1 第11章 致冷循环
本章要求：
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。
了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵的原理。·
致冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境的温度，并维持这个低温称致冷。为了保持或获得低温，必须从冷物体或致冷空间把热量带走，致冷装置便是以消耗能量(功量或热量)为代价来实现这一目标的设备。
基本知识点：
11．1 空气压缩致冷循环
空气压缩式致冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，会获得低温低压的空气。
原则：实现逆卡诺循环
工作原理如图：
注意：空气的热物性决定了空气压缩致冷循环的致冷系数低和单位工质的致冷能力小。
1)(111112121kkppTT
或：1211TTT
11．2 蒸汽压缩致冷循环
2
一、实际压缩式致冷循环
蒸气压缩致冷装置：压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。
原理：由蒸发器出来的致冷剂的干饱和蒸气被吸入压缩机，绝热压缩后成为过热蒸气(过程1-2)，蒸气进入冷凝器，在定压下冷却(过程2-3)，进一步在定压定温下凝结成饱和液体(过程3-4)。饱和液体继而通过一个膨胀阀(又称节流阀或减压阀)经绝热节流降压降温而变成低干度的湿蒸气。
注意：工业上，用节流阀取代膨胀机。
二、致冷剂的压焓图(lgp-h图)
原理：以致冷剂焓作为横坐标，以压力对数为纵坐标，共绘出致冷剂的六种状态参数线簇：
定焓(h)、定压力(p)、定温度(T)、定比容(v)、定熵(s)及定干度(x)线.
蒸气压缩式致冷循环各热力过程在lgp-h图上的表示：
1-2表示压缩机中的绝热压缩过程。2-3-4是冷凝器中的定压冷却过程
4-5为膨胀阀中的绝热节流过程。5-1表示蒸发器内的定压蒸发过程。
三、致冷循环能量分析及致冷系擞
实际蒸气压缩致冷循环整个装置的能量分析。其致冷系数为
021wq=收获/消耗
3 制冷剂质量流量：22qQm
1.水的三相点的状态参数是不是唯一确定的？三相点与临界点有什么差异？
2.刚性绝热的密闭容器内水的压力为4MPa,测得容器内温度为200℃，试问容器内的水是什么集态？因意外事故容器上产生了一不大的裂缝，试分析其后果？
3.水的定压汽化过程中温度维持不变，因此有人认为过程中热量等于膨胀功，即wq，对不对？为什么？
4.由于TchTTpp21普遍适用于一切工质，所以有人说水定压汽化时温度不变，因此其焓变量021TchTTpp。这一推论错误在哪里？
5.饱和蒸汽郎肯循环（图10-1中循环 6-7-3-4-5-6）与同样初压力下的过热蒸汽朗肯循环（图10-1中循环1-2-3-4-5-6-1）相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？
6.本世纪二三十年代，金属材料的耐热性仅达400℃，为使蒸汽初压提高，用再热循环很有必要。其后，耐热合金材料有进展，加之其他一些原因，在很长一段时期内不再设计制造按再热循环工作的设备。但近年来随着初压提高再热循环再次受到注意。请分析其原因。
7.图11-2所示回热系统中采用的是混合式回热器，靠蒸气与水的混合达到换热的目的。另有一种表面式换热器，如图10-3所示，蒸汽在管外冷凝，将凝结热量传给管内的水，这种布置可减少系统中高压水泵的数量。试分析这种系统在热力学分析上与混合式系统有否不同？
8.各种实际循环的热效率无论是内燃机循环，燃气轮机循环，或是蒸汽循环都肯定地与工质性质有关，这些事实是否与卡诺定理相矛盾？
9.蒸汽动力循环中，在动力机中膨胀作功后的乏汽被排入冷凝器中，向冷却水放出大量的热量q2，如果将乏汽直接送入汽锅中使其再吸热变为新蒸汽，不是可以避免在冷凝器中放走大量热量，从而减少对新汽的加热量q1大大提高热效率吗？这样想法对不对?为什么？
10.用蒸汽作为循环工质，其吸热和放热接近定温过程，而我们又常说以定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低?
