热力循环组织及其性能评价方法
CE图_一种余热利用循环及工质选择的定量评价方法_席奂_李明佳_何雅玲_陶文铨
第47卷第9期西 安 交 通 大 学 学 报 V ol.47 No.9 2013年9月 JOURNAL OF XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY Sep. 2013DOI:CE图—一种余热利用循环及工质选择的定量评价方法席奂，李明佳，何雅玲，陶文铨（西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室，710049，西安）摘要：鉴于当前余热利用循环的系统优劣性评价和工质筛选缺乏合理的、定量的方法和评价准则，以帕累托最优解为基本思想，以多目标函数遗传算法为实现手段，在综合考虑年度经济收益及能量利用效率的基础上，提出了余热利用评价火用效率-年度现金流量双效图（以下简称CE图），给出了CE图的制作方法，分析说明了CE图中各特殊点的意义。
以两种常见的余热利用循环系统——基本有机朗肯循环和内回热有机朗肯循环为例，采用30种常见有机工质为例，在100~300℃之间的不同余热温度下解释说明了所提出的CE图如何用来评价余热利用循环系统的优劣性，以及如何用来进行工质的筛选。
对不同系统、不同工质CE图的对比方法进行了阐述，并且对CE图在余热利用领域的进一步开发利用进行了展望。
关键词：余热利用评价图；评价方法和评价准则；有机朗肯循环；有机工质中图分类号：TK11 文献标志码：A 文章编号：0253-987X(2013)09-0000-00CE Diagram：a Quantitative Evaluation Criterion for Waste Heat Recovery Power System and Working Fluids and Its ApplicationsXI Huan, LI Mingjia, HE Yaling, TAO Wenquan(Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of MOE, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)Abstract:On the basis of the concept of Pareto optimum solution to the multi-object function and the comprehensive considerations of both annual cash-flow and energy utilization efficiency, a double- efficiency diagram of annual cash flow-exergy efficiency (CE) was proposed by the implementation of the multi-objectives genetic algorithm. For the CE diagram, the graphing method was described, and the meaning of endpoints was analyzed. Under 6 different heat-source temperatures ranging between 100 to 300 o C, 30 chlorine-absent working fluids were employed and tested. Typical ORC systems (i.e. basic organicexamples. As a novel method for working fluids selection and thermodynamic system comparison, case studies were then given by segmenting the CE diagrams into different parts. In addition, an outlook for the further applications of CE in the utilization of waste heat was presented.The proposed quantitative method would be applicable to any closed loop waste heat recovery thermodynamic system and working fluids.Keywords: performance evaluation diagram for waste heat recovery; evaluation method and criterion; organic Rankine cycle; organic working fluid工业余热的高效综合利用是实现我国节能减排战略目标的重要途径，也是当前能源领域的热点问题。
热力学中的热机效率与性能提升方法探索
热力学中的热机效率与性能提升方法探索热力学中的热机效率与性能提升方法主要可以从以下几个方面进行探索：1.提高热机的热源温度：提高热机的热源温度可以增加热机的效率。
因为热机效率与温度有关，热源温度越高，热机效率就越高。
此外，提高热源温度还可以使热机的产能增加，热机产生的功率也会随之增加。
2.降低热机的废热损失：热机在运行过程中，会有一部分热能转化成废热散失出去，这就是热机的废热损失。
降低废热损失可以使热能的利用率提高，从而提高热机的效率。
降低废热损失的方法包括优化热机的结构，在热机中增加换热器等。
3.提高工作流体的温度：热机效率与工作流体的温度有关。
因此，提高工作流体的温度是提升热力学循环效率的一个关键途径。
一种方法是采用高温气体燃料，例如氧化铈和氢气等。
另一种方法是采用高温液态金属，例如钠或铅等。
这些高温介质可以用来取代标准的水蒸汽循环中的水，以减少热损失并增加热机效率。
4.利用废弃能量：大部分热机在运行过程中都会产生一些废弃的能量，如振动、噪音等。
这些能量往往会被忽略或直接排放到环境中。
如果能将这些废弃的能量有效地利用起来，比如转化为电能或者机械能，将有助于提高热机的性能和效率。
5.采用新型材料和技术：随着科技的发展，新型的材料和技术不断涌现。
将这些材料和技术应用到热机中，可以有效地提高热机的性能和效率。
例如，使用纳米材料改善热机的传热性能，或者采用先进的控制系统优化热机的运行过程。
6.实现能源多元化：由于不同的能源形式在转化效率和环境影响方面各有优缺点，因此实现能源多元化对于提高热机的效率和性能具有重要意义。
