27）。已知冷却水进入凝汽器时的温度为 10 ℃，离开时的温度为 18 ℃；水的比定压热容为 4.187 kJ/（kgK），求冷却水流量。

[解] 先求每小时的蒸汽流量 &?P?d?200000?3.1kg/h m由 P， x = 0.9 附表7,得??2432.2kJ 1?0.004MPa&&根据热量平衡方程 Q 乏气放?Q冷水放即 m&&Cp(t2?t1) 乏气???m冷水放g所以

&m冷水放?&m冷水放??Cp(t2?t1)?P?d??Cp(t2?t1)200000?3.1?2432.2?0.9?10?3??40517.3 吨/h4.187?(18?10)

图 7－27

7-7 已知朗肯循环的蒸汽初压p1=10 MPa，终压p2=0.005 MPa；初温为：（1）500 ℃、（2）550 ℃。试求循环的平均吸热温度、理论热效率和耗汽率[kg/（kW·h）]。

[答案] （1） 528.45 K ， 42.09 % ，2.651 kg/ (kW.h)

（2） 542.75 K ， 43.62 % ，2.483 kg/ (kW.h)

7-8 已知朗肯循环的初温t1=500℃，终压p2=0.005MPa。初压为：（1）10MPa、（2）15MPa。试求循环的平均吸热温度、理论热效率和乏汽湿度。

[答案] （1） 528.45 K ， 42.09 % ， 22.8 %

(2) 538.35 K ， 43.15 % ， 25.9 %

*

7-9 某蒸汽动力装置采用再热循环。已知新汽参数为p1=14 MPa、

t1=550 ℃，再热蒸汽的压力为 3 MPa，再热后温度为 550 ℃，乏汽压力为 0.004 MPa。试求它的理论热效率比不再热的朗肯循环高多少，并将再热循环表示在压容图和焓熵图中。

[答案] 2.17 % 4.68 %

*

7-10 某蒸汽动力装置采用二次抽汽回热。已知新汽参数为p1=14 MPa、t1=550 ℃，第一次抽汽压力为 2 MPa，第二次抽汽压力为 0.16 MPa，乏汽压力为 0.005 MPa。试问：

（1）它的理论热效率比不回热的朗肯循环高多少？ （2）耗汽率比朗肯循环增加了多少？

（3）为什么热效率提高了而耗汽率反而增加呢？

[答案]（1） 4.47 ％ 10.97 ％

（2） 0.43 kg / (kW.h) 17.27 %

(3) 因为抽气凝结放出的热量加热给锅炉给水，使水在锅炉里吸热减少（低温吸

热段没有了）从而提高了循环的平均吸热温度即T1m?，而T2m不变所以热效率?t?由两次抽汽使最后在汽轮机里膨胀做功的蒸汽量由原来1kg减少为?1??1??2?kg?0.7074kg，所以还要做出原来那么多功的话，

虽然消耗的热量比原来少了，但是其蒸汽耗量却必然要增加。

第八章 制冷循环

思 考 题

1. 利用制冷机产生低温，再利用低温物体做冷源以提高热机循环的热效率。这样做是否有利？

[答]：这样做必定不利，因为虽然低温物体作冷源可以提高热及循环的热效率，多获得功，但是要造成这样的低温冷源，需要制冷机，需要耗功，由于不可逆性的存在，制冷机消耗的功必然大于热机多获得的功，因此，这样做是得不偿失的。

2. 如何理解空气压缩制冷循环采取回热措施后，不能提高理论制冷系数，却能提高实际制冷系数？

[答]： 参见图a，没有回热的循环为12341,有回热的循环为1r2r53r41r。采用回热循环后，在理论上制冷能力为q2（过程4→1的吸热量）以及循环消耗的净功和向外界派出的热与没有回热的循环相比，显然都没有变（Wor=Wo,q1r=q）所以理论制冷系数也没有变（εr=ε）。但是采用回热后，循环的增压比降低了，从而使压气机耗功和膨胀机做功减少了同一数量，这也减轻了压气机和膨胀机的工作负担，使它们在较小的压力围工作，因而机器可以设计得比较简单而轻小，另外，如果考虑到压气机和膨胀机的不可逆性（图b）那么采用回热压气机少消耗的功将不是等于而是大于膨胀机少作出功。因而制冷机实际消耗的净功将会减少。同时，每kg空气的制冷量也相应地有所增加（如b图中面积a所示）所以采用回热措施能提高空气压缩制冷循环的实际制冷系数，因而这种循环在深度制冷，液化气体等方面获得了实际应用。

3. 参看图8-13。如果蒸气压缩制冷装置按1'2'351'运行，就可以在不增加压气机耗功的情况下增加制冷剂在冷库中的吸热量(由原来的 h1h4增加为h1h5)，从而可以提高制冷系数。这样考虑对吗？

