化工热力学制冷精选PPT.ppt
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1、化工热力学制冷1第1页,此课件共56页哦6 蒸汽动力循环与制冷循环蒸汽动力循环与制冷循环 6.1 蒸汽动力循环蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩气体的压缩 6.3 膨胀过程膨胀过程 6.4制冷循环制冷循环 6.5 深度冷冻循环深度冷冻循环 第2页,此课件共56页哦 6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环6.4.3 热泵及其应用热泵及其应用 第3页,此课件共56页哦173K称为普通冷冻简称称为普通冷冻简称普冷,普冷,把把TL173K称为深度冷冻简称称为深度冷冻简称深冷。深冷。第8页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸
2、汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环1.逆卡诺循环逆卡诺循环-理想的可逆制冷循环理想的可逆制冷循环冷冷 凝凝 器器 蒸蒸 发发 器器压缩机压缩机膨胀机膨胀机121234THTL0S4S1QH3Q04第9页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环 循环过程:循环过程:1-2:绝热可逆压缩,:绝热可逆压缩,P1-P2,TL-TH,消耗外功,消耗外功,等熵过程;等熵过程;2-3:等温可逆放热过程;:等温可逆放热过程;3-4:绝热可逆膨胀,:绝热可逆膨胀,P2-P1,TH-TL,对外作功,对外作功,等熵过程;等熵过程;4-6:等温可逆吸热过程。:等温可逆吸热过程。
3、第10页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环 循环过程的制冷系数循环过程的制冷系数第11页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环1234THTL0S4S1第12页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环 讨论:讨论:第13页,此课件共56页哦冷凝、冷却器冷凝、冷却器蒸发器蒸发器压缩机压缩机节流阀节流阀12543TS54123(饱和饱和l)(湿蒸汽湿蒸汽)(饱和饱和g)(饱和饱和g)等焓线等焓线等压线等压线过热蒸气过热蒸气6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽
4、压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环第14页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环2.单级蒸汽压缩制冷循环单级蒸汽压缩制冷循环 循环的构成循环的构成冷冷 凝凝 器器蒸蒸 发发 器器压缩机压缩机节流阀节流阀12Q0QH34T0S1234P1P2第15页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环3-4:饱和液体的节流膨胀过程,为等焓过程。:饱和液体的节流膨胀过程,为等焓过程。其余同逆卡诺循环。其余同逆卡诺循环。制冷系数制冷系数 装置的制冷能力:装置的制冷能力:功耗:功耗:第16页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环
5、6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环制冷机所消耗的理论功率制冷机所消耗的理论功率制冷系数制冷系数 制冷剂的选择:制冷剂的选择:蒸发潜热要大;蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大于蒸发潜热要大;蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大于大气压力,常温下冷凝压力要低;较高的临界温度和较低的大气压力,常温下冷凝压力要低;较高的临界温度和较低的凝固温度;较强的化学稳定性。凝固温度;较强的化学稳定性。第17页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环 6.4.1 6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环 常用的制冷剂有:氨、氟氯烃、二氧化碳、常用的制冷剂有:氨、氟氯烃、二氧化碳、乙烷、乙烯等。乙烷、
6、乙烯等。注意:注意:19871987年蒙特利尔会议上,起草制订保护年蒙特利尔会议上,起草制订保护臭氧层的协议,提出限定五种氟氯烃的生产。即臭氧层的协议,提出限定五种氟氯烃的生产。即氟氯烃的书写:氟氯烃的书写:氟氯烃的商品名称符号书写:氟氯烃的商品名称符号书写:第18页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环6.4.1 6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环3.3.多级蒸汽压缩制冷循环多级蒸汽压缩制冷循环 为了获得较低的低温,压缩比较大时。如氨蒸为了获得较低的低温,压缩比较大时。如氨蒸发温度发温度248-208K248-208K时,采用两级压缩制冷循环,时,采用两级压缩制冷循环,低于
7、低于208K208K时采用三级。时采用三级。以两级蒸汽压缩制冷循环为例以两级蒸汽压缩制冷循环为例第19页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环6.4.1 6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环低低压压蒸蒸发发器器水冷器水冷器中中间间冷冷却却器器中中压压蒸蒸发发器器低压气缸低压气缸高压气缸高压气缸高高压压冷冷却却器器节流阀节流阀节流阀节流阀12234578T0S122345678P1P2P26第20页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环6.4.1 6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环4.4.复迭式压缩制冷循环复迭式压缩制冷循环 若蒸发压力过低或制冷剂凝固温度的限制
8、,不若蒸发压力过低或制冷剂凝固温度的限制,不可能获得更低的低温,可采用复迭时制冷循环。为可能获得更低的低温,可采用复迭时制冷循环。为多个单级压缩制冷循环的串联操作多个单级压缩制冷循环的串联操作。如石油裂解分离中。如石油裂解分离中广泛采用的广泛采用的氨氨-乙烯乙烯复迭式制冷,乙烯在蒸发器中可提复迭式制冷,乙烯在蒸发器中可提供供-100-1000 0C C的低温。的低温。第21页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环6.4.3 热泵及其应用热泵及其应用 第22页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环 6.4.
