答:膨脹機(jī)對(duì)外輸出功造成氣體的壓力、溫度降低,焓值減小。氣體減少了能量,使它增加的吸熱能力,稱為膨脹機(jī)的制冷量。因此,膨脹機(jī)的制冷量也就是指它在膨脹過程中對(duì)外作功的大小,等于氣體在膨脹過程減小的焓值。當(dāng)膨脹機(jī)進(jìn)口的比焓為h1,出口的比焓為h2時(shí),單位數(shù)量的氣體的制冷量即為h1-h2。已知膨脹機(jī)進(jìn)、出口氣體的溫度和壓力,可以從氣體的熱力性質(zhì)圖上查到相應(yīng)的比焓值。
目前常用的氣體的熱力性質(zhì)圖有溫一熵圖(T-s圖)或焓-熵圖(h-S圖)。在溫-熵圖(圖28)上,縱坐標(biāo)為溫度T(K),橫坐標(biāo)為熵s(kJ/kmol·K)。在圖上畫有等壓線、等焓線。根據(jù)兩個(gè)參數(shù)(溫度、壓力)可確定一個(gè)狀態(tài)點(diǎn),可查出相應(yīng)的比焓及熵值。例如,當(dāng)膨脹機(jī)的進(jìn)口絕對(duì)壓力=3.0MPa,進(jìn)口溫度為-85℃(T1=188K)時(shí),可查到該點(diǎn)的比焓h1=4880kJ/kmol。出口絕對(duì)壓力為=0.6MPa,溫度為-125℃(T2=148K)時(shí),比焓為h2=4040kJ/kmol。膨脹機(jī)的單位制冷量為
△h=(h1-h2)=4880(kJ/km01)-4040(kJ/km01)=840kJ/kmol。
如果利用焓一熵圖(圖29)也可得到同樣的結(jié)果。例如,對(duì)于低壓空分設(shè)備,當(dāng)膨脹機(jī)的進(jìn)口絕對(duì)壓力=0.55MPa,進(jìn)口溫度為T1=131.5K時(shí),可查到該點(diǎn)的比焓h1=3530kJ/kmol。當(dāng)出口絕對(duì)壓力為=0.135MPa,溫度為T2=94K時(shí),比焓為h2=2540kJ/kmol。膨機(jī)的單位制冷量為
△h=h1-h2=3530(kJ/kmol)-2540(kJ/kmol)=990kJ/kmol