例如，可以将太阳能、风能等可再生能源与传统的化石燃料相结合，以实现能源的多元化供应，提高能源利用效率。
因此，开发新型的热机结构是提高热机效率和性能的重要途径。
例如，可以采用先进的制造工艺和材料，设计出更加高效和可靠的热机结构。
7.优化热机运行环境：热机的运行环境也会对热机的效率和性能产生影响。
两级脉冲爆震发动机的理想热力循环及性能分析
两级脉冲爆震发动机的理想热力循环及性能分析摘要本文探讨了双级脉冲爆震发动机的理想热力循环和性能分析。
通过分析两级脉冲爆震发动机中汽油-空气混合物的循环，表明它具有优越的热效率，可以有效地提高发动机的性能。
本文还分析了该类发动机的理想燃烧室的温度分布、燃烧室的特性分析和排气量的测试，以及发动机排气温度分析，证实了理想热力循环可以有效地提升两级脉冲爆震发动机的性能。
关键词：双级脉冲爆震发动机、理想热力循环、热效率、性能分析正文1. 引言双级脉冲爆震发动机已成为汽车行业最先进的发动机之一，其优越的性能可以大大提高汽车的发动机性能。
然而，由于汽油-空气混合物的复杂性，燃烧室的温度分布不均匀，并且燃烧的热效率也不高。
因此，本文将探讨双级脉冲爆震发动机在理想热力循环下的性能分析。
2. 理想热力循环理想热力循环是一种对双级脉冲爆震发动机进行性能评估的方法。
它需要仔细观察汽油-空气混合物在发动机燃烧室内部的变化，以及它如何影响发动机的性能。
通过仔细分析汽油-空气混合物循环，可以得出理想热力循环能够有效地提高燃烧的热效率，从而大大提高两级脉冲爆震发动机的性能。
3. 理想燃烧室特性分析分析理想燃烧室的温度分布，以便更好地了解发动机的性能。
由于发动机的燃烧室采用双级脉冲爆震发动机技术，使得汽油-空气混合物在燃烧室内部变化速率更快，所以温度分布更加均匀。
结合燃烧室内部温度分布，测试发动机排气量，以及分析发动机排气温度，研究发动机性能变化，发现理想热力循环有效提高了发动机最大功率，使得整体发动机性能达到最理想状态。
4. 结论本文探讨了双级脉冲爆震发动机的理想热力循环和性能分析。
通过分析汽油-空气混合物的循环，表明它具有优越的热效率，可以有效地提高发动机的性能。
本文还分析了发动机理想燃烧室的温度分布、燃烧室的特性分析和排气量的测试，以及发动机排气温度分析，证实了理想热力循环可以有效地提升两级脉冲爆震发动机的性能。
双级脉冲爆震发动机是当今汽车行业中最先进的发动机，它具有优越的性能。
发动机原理 第二章 内燃机循环及性能评价指标
K
定压加热循环（λ =1）的平均压力为
ptP pa K ( 1) t 1 K 1
K
可见，pt是随压缩始点压力pa、压缩比ε 、 压力升高比λ 、预膨胀比ρ 、绝热指数K和 热效率η t的增加而增加。
tm 1
1
K 1
1 K 1
1
K
定容加热循环（ρ =1）热效率为
tV 1
1
1
K 1
定压加热循环（λ =1）热效率为
tP 1
K 1
K
1
K ( 1)
影响η t的因素
l. 压缩比ε
提高ε，可以提高循环平均吸热温度，降低循环平均放 热温度，扩大循环温差，增大膨胀比 ，三种循环的 η t都提高。图1-3表示定容加热循环热效率随压缩比 变化的情况。
发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有 效转矩Ttq
Pe Ttq
2nTtq60 1000Ttq n9550
0.1047 Ttq n 10 3
2. 平均有效压力pme
平均有效压力pme（MPa）是发动机单位气缸工 作容积输出的有效功
pme
30 Pe iVs n
η i 、 bi的大致范围
η 汽油机
i
bi[g／（kW· ）] h 205-320
0.3-0.4
柴油机
0.4-0.5
170-205
第四节 内燃机有效性能指标
内燃机经济性和动力性指标是以曲轴对 外输出的功率为基础，代表了内燃机整 机的性能，通常称它们为有效指标。
大一热学知识点总结归纳
大一热学知识点总结归纳大一热学是理工科学生在大一上学期学习的一门课程，它为我们打下了热力学和热传导方面的基础知识。
在这门课程中，我们学习了许多重要且实用的热学知识点，下面我将对这些知识点进行总结和归纳。
一、热力学基本理论1. 热力学系统与界面：介绍了热力学系统的概念以及系统与界面之间的相互作用关系，引入了系统和界面的平衡状态。
2. 热力学第一定律：阐述了能量守恒定律，即能量可以从一个系统转移到另一个系统，但总能量守恒。
3. 热力学第二定律：介绍了热力学过程的方向性，表明热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，热力学第二定律给出了能量转化的限制条件。
4. 热力学第三定律：阐述了当温度接近绝对零度时，凝固熵趋于零。
二、热力学循环1. 卡诺循环：介绍了卡诺循环的理论基础和性能优化原则，卡诺循环是一个理想的热力学循环，它是用来衡量热机性能的标准。
2. 斯特林循环：讲解了斯特林循环的工作原理和性能特点，斯特林循环是一种利用气体的等温膨胀和等温压缩来完成工作的热力学循环。
3. 蒸汽动力循环：介绍了蒸汽动力循环的基本概念和组成部分，包括锅炉、汽轮机、冷凝器和泵等。
三、热传导1. 热传导基本原理：解释了热传导的基本机制，包括传热的方式和传热速率的计算方法。
2. 斯特法定律：说明了温度梯度与热流密度之间的关系，是热传导领域中常用的定律之一。
3. 热传导方程：描述了热量传导过程的数学模型，可以用来解决热传导问题。
4. 材料的导热性质：介绍了导热系数和热导率等与材料导热性能相关的物理量，并讨论了不同材料的热传导特性。
四、热学实践1. 热学实验：描述了一些常见的热学实验，如测量热导率和比热容等实验方法和步骤。
2. 热机性能评价：介绍了评价热机性能的一些指标和方法，如热效率和热机循环图等。
3. 热力学计算：讲解了热力学计算中常用的公式和计算方法，如功和热的计算方法。
总结：通过学习大一热学，我们对热力学基本理论、热力学循环、热传导和热学实践等方面有了更深入的了解。
《热力发电厂》复习思考题
必须建立在热力学第一定律和第二定律基础之上答：热力学第一定律是从能量转换的数量关系来评价循环的热经济性；它可对各种理想循环进行分析，而实际的各种热力循环中都存在原因不同的不可逆损失，找出这些损失的部件、大小、原因、及其数量关系，提出减少这些不可逆损失的措施，以提高实际循环热效率就应采用以热力学第二定律为基础的方法来完成。
因此对发电厂热功转换效果作出全面的评价，必须建立在热力学第一定律和第二定律的基础之上。
1.评价实际热力循环的方法有几种它们之间有什么区别和联系答：评价实际热力循环的方法有两种：一种是热量法（既热效律法），另一种是火用（或熵）方法。
