于有机朗肯循环系统性能测试实验学 号：2009XXXX班 级：热能与动力工程X 班 姓 名：XX 教 师：XXX动力工程学院中心实验室2013年1月实验名称：试实验注意：1.实验成绩按照百分制给出。

2.教师评定成绩根据实际情况时要有区分度。

3.本页由指导教师填写。

报告内容1.实验背景能源是推动人类社会发展的动力，随着煤炭、石油、天然气等化石能源消耗量的不断攀升，以及能源消耗带来的环境负担（如二氧化碳排放、酸雨等），能源和环境问题已成为全世界共同关注的重大问题。

能源利用形式不仅要讲究环境友好型，而且能源利用效率也要讲究高效型。

经过人类的不断研究，高温热源利用技术已经相对成熟，为了更好地缓解能源压力，人类开始对新能源进行探索，同时也开始对低品位能源利用技术进行研究。

因此，各种能源利用形式开始出现：太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、工业废热等。

因此，对低品位能源（如工业废热）形式的利用，人类开始有机朗肯循环技术进行探索。

本实验对于有机朗肯循环系统利用废热进行了简单介绍及其性能进行实验研究。

2.研究进展有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是以有机物代替水作为工质，回收低品位热能的朗肯动力循环。

有机物朗肯循环的研究最早始于1924年，有人以二苯醚作为ORC工作介质进行了研究。

1966年有学者撰文指出可应用有机朗肯循环回收低品位的热能，一时之间以氟利昂为工质回收低品位热能的朗肯循环引起了各国学者的广泛关注。

Curran H M J，Badr O J，Giampaolo G 等人在有机朗肯循环的设计、运行及工质选择等方面开展了较深入的研究工作。

我国自20世纪80年代开始对有机朗肯循环进行研究，分析了有机朗肯循环的热力系统及效率，论证了有机朗肯循环中工质的选择与循环参数的确定及对八种常用的氟里昂的动力粘度在100～450K范围内求出拟合公式。

焓值的定义与计算公式
空气中的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。

工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。

在工程上，我们可以根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。

空气的比焓增加表示空气中得到热量；空气的比焓减小表示空气中失去了热量。

在计算气流经过换热器的换热量的时候，气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q= M*(H_out-H_in)
Q是换热量
M是气流质量流量
H为气流比焓值。

其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流动，也是同样的计算方法。

空气焓值的定义及空气焓值的计算公式
空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。

焓用符号i表示，单位是kj/kg干空气。

湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与d kg水蒸气焓值之和。

湿空气焓值计算公式化：
i=1.01t+(2500+1.84t)d = （1.01+1.84d）t+2500 d （kj/kg干空气）
式中：
t—空气温度℃
d —空气的含湿量 g/kg干空气
1.01—干空气的平均定压比热 kj/(kg.K)
1.84—水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500—0℃时水的汽化潜热 kj/kg
由上式可以看出：
（1.01+1.84d）t是随温度变化的热量，即“显热”；
而2500d 则是0℃时d kg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜热”。

上式经常用来计算冷干机的热负荷。

·实验技术·基于实验室朗肯循环装置的实验研究李维腾，李 季（华北电力大学 能源动力与机械工程学院，北京 102206）摘要： 朗肯循环是工程热力学课程最基本且最重要的动力循环。

该文通过实验室朗肯循环装置对朗肯循环进行了实验研究，测定不同排汽压力下的循环热效率、涡轮相对内效率、循环摩擦损失等参数。

实验结果表明，实验室朗肯循环装置能够模拟朗肯循环的基本热力过程，但是热效率较低、摩擦损失较大。

论文对实验结果进行了分析，循环热效率低的主要原因是涡轮摩擦损失大、主蒸汽参数低，同时提出了改进实验室朗肯循环装置的措施。

实验室朗肯循环将热力学理论与实验结合，有助于学生理解和分析热力学基本理论，提高实验动手操作能力，提高分析和解决实际问题的能力。

同时将自主实验和创新实验融入到实验教学中，激发了学生的学习热情和基础科研能力，为创新性实验教学提供了借鉴。

关　键　词：工程热力学；朗肯循环；循环热效率；相对内效率中图分类号：TK123 文献标志码：A DOI: 10.12179/1672-4550.20190414Experimental Research Based on Rankine Cycle Lab-EquipmentLI Weiteng, LI Ji（School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China ）Abstract: Rankine Cycle is the most fundamental and important power cycle in Engineering Thermodynamics. This paper conducted Rankine Cycle experiments with Rankine Cycle Lab-Equipment, and measured thermal efficiency, turbine relative internal efficiency, cycle friction loss and other parameters. Results showed that Rankine Cycle Lab-Equipment can simulate the basic thermal processes of Rankine Cycle, but with relatively low thermal efficiency and huge cycle friction loss. The main reasons for low thermal efficiency were huge friction loss of steam turbine and low main-steam parameters. Measures to improve Rankine Cycle Lab-Equipment were proposed according to experimental results and analysis. Laboratory Rankine Cycle combined Thermodynamic theory with experiment to help students understand and analyze the fundamental theory of Thermodynamics, improve their hands-on ability to conduct experiments and problem-solving capability. At the same time, independent and innovative experiments were integrated into experimental teaching, which stimulated students’ learning enthusiasm and basic scientific research ability, and provided reference for innovative experimental teaching.Key words: engineering thermodynamics; Rankine Cycle; thermal efficiency; relative internal efficiency理想朗肯循环是蒸汽动力装置最基本的循环，热力发电厂各种复杂蒸汽动力循环包括再热循环和回热循环都是在朗肯循环的基础上发展而来的。