1 第1章 汽轮机循环水及抽气系统
1.1. 循环水系统
1.1.1. 概述
循环水系统为采用长江水的开式循环系统，系统采用单元制直流供水系统，水温0～35度。循环水系统向凝汽器和开式循环水系统提供冷却水，每台机组设置两台循环水泵、两根Φ2220*14的循环水进水管和Φ2220*14的循环水排水管，在凝汽器循环冷却水进出口管道上均设有电动蝶阀。凝汽器可单侧运行，并可带75％ECR负荷运行。
循环水系统主要包括循环水泵、循环水泵出口液控蝶阀、旋转滤网，还包括平板滤网、旋转滤网、滤网冲洗系统，伸缩节、循环水取排水构筑物、循环水管沟、虹吸井等。我公司循环水系统配置长沙水泵有限公司生产的循环水泵、长沙阀门厂生产的液控蝶阀以及华东电力设备有限公司提生产的旋转滤网。循环水水量表如图一。
机组容量
MW 凝汽量
t/h
(包括小机) 冷却水量m3/h 净化站及除灰系统
用水量m3/h 循环水量m3/h
夏季 凝汽器冷却水量
m3/h 闭式冷却水系统冷却水量m3/h
一期 2×600 2×1088 137880 5000 1120 144000
二期 1×600 1×1088 69048 2500 452 72000
合计 3×600 3×1088 206928 7500 1572 216000
注： 1、凝汽量为THA工况。
2、凝汽量中包括了汽动给水泵组的排汽量。
3、冷却倍数为63倍。
图一
三台机组的循环水系统采用联络制：一号机组与二号机组的进出水母管对应相连；二号机组与三号机组的进出水母管对应相连。另外，每台机循环水设有50％容量反冲洗管道。在每台机组凝汽器循环水的两根进水管上分别接出一根Φ630*7的管子，向开式循环冷却水系统供水。长江水经盾构的工作井进入循环水泵房，泵房内设置6台立式斜流泵。取水水量为60m3/s。
取水口纵向位置靠近厂区，位于常电公司（原常熟发电厂一期）排水口下游约150米、距#6丁坝上游约190米，离现有堤岸约600－650米的-9~-8.5米处。取水头部的型式配合引水管的施工方法，采用两条φ4500引水遂道，盾构法施工，引水遂道设计流速1.886m/s。取水口与泵房之间用自流引水管连接，并在每根引水隧道入口顶升7根1.9×1.9米竖井和安装2.8×2.8米取水头，从侧面进水。进水口下缘标高-5.65米，距河底约有3.05米，可以防止淤积及泥沙进入；进水口上缘标高-3.25米，距97%最低水位尚有1.603米，距年平均低潮位有2.88米，将可取到深层悬浮物少的低温水。
蒸汽动力循环系统在火电厂中的应用
摘要：总结了火电厂中广泛应用的几种典型的蒸汽动力循环系统，主要包括朗肯循环及以朗肯循环为基础改进的回热循环、中间再热循环和热电循环等，分别介绍了它们的系统装置图和T-S原理图，并对循环系统的热效率进行了比较。在此基础上，指出提高蒸汽动力循环系统中工业余热的利用率，是蒸汽动力循环系统改进的重要途方向之一。
关键词：蒸汽动力循环 系统装置图 T-S原理图 热效率
一、前言
热力学第二定律指出，要连续实现热能转换为机械能，必须通过热力循环。机械能和由机械能转换的电能，是现代生产领域和日常生活的主要动力，故将热力循环称为动力循环。使用水蒸气为工质的动力循环，被称为蒸汽动力循环，如火力发电厂中的汽轮机动力循环。
热力学第二定律证明了在相同界限温度区间，卡诺循环的热效率最高，但因采用水蒸气作为工质的动力循环难以实现卡诺循环，在蒸汽动力循环中采用的是朗肯循环。朗肯循环是火电厂中的最基本的蒸汽动力循环，中小型火电厂的回热循环，大型火电厂的中间再热循环，以及热电循环，都是从朗肯循环中发展而来的[1-4]。
二、朗肯循环
1.朗肯循环系统
朗肯循环系统如图1所示，装置系统中主要设备有蒸汽锅炉、汽轮发电机、冷凝器和给水泵等。从锅炉出来的过热蒸汽（参数为P1、t1），沿蒸汽管道被引入汽轮机，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀做功，将热能转化为机械能，汽轮机带动同轴的发电机，将机械能转变为电能而同时向外输出；汽轮机的低压排气（又称乏汽，参数为P2）进入冷凝器，在定压下放热凝结为水（饱和水），排汽放出的热量被冷却水吸收并带走；冷凝水由水泵绝热压缩增压后被送入锅炉中；进入锅炉的未饱和水，在定压下吸收燃料放出的热量，变为过热蒸汽。至此，工质完成一次循环，工质在热力设备中不断地进行吸热、膨胀、放热、压缩等四个过程，使热能不断转变为机械能，这就是火力发电厂的朗肯循环。
2.朗肯循环的T-S图
①1—2线为过热蒸汽在汽轮机中膨胀做功过程。此过程熵不变、压力降低、比容增加。
