S C p T p T
说明了任何气体在任何状 态下经绝热膨胀，都可致
T V
冷。这与节流膨胀不同。
S
T p
S
T Cp
T 0 Cp 0
（6-16）
V T
p
0
∴μS衡大于0
将（6-16）式与（6-13）式比较，得
S
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
J
V Cp
∵ 任何气体均有V>0 Cp>0
∴ S J 恒大于零.
S
耗功过程：耗功量最小。
实际过程的耗功量要大于逆向卡诺循环
二.蒸汽压缩制冷循环
1. 工作原理及T-S图 主要设备有： 压缩机 冷凝器 膨胀机（节流阀） 蒸发器 四部分组成。
在制冷过程中，要涉及到相变、工质、压力、沸点等问题
(1)卡诺压缩制冷循环
特点： 传热过程可逆
T
T放 3
T吸 4
压缩、膨胀过程可逆
由热力学第一定律： H Q Ws
2 WS
1
S
H 0 循环过程
Q Ws Q Q放 Q吸
Q放 TH S3 S2 TH（S4 S1）
Q吸 T（L S1 S4） T（L S4 S1）
故：
Q （TH TL）(S4 S1) Ws （TH TL）(S4 S1)
衡量制冷效果好坏的一个技术指标是制冷系数。
（1）工质进汽轮机状态不同
卡诺循环：湿蒸汽 郎肯循环：干蒸汽
（2）膨胀过程不同
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程
（3）工质出冷凝器状态不同 卡诺循环：气液共存
（4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同
郎肯循环：饱和水
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程，若忽 略掉工作介质水的摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
（2）热效率提高，但设备成本提高。
3. 热电循环
分为两种： （1） 背压式汽轮机联合供电供热循环
特点： ① 冷凝器中冷却工质的介质为热用户的介质（不一定是冷却水）
冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用； ② 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高,大于大气
压力； ③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热用户的热量/输入的总热量。
问题在于： （1）湿蒸汽对 汽轮机和水泵有浸蚀 作用，汽轮机带水量 不 得 超 过 10% ， 水 泵 不能带入蒸汽进泵； （2）绝热可逆 过程实际上难以实现 。
第一个具有 实际意义的蒸汽动力 循环是郎肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
2. 郎肯循环
郎肯循环也是由四个步骤组成，与卡诺循环不同表现在
第六章
蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环
一. 蒸汽动力循环为正向卡诺循环 二. 蒸汽动力循环
1. 工作原理及T-S图 蒸汽动力循环的主要设备有：
透平机（汽轮机） 冷凝器 水泵 锅炉、过热器等组成 工作介质一般为水
锅炉
4
1
气 轮 机
2
冷 凝 器
3
水泵
P1T1的高压高温蒸汽进入 气轮机等熵膨胀到状态2， 同时对外做功，2点状态 为乏汽从汽轮机流出后进 入冷凝器，乏汽在冷凝器 中放出汽化潜热而变为该 压力下的饱和水，放出的 热量由冷却水带走，达到 状态3，饱和水经水泵升 压到P1进入锅炉，在锅炉 吸收热量，使工质变化到 状态1，完成一个循环。
(5) 热效率
定义：锅炉中所提供的热量中转化为净功的量
数学式： ws wp H2' H1 H4 H3
QH
H1 H4
wp ws
ws
QH
4. 应用举例
[P135-138 例6-1~6-2]自看
例6-2 插图
t=320 ℃ 核 反 应 堆
4
1 汽轮机
锅
2 或2’
炉
冷
凝
器
3
二.对外作功的绝热膨胀
1. 可逆绝热膨胀
特点：等熵过程
(1) 微分等熵温度效应
定义式：
s
T p
S
(2) 等熵膨胀致冷的可能性
（6-15）
对于定组成单相体系，自由度为2，S=f（T，P）
对于等熵过程：
dS
S T
p
dT
S p
T
dP
0
T p
S
S p
T
S T
p
S p
T
V T
p
（Maxwell第一关系式）