热量法是以热力学第一定律为基础。
用能量的基本特性提出热力循环能量转换的数量关系的指标，着眼于能量数量上的平衡分析，它主要通过计算各种设备及全厂的热效率来评价实际循环的优劣。
这种评价方法的实质是能量的数量平衡。
火用方法是以热力学第一，第二定律为依据，不仅考虑能量的数量平衡关系，也考虑循环中不可逆性引起作功能力的损失的程度。
它是一种具有特定条件的能量平衡法，其评价的指标是火用效率，这种评价方法实质是作功能力的平衡。
两种方法之间的区别：热量着重法考虑热的数量平衡关系，而火用方法不仅考虑热的量，而且也研究其质的数量关系，即热的可用性与它的贬值问题。
因此，两种方法所揭示出来的实际动力装置不完善性的部位、大小、原因是不同的。
3．热力发电厂主要有哪些不可逆损失怎样减少这些过程的不可逆损失以提高热经济性答：主要不可逆损失有过炉内打礁、吹灰等措施减少热阻减少不可逆性。
2）主蒸汽中的散热和节流引起的不可逆性；可通过保温、减少节流部件等方式来减少不可逆性。
3）汽轮机中不可逆膨胀引起的不可逆损失；可通过优化汽轮机结构来减少不可逆性。
4）锅炉散热引起的不可逆损失；可通过保温等措施减少不可逆性。
5）凝汽器有温差的换热引起的不可逆损失；可通过清洗凝汽器减少热阻以减少不可逆性。
4．某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p0=,温度为t0=435℃,排气压力p c=,环境温度为t en=0℃，环境压力为p en=,试求：（1）朗肯循环的热效率；（2）同温限的卡诺循环的热效率；（3）该朗肯循环与温限、吸热量相同的卡诺循环相比熵增及火用的损失解：根据机组参数查焓熵图和水蒸汽图表可得h0=3310 kj/kg h c=2110 kj/kg h c‘ = kj/kgt c’= kj/kg s c= kj/kg s1‘= kj/kg.（1）郎肯循环的热效率为ctc hhhch'--=η=7,137331021103310--=（2）同温限卡诺循环热效率为11TTctc-=η=1-+273)/(435+273)=（3）对卡诺循环：熵增为k kg kj T c h h s ./48.42374357.13733100=+-=-=∆ 火用损失为k kg kj s T E en ./04.122348.4237=⨯=∆=∆（4）对朗肯循环熵增为=-=∆'1s sc s = 火用损失为k kg kj s T E en ./99.178********.6=⨯=∆=∆二1. 为什么纯凝汽式汽轮发电机的汽耗率小于回热式汽轮发电机的汽耗率,而热耗率则大于回热式 答：在机组功率相同的条件下，由于回热抽汽的作功不足使机组的发电功率减少,若保持功率不变，则必需增大机组的汽耗量D 0 和汽耗率d 0。
01 第一章 发动机热力循环及性能指标
① 热能利用的完善程度；② 能量相互转换的效率；③ 寻求提高 热量利用率的途径。
将内燃机的实际循环进行若干简化，提出一种假想循环，这种假 想循环就称为“理想循环”。
第一章
内燃机的热力循环及性能指标
1. 内燃机的热力循环
1-1 内燃机理想热力循环 在热机中，确定工质所经历的过程称为循环。内燃机的实际 热力循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成 的，循环中工质存在着质和量的变化，整个过程是不可逆的。 要确切地描述内燃机中实际的热力过程，在目前条件下还非 常困难。为了了解内燃机的
V
膨胀过程的容积变化用后膨胀比
Vb Vz
Vs Vc 表示。 Vc
表示。
Pz Pc
定容加热的压力升高，以压力升高比
表示。
图1（c）为等压循环（也称狄赛尔diesel循环） a—c 为绝热压缩； c—z 为定压加入热量 Q1; z—b 为绝热膨胀； b—a 为等容释放热量Q2。 Vz 定压加热过程的容积变化用初膨胀比 表示,其它同等容 Vc 循环。
图1－6
四冲程内燃机实际循环的p-V示功图
(1) 工质不同（理想循环为双原子气体；实际的为空气和燃烧 产物的混合物）, t
① 工质成分变化 t
柴油机中，燃烧前是新鲜空气与上循环的残留废气的混合 物，燃烧后，工质成分为燃烧产物。 ②工质比热变化 t a. 理想循环工质的比热是不随温度变化的，
1
点还在燃烧。这就是后燃现象。 e点的位置取决于混合气形成 的完善程度，供油规律，过量空气系数的大小及发动机的转速 等因素。一般好的情况下在上止点后40℃A～70℃A，也可能拖 延到排气门打开。后燃是在后膨胀比较小的情况下进行的，所 以损失了z1z1’ez1 , t 。 ③ 不完全燃烧 t 由于混合气形成不良引起不完全燃烧，使燃料热值未充分 利用，使燃烧膨胀线下移 , t 。 （6） 漏气损失 t 理想循环中工质质量不变。 实际循环中，气门，活塞环处有泄露，一般约为总量的 0.2%。 上面已就实际循环与理论循环的差异做了一般性的比较， 下面将继续讨论压缩，膨胀过程，燃烧与换气过程将在后面的 章节详细论述。
第5章_发动机实际循环与评价指标
1) 高负荷 柴油机a > 汽油机a 柴油机 t > 汽油机 t 汽油机混合气浓且等容度高，Tmax↑， 残余废气↑ ↓，热分解↑ 汽油机 t ↓ 汽油机 > 柴油机，但影响不大 2) 低负荷 汽油机a更小，而柴油机a 更大 汽油机 t ↓↓ 汽油机r↑，柴油机r不变，汽油机 ↓，燃烧速度↓ 汽油机 t↓ 汽油机高、低负荷温差小， Tmax↑ ↓ 汽油机 t↓
指示平均压力(Indicated Mean Effect工作容积所作的循环指示功
循环指示功可以认为是一个假想不变的压力pmi作用在活塞 上，使活塞移动一个冲程所作功
指示平均压力反映发动机作功能力的大小(单位体积作功量 大小J/m3)和强化程度。使不同发动机的动力性具有可比性
与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲程压力 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同（等于大气 压力），即理论泵气功为零
实际泵气功(泵气过程功)
由于流动存在阻力，进气压力低 于大气压，排气压力高于大气压 力，造成进气和排气流动损失功， 两者之和为实际泵气功 W2+W3 负功
Luoyang Institute Of Science And Technology
Luoyang Institute Of Science And Technology
• • • •
机械损失功Wm=Wf+We+Wp Wf:机械摩擦损失功 We：附件消耗功 Wp：泵气损失功
动力性能指标
Luoyang Institute Of Science And Technology