9、2 6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环 消耗热能,消耗热能,利用二元溶液中各组分利用二元溶液中各组分蒸汽压蒸汽压不同来实不同来实现制冷的。即使用在一定压力下各组分的现制冷的。即使用在一定压力下各组分的挥发性挥发性(或蒸汽压)不同的(或蒸汽压)不同的溶液为工质溶液为工质,以挥发性大(蒸汽,以挥发性大(蒸汽压大)的组分为制冷剂,而挥发性小的组分为吸收压大)的组分为制冷剂,而挥发性小的组分为吸收剂。剂。工质:工质:二元溶液,如二元溶液,如氨氨-水水(-660C-460C)、水、水-溴化锂溴化锂(0-60C)溶液等。溶液等。第23页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环 6.4.2 6.4.
10、2 吸收制冷循环吸收制冷循环 冷冷 凝凝 器器蒸蒸 发发 器器压缩机压缩机节流阀节流阀12Q0QH34吸吸收收器器换热器换热器解解吸吸器器泵泵冷冷 凝凝 器器节节流流阀阀蒸蒸 发发 器器1冷却水冷却水Q0Q冷却水冷却水234QH第24页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环6.4.2 6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环 吸收制冷装置的经济技术指标用吸收制冷装置的经济技术指标用热能利用系数热能利用系数表示表示 氨氨-水吸收制冷循环水吸收制冷循环压力:压力:再生器压力由冷凝器再生器压力由冷凝器中氨冷凝温度决定,吸收器压力由蒸发器液氨蒸发中氨冷凝温度决定,吸收器压力由蒸发器液氨蒸发压力决定
11、;压力决定;温度:温度:再生和吸收温度分别由热源和冷再生和吸收温度分别由热源和冷却水温度决定。即分别由其他给定条件决定,因此却水温度决定。即分别由其他给定条件决定,因此浓、稀氨水的浓、稀氨水的浓度浓度不能随意变动。不能随意变动。优点:优点:直接利用热能,且品位较低。直接利用热能,且品位较低。第25页,此课件共56页哦吸吸收收器器换热器换热器解解吸吸器器泵泵冷冷 凝凝 器器节节流流阀阀蒸蒸 发发 器器1冷却水冷却水Q0Q冷却水冷却水234QH6.46.4制冷循环制冷循环6.4.2 6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环 第26页,此课件共56页哦 吸收制冷装置的经济技术指标用吸收制冷装置的经济技术
12、指标用热能利用系数热能利用系数表示表示 如:氨如:氨-水吸收制冷循环中水吸收制冷循环中压力:压力:再生器压力由再生器压力由冷凝器中氨冷凝温度决定,吸收器压力由蒸发器液冷凝器中氨冷凝温度决定,吸收器压力由蒸发器液氨蒸发压力决定;氨蒸发压力决定;温度:温度:再生和吸收温度分别由热再生和吸收温度分别由热源和冷却水温度决定。即分别由其他给定条件决定,源和冷却水温度决定。即分别由其他给定条件决定,因此浓、稀氨水的因此浓、稀氨水的浓度浓度不能随意变动。不能随意变动。优点:优点:直接利用热能,且品位较低。直接利用热能,且品位较低。6.46.4制冷循环制冷循环6.4.2 6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环
13、第27页,此课件共56页哦6.4制冷循环制冷循环6.4.1 蒸汽压缩制冷循环蒸汽压缩制冷循环6.4.2 吸收制冷循环吸收制冷循环6.4.3 热泵及其应用热泵及其应用 第28页,此课件共56页哦6.46.4制冷循环制冷循环6.4.3 6.4.3 热泵及其应用热泵及其应用 热泵:热泵:消耗机械功,完成热能从低温区传向高温区并消耗机械功,完成热能从低温区传向高温区并维持高于环境温度的装置维持高于环境温度的装置。工作原理:工作原理:同蒸汽压缩制冷循环过程。同蒸汽压缩制冷循环过程。不同点:不同点:工作目的与操作的温度范围。工作目的与操作的温度范围。应用:应用:工业上用于废热回收,家用空调等。工业上用于废
14、热回收,家用空调等。性能指标:性能指标:供热系数供热系数HPHP第29页,此课件共56页哦6 蒸汽动力循环与制冷循环蒸汽动力循环与制冷循环 6.1 蒸汽动力循环蒸汽动力循环 6.2 气体的压缩气体的压缩 6.3 膨胀过程膨胀过程 6.4制冷循环制冷循环 6.5 深度冷冻循环深度冷冻循环 第30页,此课件共56页哦 深度冷冻循环深度冷冻循环的目的就是获得低温度液体,由纯物质的目的就是获得低温度液体,由纯物质的的P-T相图知:当气体温度高于其相图知:当气体温度高于其临界温度临界温度时,无论加时,无论加多大的压力都不能使其液化,因此,气体的临界温度越多大的压力都不能使其液化,因此,气体的临界温度越低
15、,所需的液化温度也越低。为了使这些难液化的气体低,所需的液化温度也越低。为了使这些难液化的气体液化,必须设法将其温度降低到临界温度以下,这就需液化,必须设法将其温度降低到临界温度以下,这就需要深度冷冻。利用一次节流膨胀液化气体是最简单的气要深度冷冻。利用一次节流膨胀液化气体是最简单的气体液化循环。体液化循环。1896年德国工程师年德国工程师Linde首先应用此法液首先应用此法液化空气,故称为简单的化空气,故称为简单的林德循环林德循环 6.5 深度冷冻循环深度冷冻循环 第31页,此课件共56页哦6.5 深度冷冻循环深度冷冻循环 流体流体P熔熔化化曲曲线线固固相相 汽汽 化化 曲曲线线三相点升华曲
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