焓值的定义与计算公式之勘阻及广创作空气中的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。

工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。

在工程上，我们可以根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变更，来判定空气是得到热量还是失去了热量。

空气的比焓增加暗示空气中得到热量；空气的比焓减小暗示空气中失去了热量。

在计算气流经过换热器的换热量的时候，气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q= M*(H_out-H_in)
Q是换热量
M是气流质量流量
H为气流比焓值。

其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流动，也是同样的计算方法。

空气焓值的定义及空气焓值的计算公式
空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。

焓用符号i暗示，单位是kj/kg干空气。

湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与dkg水蒸气焓值之和。

湿空气焓值计算公式化：
i=1.01t+(2500+1.84t)d = （1.01+1.84d）t+2500d（kj/kg干空气）式中：
t—空气温度℃
d —空气的含湿量 g/kg干空气
1.01—干空气的平均定压比热 kj/(kg.K)
1.84—水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500—0℃时水的汽化潜热 kj/kg
由上式可以看出：
（1.01+1.84d）t是随温度变更的热量，即“显热”；
而2500d 则是0℃时dkg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变更，与温度无关，即是“潜热”。

上式经经常使用来计算冷干机的热负荷。

朗肯循环计算公式朗肯循环是热力学中一个非常重要的概念，它在能源领域，特别是热机的研究和设计中起着关键作用。

要理解朗肯循环，就得先搞清楚与之相关的计算公式。

咱先来说说朗肯循环的基本组成部分，这就好比搭积木，得先知道有哪些小块儿。

它包括水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器。

这几个部分就像接力赛的队员，一个接一个地完成各自的任务。

水泵这一环节，它所做的功可以用公式 W_p = v(P_2 - P_1) 来计算。

这里的 v 是工质的比容，P_2 和 P_1 分别是出口和入口的压力。

想象一下，水泵就像一个大力士，拼命地把水往高处推，而这个公式就是在计算它费了多大的劲儿。

接下来是锅炉，在锅炉里，工质吸收热量，这部分热量可以用 Q_1 = h_2 - h_1 来计算。

h_2 和 h_1 分别是出口和入口的焓值。

就好比在锅里煮东西，火越大，煮的时间越长，吸收的热量就越多。

然后是汽轮机，它对外做功，这个功可以用 W_t = h_3 - h_4 来计算。

汽轮机就像是一个飞速旋转的轮子，把能量转化为动力。

最后是冷凝器，工质在冷凝器中放出热量，用 Q_2 = h_4 - h_1 来算。

冷凝器就像一个大冰箱，把热气给变凉了。

整个朗肯循环的热效率可以用公式η = (W_t - W_p) / Q_1 来表示。

这就像是在算一笔账，看看整个过程中能量的利用效率到底有多高。

记得有一次，我在给学生们讲解朗肯循环计算公式的时候，有个学生一脸困惑地问我：“老师，这些公式到底有啥用啊？”我笑着对他说：“你想想咱们家里用的电，发电厂里的那些大家伙就是靠这样的原理工作，才给咱们送来光明和温暖的。

这些公式就是让那些大家伙能更高效工作的秘诀。

”学生若有所思地点点头。

在实际应用中，朗肯循环的计算公式可不是光摆在那里好看的。

比如说，工程师们在设计发电厂的机组时，就得根据这些公式来计算各个参数，以确保机组能够高效、稳定地运行。

要是算错了一点点，那可能就会造成很大的浪费或者故障。

焓值的计算公式
焓值是指物质的焓能，也称为焓能或熵能，是热力学中测量物质热能的量值。

因为焓值是物质的热能，所以可以用来衡量热力学系统的热能变化。

焓值的计算公式如下：
焓值=U+PV
其中，U为热力学系统的内能，P为系统的压强，V为系统的体积。

例如，一个物质的内能U＝1000J，压强P＝1.0×103Pa，体积V＝2.0×10-3m3，那么该物质的焓值就是：
焓值=U+PV=1000J+1.0×103Pa×2.0×10-3m3=1000J+2.0J=1002J
焓值的计算公式是热力学系统的热能变化的量值，它可以用来计算物质的热能，也可以用来计算热力学系统的热力学性质。

焓值的计算公式可以用来计算物质的内能、压强和体积，从而得出物质的焓值。

焓值的计算非常有用，可以帮助我们更好地了解物质的热力学性质，并有助于我们更准确地预测热力学系统的行为。