Luoyang Institute Of Science And Technology
中高温热泵工质热力性质及循环性能分析
摘要摘要中高温热泵技术是一项新兴的、发展中的应用技术，中高温热泵所采用的工质直接决定热泵系统的循环性能。
但是，目前在国内外对于中高温热泵还不存在公认的代表性工质。
同时，近年来《蒙特利尔议定书》提出了对ＣＦＣｓ的限制和禁用，以防止臭氧层继续受到破坏。
这一切都迫切要求在制冷行业中对新型工质进行研究，以寻求绿色环保型新工质来代替ＣＦＣｓ，并能达到良好的运行效果。
本文首先根据热物理性质、实用性要求和环境影响指标对工质进行筛选，发现三种氢氟烃类新工质Ｒ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２３６ｅａ和碳氢类Ｒ６００满足条件，又因现有系统中Ｒ１２３、Ｒ１３４ａ被广泛采用，所以选择该六种工质作为研究对象。
根据所选工质的特点采用ＲＫＳ方程作为六种高温工质的统一状态方程，在统一状态方程基础之上，根据热力学普遍关系推导出工质的其它热力学关系式，并根据实验数据拟合推导出其它热物性，建立了热力性质和迁移性质数学模型，从而实现了对这六种中高温工质热物性的完整描述。
通过误差分析得出，六种工质采用统～的状态方程进行热力性质计算能够满足工程要求。
根据所建立的工质热力学模型，利用Ｍａｕａｂ软件编写了一套完整的工质热力学性质计算程序，该程序具有通用性和易调性。
根据这套程序，编制出了新工质Ｒ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ６００的饱和热力性质表，并绘制了六种工质的温熵图和Ｒ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２３６ｅａ的压焓图，为工程热力计算提供了完整的热力性能图表，方便了工程应用。
将六种中高温工质应用于单级压缩和多级压缩热泵循环中，对比了各个工质在相同工况下不同循环方式中的热力性能，并分析得出各个工质的最佳循环方式。
结果显示三种氢氟烃类新工质Ｒ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｅａ、Ｒ２３６ｅａ和碳氢类Ｒ６００在中高温热泵工况下仍具有良好的热力性能。
关键词中高温工质；热力学性质；状态方程；饱和性质；单级循环：多级循环哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＭｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｐｕｍｐｉｓａｒｉｓｉｎｇａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｏｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｅｄｉｕｍ－ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｃｉｄｅｄｏｎｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｎｅｉｔｈｅｒｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｎｏｒｄｏｍｅｓｔｉｃｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｃｏｍｅｓｔｏａｎａｇｒｅｅｍｅｎｔｏｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｓｆｏｒｍｅｄｉｕｍ－ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｐｕｍｐ．Ｔｏｐｒｏｔｅｃｔｏｕｒｏｚｏｎｅｌａｙｅｒ，ｔｈｅＭｏｎｔｒｅａｌＰｒｏｔｏｃｏｌｗｈｉｃｈｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｆｉｎｉｎｇａｎｄｆｏｒｂｉｄｄｉｎｇＣＦＣｓ，ｗａｓｓｉｇｎｅｄｂｙｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳＯｃｉｅｔｉｅｓ．Ａ１１ｏｆｔｈｅｍｒｅｑｕｉｒｅｕｒｇｅｎｔｌｙｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｎｅｗ—ｓｔｙｌｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄａｖａｉｌａｂｌｙａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｉｌｔｅｒａｎｄｃｈｏｏｓｅｓｏｍｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｏｎｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｉｒｓｐｈｙｓｉｃａｉｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｑｕｅｓｔ，ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ａｎｄｍａｋｅｃｅｒｔａｉｎＲ２４５ｆａ，Ｒ２４５ｃａ，Ｒ２３６ｅａ，Ｒ６００，Ｒ１２３，Ｒ１３４ａａｓｄｉｓｑｕｉｓｉｔｉｖｅｏｂｊｅｃｔ．ＴｈｅｎｉｔｍａｋｅｃｅｒｔａｉｎＲＫＳｅｑｕａｔｉｏｎａｓｕｎｉｆｏｒｍｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｅ．ＴｂｅＲＫＳｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｅｉＳｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｄｅｄｕｃｅｏｔｈｅｒｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｉｔｆｉｔａｎｄｄｅｄｕｃｅｏｔｈｅｒｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｔｈｅｗｈｏｌｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆｏｒｔｈｉｓｓｉｘｄｉｆｉｅｒｅｎｔｒｅ衔ｇｅｒａｎｔｓ．ＩｔｕｌａｋｅｓｃｅｒｔａｉｎｔｈａｔｔｈｅＲＫＳｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｅｉｓｅｘａｃｔｅｎｏｕｇｈｆｏｒｔｈｅｓｅｓｉｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒ．ＩｔｍａｋＣＳｕｓｅｏｆＭａｔｌａｂｔｏｃｏｍｐｉｌｅａｓｕｉｔｏｆｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｔｈｅｒｌＴｌＯｄｖｎａｍｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｏｎｂａｓｉｓｏｆｇｉｖｅｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌ．ｎｉｓｐｒｏｇｒａｍｉｓＣｔＵＴｅｎｔａｎｄａｄｊｕｓｔｉｖｅ．ＩｔｃｏｍｐｉｌｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｎｔｉｏｎｔａｂｌｅｏｆＲ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ６００．ａｎｄｐｒｏｔｒａｃｔｃｈａｒｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｅｎｔｒｏｐｙｆｏｒｔｈｉｓｓｉｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓａｎｄｐｒｅｓｓ－ｅｎｔｈａｌｐｙｆｏｒＲ２４５ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２３６ｅａ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｗｈｏｌｅｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｅｒｍｏｄｖｎａｍｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｔ印ｐｌｙｔｈｅｓｉｘｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｔｏｂｏｔｈｓｉｎｇｌｅ－ｐｒｅｓｓｃｉｒｃｌｅａｎｄｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｃｉｒｌｅ．ｃｏｎｔｒａｓｔｔｈｅｄｉｆｉｅｒｅｎｔｃｉｒｃｌｅｍｏｄｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｗｏｒｋｉｎｇ．ｉｎｓｔａｎｃｅ．ａｎｄｖｅｒｄｉｃｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｉｒｃｌｅｍｏｄｅｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ．ＩｔｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｔｈｒｅｅｎｅｗＨＦＣｓｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｃｏｕｌｄｗｏｒｋｗｅｌｌｉｎＭｅｄｉｕｍａｎｄｈｉ曲ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｐｕｍｐｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｐｕｍｐｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ；ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｓｔａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ｓｉｎｇｌｅ—ｐｒｅｓｓｃｉｒｃｌｅ；ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｃｉｒｃｌｅ．Ｈ．符号表ＣＯＰ一制热系数；ｃ一比热容；ｈ一比焓；Ｋ一压缩机迸出口压力比疋一标准沸点；Ｐ一压力；玑一单位容积制热量：ｑ。
工程热力学第11讲-第6章热力循环
新型热力循环可以更高效地利用能源，减少对环境的污染，并且可以提 供更稳定的能源输出。
03
新型热力循环的挑战
新型热力循环的研究面临着许多挑战，如技术难度大、成本高、安全性
等问题。
高效热力循环的探索
高效热力循环
为了提高能源利用效率，人们正在探索各种高效热力循环。例如， 有研究正在探索利用高温高压的热力循环，以提高能源的转换效率。
热力循环的组成
一个完整的热力循环通常包括四个主要过程，即吸 热过程、膨胀过程、放热过程和压缩过程。
热力循环的特性
热力循环具有可逆性和效率。在理想情况下，可逆 热力循环是效率最高的循环。
热力循环的分类
80%
根据工作物质分类
根据所使用的工作物质，热力循 环可以分为气体循环、液体循环 和固体循环。
100%
低温热源温度的降低可以减少循环总热量，从而 提高效率。
提高高温热源温度
高温热源温度的提高可以增加循环净功，从而提 高效率。
采用高效工质
选择具有高热容和低流动阻力的工质可以提高循 环效率。
05
热力循环的未来发展
新型热力循环的研究
01 02
新型热力循环
随着科技的不断进步，新型热力循环的研究也在不断深入。例如，有研 究正在探索利用核能、太阳能、地热能等新能源的热力循环，以替代传 统的化石燃料热力循环。
应用
燃气轮机循环广泛应用于 航空、船舶和工业领域。
制冷循环
定义
制冷循环是一种利用制冷剂的相 变过程实现热量转移的循环过程。
工作原理
制冷剂在蒸发器中吸收热量蒸发， 然后在冷凝器中放出热量冷凝，通 过压缩机的压缩和膨胀机的膨胀实 现循环。
应用
工程热力学热力循环过程的热力学优化方法
工程热力学热力循环过程的热力学优化方法在工程领域中，热力学优化方法具有重要的意义，尤其在热力循环过程的设计和运行中。
本文将介绍一些常用的工程热力学热力循环过程的热力学优化方法，帮助工程师们更好地设计和改进热力循环系统。
1. 极大化热效率（Thermal Efficiency）热效率是评估热力循环系统性能的重要指标，它定义为系统输出功率与输入热量之比。
在热力学优化中，我们应该追求最大化热效率，以提高系统的能量利用效率。
为了达到这一目标，可以考虑以下几种方法：1.1 提高锅炉效率锅炉是常见的能量转换设备，其效率直接影响了热力循环系统的整体性能。
通过增加燃烧温度、采用高效的燃料以及改进锅炉传热表面等方式，可以提高锅炉的效率，进而提高整个系统的热效率。