[答] ：不对。因为要实现定压冷却过程3→5，就需要一定的制冷量(h3—h5)，这冷量只能来自冷库，因而冷库的制冷量将减少，这减少量恰好等于由定压冷却过程取代节流过程带来的制冷量的增加：

h3?h5?h'?h5?(h'?h5)?(h1'?h')

414所以，这样做在理论上并无得益，而实际上不仅增加了设备的复杂性（由简单的节流阀变成较复杂的换热器）。还会由于换热器存在的损失而导致实际制冷系数的降低。

习 题

8-1 （1）设大气温度为 30 ℃，冷库温度分别为 0 ℃、-10 ℃、-

20 ℃，求逆向卡诺循环的制冷系数。

（2）设大气温度为 －10 ℃，供热温度分别为 40 ℃、50 ℃、

60 ℃，求逆向卡诺循环的供热系数。

[解]：（1） 逆向卡诺循环的制冷系数由 (8-2) 式得：

??C1 ??C21T0?1TR11?1?9.105

30?273.15?1273.151?6.5788

30?273.15?1?10?273.151?5.063

30?273.15?1?20?273.15T0?1TR21? ??C3T0?1TR3?可见，当T0一定时，TR愈低，?C愈小。

(2) 逆向卡诺循环的供热系数由 (8-4) 式得：

1 ??1??6.263 C11?T0TH1??10?273.1540?273.15 ? ?C2?11??5.2858 T?10?273.151?01?50?273.15TH211??4.7593 T?10?273.151?01?60?273.15TH3C3?可见，当T0一定时，TH愈高，?C愈小，且?C?1。

8-2 已知大气温度为 25 ℃，冷库温度为 -10 ℃，压气机增压比分别为

2、3、4、5、6。试求空气压缩制冷循环的理论制冷系数。在所给的条件下，理论制冷系数最大可达多少（按定比热容理想气体计算）？

[解]： 空气压缩制冷循环的理论制冷系数可由(8-5)式求得： ??2时，??1?1?4.566

??0?1?0?1??11?1??1??11.4?121.4?1?2.712 ?11?2.058 ?1?1.713 ?1?1.496 ?1 ??3时，???1?0?1?011.4?131.4 ??4时，????0?1?0?1.4?141.4 ??5时，???1?0?1?011.4?151.4 ??6时，???1?0?1?011.4?161.4 可见，当????，

?max?1T0min?1TR?1?7.519??c

25?273.15?1?10?273.15

8-3 大气温度和冷库温度同习题8-2。压气机增压比为 3，压气机绝热效

6率为 82%，膨胀机相对效率为 84%，制冷量为0。求压气机所需功率、.8?10kJ/h整个制冷装置消耗的功率和制冷系数（按定比热容理想气体计算）。

[解]：由例 8-1 可知，考虑了压气机和膨胀机不可逆损失的空气压缩制冷循环的实际制冷系数可由下式求得：

???T??ri??1?R??Tb?TR?T0?0?1?0?0?1???1?1/??0?????1?C,s??ri

???10?273.15?0.84??1??25?273.15??1.4?1???1?1/31.4??????0.63841.4?1?10?273.151?31.4??0.8425?273.150.82每kg空气吸热量

q2?h0?hR?Cp0(T1?T4)?Cp0(TR?T4)?1.005?(263.15?217.83)?45.55kJ/kg

Q空气流量 m&?2?0.8?106/45.55?17564.4kg/h?4.879kg/s

q2压气机所需功率

&?WCS/?CS?m&?PC?m?4.879?1.41.4?1?0?0?1RJR(??0?1?0?1)/?CS?1)/0.82?580.09kW

1.4?1?0.2871?263.15?(31.4膨胀机所做功率

&?WTS/?ri?m&?PT?m?4.879??0?0?1RT0(1?1??0?1?0)??ri11.4?131.41.4?0.2871?298.15?(1?1.4?1)?0.84?330.78kW

制冷循环消耗的功率 P?PC?PT?580.09?330.78?249.32kW

8-4 某氨蒸气压缩制冷装置（参看图8-10），已知冷凝器中氨的压力为 1

6MPa，节流后压力降为 0.2 MPa，制冷量为 0，压气机绝热效率为 .12?10kJ/h80%。试求：

（1）氨的流量；

（2）压气机出口温度及所耗功率； （3）制冷系数；

（4）冷却水流量[已知冷却水经过氨冷凝器后温度升高 8 K，水的比定压热容为 4.187 kJ/(kgk)]。

[解]：参考图8-10、8-11及8-12，

由 P'1?0.2MPa，查logP?h图 得h'?1560kJ/kg 由 P'1?0.2MPa 沿等熵线向上与P'2?1MPa线交于

2'点 查得 h2s'?1800kJ/kg