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蒸汽动力循环及制冷循环简介

【摘要】:热机的工作循环称为热动力循环过程。根据所用工质的不同,热机动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环过程两大类。制冷是获得并保持低于环境温度的操作。根据热力学第二定律,制冷过程是不能自发进行的,必须输入一定的外功才能实现将从低温环境吸收热量并排往高温环境。

内容概要和学习方法

将热能转化为机械能等动力的装置称为热力原动机,简称热机(heat engine),化工厂与其他工业系统均离不开动力,交通工具也需要动力来驱动。热机的工作循环称为热动力循环过程。根据所用工质的不同,热机动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环过程两大类。蒸汽机和汽轮机的工作循环过程属于前者,在火力发电厂及原子能发电厂,工质按蒸汽动力循环进行工作,将化石燃料和核燃料中的热能转化为电能并对外界输出。而汽车依靠燃气轮机前进、喷气式飞机依靠燃气轮机飞行,它们都属燃气动力循环。

制冷是获得并保持低于环境温度的操作。一般将制冷温度在-100℃以上的称为普冷,将制冷温度低于-100℃的称为深冷。日常生活所需的食品冷藏(如冰箱)或气温调节(如空调)等的制冷温度一般在-100℃以上,而化工厂除了大量需要普冷的环境进行低温反应、结晶分离外,有时也需要深冷以满足特殊的需要,如气体液化等。根据热力学第二定律,制冷过程是不能自发进行的,必须输入一定的外功才能实现将从低温环境吸收热量并排往高温环境。因此,通常将输入外功实现从低温环境吸收热量排向高温环境的循环称为制冷循环。

本章主要在热力学第一定律和热力学第二定律应用的基础上,针对热力学循环过程,探讨热力原动机、制冷机等热力过程中工质的状态变化与能量的相互转换规律,阐明能量转换的方向单一性,为提高能量的利用率及热力过程的分析与改进提供基础。