1.2 优化循环参数循环参数的选择对于热力循环系统的热效率有着重要影响。
例如，在蒸汽动力循环中，提高锅炉压力和温度、减小冷凝器压力等方式可以提高系统的热效率。
因此，在设计和改进热力循环系统时，需要对循环参数进行有效的优化。
2. 最小化能量损失（Energy Loss）能量损失是热力循环过程中不可避免的。
然而，我们可以通过一些优化方法来最小化能量损失，提高系统的能量效率。
2.1 减小传热损失传热损失是热力循环系统中的主要能量损失来源之一。
为了减小传热损失，可以采用更好的绝热材料、增加绝热层的厚度、改善传热表面的热阻等方法，提高传热效率，减少能量损失。
2.2 降低摩擦损失摩擦损失对热力循环系统的能量损失也有着重要影响。
为了降低摩擦损失，可以采用光滑表面、合适的润滑剂以及优化管道布局等方式，减少摩擦阻力，提高系统的能量转换效率。
3. 利用废热（Waste Heat Recovery）废热是工程热力循环中的一个潜在的能量资源，合理利用废热可以显著提高系统的能量效率。
3.1 废热回收技术废热回收技术是一种有效利用热量的方法。
通过在排放烟气中设置换热器或采用余热锅炉等方式，可以将废热转化为有用的热能，从而提高系统的热效率。
工程热力学朗肯循环的组成及其热力学分析
工程热力学朗肯循环的组成及其热力学分析工程热力学朗肯循环是一种常用的热能转化循环，广泛应用于发电厂和热能利用系统中。
本文将介绍朗肯循环的组成以及进行热力学分析的方法。
一、朗肯循环的组成朗肯循环由四个基本过程组成，分别是压缩过程、加热过程、膨胀过程和冷却过程。
这四个过程依次构成了朗肯循环的闭合回路。
1. 压缩过程（过程1-2）在压缩过程中，工作物质（一般为气体）从低压状态开始，经过外界施加的压力逐渐增加，体积减小。
此过程中，工作物质吸收外界的功，内能增加，温度略有升高。
2. 加热过程（过程2-3）在加热过程中，压缩后的工作物质进入燃烧室或热源，外部热源提供热量使工作物质温度升高。
该过程中，工作物质的压力保持不变，体积进一步减小，内能继续增加。
3. 膨胀过程（过程3-4）在膨胀过程中，工作物质从燃烧室或热源出来，进入涡轮机或其他能量转换装置。
在该过程中，工作物质对外界做功，体积增大，压力和温度均下降。
4. 冷却过程（过程4-1）在冷却过程中，膨胀后的工作物质进入冷凝器或制冷系统。
冷凝器从工作物质中吸收热量，使工作物质的温度进一步下降，同时体积也进一步增大。
该过程中，工作物质的压力保持不变。
二、朗肯循环的热力学分析对朗肯循环进行热力学分析可以得到一些重要的性质和参数，如工作物质吸收的热量、外界所做的功以及朗肯循环的效率等。
1. 吸热量和做功在朗肯循环中，吸热量和做功分别由加热过程和膨胀过程提供。
吸热量可以通过热传导计算得到，做功可以通过对朗肯循环绝热效率的定义得到。
朗肯循环的绝热效率是指在循环过程中由膨胀和压缩所产生的功与理论最大功的比值。
2. 效率朗肯循环的效率是通过计算输出功和输入热量之间的比值得到。
对于朗肯循环，其效率可以通过Carnot循环效率和绝热效率的比值来计算。
其中，Carnot循环效率是指在给定的两个温度之间工作的理想热力循环的效率。
3. 热力学分析方法对于朗肯循环的热力学分析，可以通过绘制朗肯循环的P-V（压力-体积）和T-S（温度-熵）图来进行。
工程热力学主要循环图示
通过循环图示分析热泵的工作原理，实现低品位热能的回收利用。
热管技术
利用循环图示研究热管技术，实现高效传热和节能。
环保技术
废热处理
利用循环图示分析废热处理过程中的能量转换和利用，降低环境污 染。
温室气体减排
通过循环图示研究温室气体减排技术，减少温室气体排放。
工业废水处理
利用循环图示分析工业废水处理过程中的能量转换和利用，实现废水 零排放。
影响因素
热效率受到工质的选择、循环过程的设计、实际运行条件等因素 的影响。
机械效率
01
机械效率
表示循环过程中机械能转换为输 出功的效率，是评价机械发动机 性能的重要指标。
计算公式
02
03
影响因素
$eta_{mech} = frac{W_{net}}{W_{net} + Q_{in}}$。
机械效率受到工质的选择、循环 过程的设计、实际运行条件等因 素的影响。
THANKS
感谢观看
循环效率受到多种因素的 影响，如循环过程的设计、 工质的选择、实际运行条 件等。
热效率
热效率
表示循环过程中热能转换为机械能的效率，是评价热力发动机性 能的重要指标。
计算公式
$eta_{th} = frac{W_{net}}{Q_{in} - Q_{out}}$，其中 $Q_{out}$为循环中输出热量。
对于封闭系统，热量自发地从低温流向高温，而不是相反方向。
03
循环图示的解析
循环效率
循环效率
表示循环过程能量转换的 完善程度，是评价循环过 程性能的重要参数。
计算公式
$eta
=
frac{W_{net}}{Q_{in}}$，
燃气轮机热力循环性能的分析计算
燃气轮机热力循环性能的分析计算【摘要】本文基于热力学第二定律，从能量利用的角度出发，引入无量纲熵参数，对燃气轮机装置热力性能参数进行热力性能完善程度评价与分析，为燃气轮机装置的热力性能优化设计提供技术途径。
【关键词】燃气轮机；热力循环；性能；分析；计算【abstract 】this paper based on the second law of thermodynamics, from the Angle of energy use, introducing the dimensionless parameter entropy, the gas turbine thermal performance parameters device thermal performance perfect degree evaluation and analysis, the device for gas turbine thermal performance optimization design provides technical way.【key words 】gas turbine; Heat engine cycle; Performance; Analysis; calculation1 引言二十世纪80年代以来，燃气轮机热力循环方面的研究取得了长足的进步，其中热点之一是注蒸汽燃气轮机循环的研究。
它不仅具有高效率、高比功的特点，而且它在变工况性能、污染控制等方面的优越性也倍受国内外研究者的青睐。
目前世界上正研制和开发的、比较先进的燃煤发电技术是整体煤气化联合循环和增压流化联合循环。
本文将整体煤气化联合循环中的先进燃煤技术与注蒸汽循环结合起来，对循环进行了热力学分析计算，就各参数对循环性能的影响进行了探讨。