QL
QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环
特点： –① 工质部分供热，部分作功 –② 供热量与乏汽无关 –③ 热电循环效率
QRH
QH
QH H1 H 7
QRH H6 H 2 ws H1 H 2 (1 )H 2 H3
热效率 ws
QH
能量利用参数 ws Qh
(2) H1↑，提高汽轮机进口蒸汽的压力或温度 (3) 使吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效率
1.再热循环
再热循环的热效率
T
8 7 6
1 P1 3 p2
2 p3
45
S 结论：（1）η提高
ws wSH wSL wp wSH wSL
Q
QH QRH
QH QRH
1
2
wsh+wsL 34
卡诺循环：等温过程 郎肯循环：不可逆吸热过程， 沿着等压线变化
水 定压升温沸点 定温定压汽化饱和蒸汽 定压升温过热蒸汽
T
4 3
1 2 2’
S
1—2’ 对应于汽轮 机
2’—3 冷凝器进行 ，在冷凝器里冷却水把 工作介质的热量带走使 其由气体转变为液体。
3—4 水泵中进行 4—1 锅炉进行， 水在锅炉中恒压加热。
(2) T-S图法 T
TH T2 T1 T1
等H线
P1 P2
T2
S (3) 利用经验公式估算
对于空气，当压力变化不太大时，不考虑温度的
影响，可直接按下式近似估算：
TH 0.29( p2
p1
)
273 T1
2
式中：压力单位为大气压atm，温度单位为热力学温度开尔文。
对于不同的流体，其表达式不同。
对于H=f（T，P） ∵ P发生变化 之发生变化
∴T也随
2. 微分节流效应（焦汤效应）
（1） 定义式
流体节流时，由于压力变化而引起的温度变化，
称为微分节流效应
数学式：
J
T P H
（6-12）
∵H=f（T，P）
dH H dT H dP
T P P T
节流过程： dH 0
H
TH T2 '-T1
T P1
1 0
2’
P2 2
制冷量：QOS>QOH
S
QOS=Ho-H2=(Ho-H1)+(H1-H2)=QOH+WR
QOH=Ho-H2’= Ho-H1
3.设备与操作 节流膨胀：简单，针形阀 等熵膨胀：复杂，需要低温润滑油。
4.操作条件与运行情况
一般大、中型企业这两种都用，小型企业用节流膨胀
QR
H
（2）乏汽湿含量减少，干度增加。
2.回热循环
回热循环的热效率：
ws wp ws QH QL 1 (1)(H3 H2 )
QH
QH
QH
H1 H6
抽气量α取回热器作能量衡算
H 2, H 5 (1 )H 5 H 4
H5 H 4
H 2, H 4
结论：
（1）减少了工作介质吸热过程的温差（不可逆），由TH-T4 减少到TH-T6
这就说明了在相同条件下等熵膨胀系数大于节流 膨胀系数,因此由等熵膨胀可获得比节流膨胀更好的 致冷效果.
(3) 积分等熵温度效应
等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起的温度变化，
称之。
p2
Ts T2 T1 s dp
p1
计算积分等熵温度效应的方法有4种：
① 利用积分等熵温度效应
Ts
p2
s dp
图示：
T
μJ =0
T↘ μJ >0 致冷区
等H线 T↗
μJ <0
制热区 P
4 积分节流效应
TH
p2
1
T
V
p1 Cp T
p
V dp
（6-14）
积分节流效应的求法:三种
（1） 公式法
若p变化不太大，μJ为常数 TH J ( p2 p1)
若p变化大，μJ不为常数，用式（6-14）计算， 但很麻烦，一般不用。
当μJ<0时，表示节流后压力下降，温度上升，
V T V 0 致热 T P
（3） 结论
① 节流膨胀过程的主要特征是等焓过程； ② 理想气体节流时温度不变，不能用于制
冷、制热； ③ 真实气体节流效应取决于气体的状态，
在不同的状态下节流，具有不同的微分节流 效应值。
3 转化点，转化曲线
转化点： 当
J
T P H
0
时，T，P所对应的点。
➢转化曲线:将各转化点 联结起来所组成的曲线. ➢在 转 化 曲 线 左 侧 ， 等 焓 线 上 ， 随 P↘ ， T↘ ， μJ >0，致冷区 ➢在 转 化 曲 线 右 侧 ， 等 焓 线 上 ， 随 P↘ ， T↗ ， μJ <0，制热区 ➢转化点上, μJ =0
WSR H12 H 2 H1
∵
s
WS WSR
H1 H2' H1 H2
kJ/kg （理想）
∴ WS sWSR
(4) 水泵中工作介质的单位耗功量
wp H H 4 H3