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发表于 2011-10-7 16:55:19
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有前辈已经解释的很好了,这些是从网上找来的,给你参考下:6 H2 ~0 N5 s% g" {. Q- c) W" T
- A O. u7 p9 v% `9 D% h1 s# l膨胀机高温高焓降,这是共识,但怎么从理论去解释呢?是不是同样多的能量,温度高的,品位更高,做功能力更强。) Z$ l1 l. ?0 S h
膨胀机的温降、进出口压力与膨胀量是一定的,入口温度高的制冷量多还是入口温度低的制冷量多?
! b0 _! x; f, d, o1 L! \9 x2 Y 我正在为9W空分学习汽轮机,学习中想到热机效率最高为η=1-T0/T,膨胀机如汽轮机工作原理相同,介质不同、目的不同,膨胀机是为了制冷,汽轮机是为了对外作功,膨胀机一般用空气作膨胀对外作功制冷,汽轮机用蒸汽作膨胀对外作功,根据η=1-T0/T公式,进气温度T提高ΔT,当进出口温差不变时,出口温度T0也升高ΔT,这时3 f7 o# K3 @- i) B, w( O
η=1-(T0+ΔT)/(T+ΔT)热能转化为作功效率η是下降的,同样对于膨胀机当进出口温差不变时,进气温度T升高时,效率η也是下降的,这是不是恰恰说明膨胀机对外功相对减少,则焓降相对增加,因为膨胀机需要的是焓降不是对外作功。* ^& Y+ e" ^: y; T
所以说冷量比热量更难获得更宝贵,因为它是牺牲卡诺循环效率的。
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1、膨胀机进出口温差:在空分刚启动时,前后温差可以达到85多℃(比如从10℃降为-75℃),即同样1m3的空气,经过膨胀机膨胀,温度降为85℃,而正常工作时1m3的空气,经过膨胀机膨胀,温度降为55℃(比如从-110℃降为-165℃),同样1m3的相同压力的膨胀空气(单位制冷量)显然入口温度越高,制冷量越大,即“ 高温高焓降”
8 M$ |# T1 a; f' A2、单位制冷量和膨胀量的矛盾, c7 \+ y8 Q: J- [! e
提高膨胀机前温度, 一方面可提高单位制冷量, 即发挥“ 高温高焓降” 优势, 但另一方面,提高膨胀机 前温度后,膨胀空气密度减小、比容增大,对具体的制氧机和膨胀机而言,膨胀空气流道截面积是一定的, 会使膨胀量减少,因此虽然单位制冷量( 单位焓降) 增大,但是膨胀量减小 , 这一大一小的矛盾, 总制冷量Q到底是大还是小呢?
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0 n6 w) n6 \* o5 a" z3 j/ u气体体积与温度成正比,与压力成反比,当膨胀机前后的压力比(注意,是压比,不是压差)一定时,膨胀前温度越高,则膨胀前气体体积越大,膨胀前后的气体体积之差越大,做功越多,膨胀机制冷量就大。
$ i. T% Z: x3 O4 n# ]举个例子:假设膨胀后体积是膨胀前的3倍,相同摩尔量的气体,在温度高时膨胀前是10m3,在温度低时是6m3,膨胀后分别变为30m3和18m3,体积变化量分别是20m3和12m3,显然是温度较高时的体积变化量更大。
! V' @$ f+ _4 `# \& k' e这个道理与物体的自由落体类似,如果一个物体的高度下降10%,那么它的初始位置是100m和50m时的下降高度是不一样的,势能转化为动能的量也不一样,初始位置越高势能转化为动能的量也越大。/ l* _! _0 ^: E+ ]
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4 U: ~+ b4 E. N/ s& d) \) |当膨胀机的进口和出口压力一定,即进出口压比一定时,随着膨胀机进气温度的升高,在膨胀机等熵效率η相同情况下,膨胀机输出外功和气体焓降都是增加的。 $ C/ u$ x5 I% U4 L' l
“高温高焓降”是指在等熵效率相同条件下的比较,不是你所说的“温降一定”,温降是随机前温度升高而增加的。你要说明温度对焓降的影响,应该将“温度”作自变量,而将“焓降”作因变量,不能如你这样先将“焓降”固定(即固定温差),再讨论温度对焓降的影响。 气体做功量是压力和体积变化量乘积的积分,体积变化量ΔV越大,作功越多,我上个帖子说的实际是“等温膨胀”,更容易理解。 膨胀是压缩的逆过程,压缩气体温度较高时,所需压缩功也较多;同样,膨胀气体温度较高时,输出外功多,焓降也大。 热能转化为功的卡诺循环效率η与膨胀机(或汽轮机)的等熵效率η是两个完全不同的概念,不要混淆了。汽轮机发电,也是蒸汽温度越高,则蒸汽温降越大,不是你所说的“固定温差”。
; \% d$ u. ]+ N1 G! V例子:
: C4 j2 x) `, D3 z9 w等式c=a*b,a和b是两个自由独立变量,你讨论a对c的影响时,应该先将b固定,然后改变a,看c随a怎样变化。我们说,c与a成正比。* O" Q! M, f# g# D l
而你的做法是,先将c固定,然后得出两个自由独立变量a与b成反比的结论。你这样不是把你自己弄糊涂了? $ n* u+ D! ~/ R, m v
膨胀机制冷量与机前温度、等熵效率、压比、气量等有关,后几个都是自由独立变量。我们说,机前温度越高,制冷量越大;等熵效率越高,制冷量越大;压比越大,制冷量越大;气量越大,制冷量越大。* s& c: p) }4 ?& t. M" k
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