2循环过程简介煤在气化炉中形成粗煤气，经过热交换器，降温放热以加热给水产生回注用蒸汽，再经过脱硫、除尘变为洁净煤气，作为循环所用的燃料进入燃烧室。
工程热力学热力循环中热力学不可逆性的评价
工程热力学热力循环中热力学不可逆性的评价工程热力学研究热力循环中能量的转化和传递规律，其中一个重要的考虑因素是热力学不可逆性。
热力学不可逆性是指热力系统中存在不可避免的能量损失和熵的增加。
本文将从理论与实践相结合的角度，对工程热力学热力循环中热力学不可逆性进行评价，并探讨减少不可逆性损失的方法。
一、热力学不可逆性的概念热力学不可逆性是指热力系统中能量从高温热源向低温热源转移时，总是伴随着能量的损失和熵的增加。
热力学第二定律描述了这一过程，即熵增原理。
根据熵增原理，热力系统由一个平衡态变为另一个平衡态的过程中，总是伴随着熵的增加。
二、评价热力学不可逆性的方法为了评价热力学不可逆性，通常采用效率和热力学均匀度两个指标。
效率是衡量热力系统能量转化效果的指标，定义为输出功或工作与输入热量的比值。
热力学循环的效率通常可以用卡诺循环效率来进行参考。
卡诺循环是一个可逆循环，其效率被认为是热力学循环的上限。
热力学均匀度是衡量热力系统内部能量转移均匀程度的指标。
均匀度越高，热力学循环中的不可逆性损失越小。
一种常见的评价方法是热力循环中的温度差的大小，温度差越小，不可逆性损失越小。
三、减少热力学不可逆性损失的方法1. 提高热能利用率：可以通过提高循环中的效率来减少热力学不可逆性损失。
采用高效率的热力循环系统和设备，选择合适的工作流体和工作条件等，都可以提高热能利用率。
2. 优化循环过程：通过合理设计循环过程，减少热力学不可逆性损失。
例如，采用多级循环、回热利用等方法，可以提高热力系统的均匀度，减小温度差。
3. 选择适当的工作流体：工作流体的选择对热力学循环中的不可逆性损失有着重要的影响。
合适的工作流体具有较小的摩擦损失和导热性能好等特点，可以降低热力学不可逆性损失。
4. 提高设备的工作效率：合理设计和改进设备，提高设备的工作效率，减小能量损失。
这包括提高传热、传质等过程的效率，减小能量传递中的损失。
四、结论工程热力学热力循环中热力学不可逆性是无法避免的，但可以通过提高热能利用率、优化循环过程、选择适当的工作流体和提高设备的工作效率等方法来减小不可逆性损失。
热力学循环模型研究与优化
热力学循环模型研究与优化热力学循环模型是工程领域中常用的一种分析方法，用于研究和优化能源系统的效率和性能。
它基于热力学原理，通过建立数学模型来描述能量转化和传递的过程。
在工程实践中，热力学循环模型被广泛应用于燃烧发电、制冷空调、汽车发动机等领域。
热力学循环模型的基本原理是能量守恒和熵增原理。
能量守恒原理指出，在一个封闭系统中，能量的输入等于输出，即热量和功的总和保持不变。
熵增原理则是描述了能量转化过程中不可逆性的特征，即在能量转化过程中，系统的熵（混乱度）会增加，从而导致能量的损失。
在热力学循环模型中，最常用的是卡诺循环和布雷顿循环。
卡诺循环是理想的热力学循环模型，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺循环的优点是效率高，但其缺点是操作条件严苛，不适用于实际工程系统。
布雷顿循环则是一种常用的实际循环模型，它是由四个过程组成的，包括压缩、加热、膨胀和冷却过程。
布雷顿循环的优点是操作简单，适用于多种工程系统。
热力学循环模型的研究和优化主要包括两个方面：一是对循环过程中各个参数的分析和优化，二是对循环系统整体性能的评估和改进。
在循环过程中，各个参数的选择和调整对系统的效率和性能有着重要的影响。
例如，在布雷顿循环中，压缩比和膨胀比是两个重要的参数。
通过合理选择和调整这些参数，可以提高系统的效率和性能。
此外，还可以通过改变循环过程中的工质和工质状态点来优化系统的性能。
循环系统的整体性能评估和改进是热力学循环模型研究的另一个重要方面。
通过对系统的能量转化和传递过程进行分析，可以评估系统的效率和性能，并提出改进措施。
例如，在燃烧发电系统中，可以通过改变燃烧方式、提高燃烧效率和减少能量损失来提高系统的效率。
除了对循环模型的研究和优化，热力学循环模型还可以与其他工程领域相结合，进行综合分析和优化。
例如，在可再生能源领域，可以将热力学循环模型与光伏发电、风力发电等能源系统相结合，进行能量转化和传递的综合优化。
总之，热力学循环模型是研究和优化能源系统的重要工具。
热力循环正循环的热效率
热力循环正循环的热效率一、热力循环的基本概念热力循环是指将热能转化为机械能或电能的过程，其基本形式包括蒸汽动力循环、气体动力循环和燃气轮机循环等。
其中，蒸汽动力循环是最常见的一种，其基本构成包括锅炉、汽轮机、凝汽器和泵等设备。
二、正循环的特点正循环是指从一个高温源吸收热量，然后通过工作物质的膨胀和收缩来产生功，最后将余下的低温热量排放到一个低温源中的一种热力循环方式。
它具有以下特点：1. 由于正循环中工作物质在经过膨胀和收缩时都是自发进行的，因此其效率较高。
2. 正循环中所使用的工作物质通常为理想气体或蒸汽等可逆过程，这也有助于提高其效率。
3. 正循环中所使用的设备较为简单，结构紧凑且易于维护。
三、正循环的热效率计算公式正循环的热效率是指从高温源中吸收的热量与产生的功之比，其计算公式为：η = W/Q1其中，W为正循环所产生的功，Q1为从高温源中吸收的热量。
四、正循环的热效率影响因素正循环的热效率受多种因素影响，主要包括以下几个方面：1. 工作物质的选择：对于同一工作条件下，不同工作物质的性质和特性不同，其热效率也会有所差异。
2. 循环过程中温度和压力变化：温度和压力是影响正循环热效率的重要因素。
在保证安全运行前提下，尽可能提高工作物质在膨胀和收缩过程中的温度和压力可以有效提高正循环的热效率。
3. 设备性能：设备性能直接影响到正循环运行时能否达到最佳状态。
如果设备存在漏气、泄漏等问题，则会降低正循环的热效率。
4. 运行方式：不同运行方式对于正循环热效率也会有所影响。
例如，在汽轮机组中采用再生器可以有效提高正循环的热效率。
五、正循环的优缺点正循环具有以下优点：1. 热效率高：由于正循环中工作物质在经过膨胀和收缩时都是自发进行的，因此其效率较高。
2. 设备简单：正循环中所使用的设备较为简单，结构紧凑且易于维护。
3. 适用范围广：正循环可以应用于多种热能转换场合，如汽轮机、燃气轮机等。
但同时也存在以下缺点：1. 受温度限制：由于正循环中需要从高温源中吸收热量，因此其可应用范围受到一定限制。
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（1）能量利用效率ηe的第一定律评价法则 （2）能量利用效率ηu的第二定律评价法则
•能量利用效率ηe的第一定律评价法则（传统式） 基于能量在数量上守恒的观点，通常用能量利用效率（热 效率）评价热工设备热力性能的经济指标。
收益的能量 能量利用效程： 热力循环由不过程组成，基本过程包括：吸热过程、放热过程、 作功过程（耗功过程）和复位过程。 吸（放）热过程通常在等压过程下实现，特别 设计可时以在等容积过程中实现。 做功过程伴有工质的体积膨胀和压力降低。 耗功过程通常使工质的体积缩小和压力提高。 上述各种过程可以重复使用。
18.1 组织热力循环的基本原则
热力循环根据能量平衡原则和投资性能最比优原则进行设计 。 投资性能最有比原则是指通过追求设备的做功最多（耗 功最省），即尽可能接近于理论最高效率的同时，要使 设备相对简单。 在进行热力循环能量平衡时，要绘制热力循环流程图， 编算流程中各点的工质的压力、温度、比焓、比熵等状 态参数和物流比。 常有设备是换热器和工质输运设备、供热传热设备，例 如：锅炉、汽轮机、燃气轮机、压缩机或泵、电热器、 换热器。
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
耗功装置ηu
u
WR ,input WI ,input
Wu ,max WI ,input
WI，input——实际输入功； WR，input——可逆输入功； WR，input<WI，input,耗功装置但在许多场合下是产生热量或冷量， 因此WR，input卡诺热机循环的方法把得到的热量或冷量折算成当 量功来表示，WR，input=Wu，max 。
18.2 热力循环的分类
蒸汽工质的卡诺循环、朗肯 循环、蒸汽过程朗肯循环 燃气轮机开放式循环， 活塞式内燃机四冲程循环
闭式：使用功能制冷剂，如 氟利昂。 开式：空气为介质，林肯循 环。
以热能为驱动力，工质用溴 化锂-水溶液，氨-水溶液
固体吸附式制冷，半导体制 冷
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
进入系统能量 系统内能变化 离开系统各种能量 不可逆产生的损失
有效能在有不可逆过程存在时是不守恒的，它的平衡方程 式实际是不可逆因素产生的有效能损失的计算方程。
18.4 热力完善度的计算和有效能分析
由
u
Eu ,利用 Eu ,投入
eu ,利用 eu ,投入
可知，在确定有效率时必须确定收益的有效能Eu，收益， 和耗费的有效能Eu，净输出。 但是，一个系统输入有效能不一定是净付出的有效能； 输出的有效能不一定是收益的有效能。 例如：烟囱排出的烟气中所含的有效能不是收益的有效能。 所以，耗费有效能的组成和收益有效能的组成， 要视各种热工设备和其不同的工作条件。
18.4 热力完善度的计算和有效能分析
1）有效能分析法
热力完善度可以用有效能分析法，即yong分析方法计算。 有效能分析法用如下有效能效率
u
Eu ,利用 Eu ,投入
eu ,利用 eu ,投入
u 1 -
Eu ,损失 Eu ,投入
Eu,损失 Eu,损失，q Eu,损失，m Eu,ir
第十八章 热力循环组织及其性能评价方法
重要性： 热力循环的性能评价标准，直接指导着热力 循环的改进和发展。不同的评价体系导致热 力循环设计朝着不同的方向发展
目录
18.1
组织热力循环的基本原则
18.2
18.3 18.4
热力循环的分类
能量利用的效率与热力经济分析 热力完善度的计算和有效能分析法
18.1 组织热力循环的基本原则
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
传统式热力经济评价标准优缺点： 优点： 可以一目了然的反映出热工设备的收益能量与消耗能量 之比 缺点： 1）未能评价出不同热力设备的性能差别 例：电热供暖η=95%>燃油供暖系统η=70%误认为电热 供暖装置的热力性能好。 2） 对没有学过热力学第二定律的人容易产生误解，似 乎制冷剂与热泵收益量大于投入量。 例：COP=3 3） 不能反映同类设备实际效率与理想效率之比，因而 不能清晰解释这种设备的不足和改进的潜力。
18.4 热力完善度的计算和有效能分析
有效能利用率指导意义：
热力过程的不可逆导致内部有效能损失，从而其有效率总是小于1。 再加之外部有效能损失，有效率偏离1更远。
因此有效能利用率的大小可以指示着改善能量利用的能性。
18.1 第十八章 热力循环组织及其性能评价
谢谢大家！
数学表达式 1
Q output Qinput
η——为热力设备的热效率 Qoutput——付出的能量 Qinput——获得的能量
不区分热量品种、热量的温度高低。
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
数学表达式 2
收益的热量或冷量 COP 输出的电功或热量
COP装置的性能系数，多数用在制冷和热泵装置上。 制冷设备能量利用效率用COPc表示，也常用制冷系数εc； 热泵设备的能量利用效率用COPh表示，也常用热泵供热系数εh
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
•能量利用效率ηu的第二定律评价法则 为了弥补传统的不足，人们逐步认识到应当注意能量在 “质量”上被利用的程度。所谓能量在质量上的被利用程度， 实际上是能量中的有效能有多少份额被利用变成有用功。 由于一切实际过程中都存在用功损失。对于有效利用率， 通常用热力完善度和用效率作为判断指标。都是从第二定律出 发，实质是一致的，也可称为能量利用效率ηu的第二定律评价 法则。
式中，损失项包括，系统排到环境中的热量Eu，损失，q和 物质携带走的没被利用的有效能Eu，损失，m，以及系统不 可逆过程损失的有效能Eu，ir
18.4 热力完善度的计算和有效能分析
2）有效能平衡方程
可借助yong平衡方程给出
(Eu,in )i Eu (Eu,out ) j T0S g ,k
实际过程输出的有用功 产功装置的热力完善度 可逆过程输出的有用功
可逆过程输入的有用功 耗功装置的热力完善度 实际过程输入的有用功
18.3 能量利用的效率与热力经济分析
产功装置ηu
u
WI，output WR，output
1-
T0 S g Eu1 - Eu 2
ΔSg——系统和环境共同组成的孤立系统的不可逆过程 引起的熵增； T0——温度变化 Eu1——状态1的能量； Eu2——状态2的能量；
18.2 热力循环的分类
热力循环是指进行热功转换的循环。
为生产功为目的的各种动力机的循环，称为正向热力循环。 制冷或制热为目的的需要消耗功的热力循环，称反向热力循环。 联合循环可以做到生传功、制冷、制热的组合作用。 按工质循环方式可分为，闭式循环和开放式循环。 按工质获取能源的方式分为，外热源式和内热源式。