发电厂蒸汽动力循环示意图
工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环
第四节 回热循环
一、回热循环的装置系统图和T-S 图 分析朗肯循环，导致平均吸热温度不高的原 因是水的预热过程温度较低，故设法使吸热过程 的预热热量降低，提出了回热循环。 回热是指从汽轮机的适当部位抽出尚未完全 膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽，去回热 加热器中加热低温冷凝水。这部分抽汽未经凝汽 器，因而没有向冷源放热，但是加热了冷凝水， 达到了回热的目的，这种循环称为抽汽回热循环。
b
5
a
6
（4）
A
图8 再热循环的T-S图
二、再热循环工作原理
从图可以看出，再热部分实际上相当于在原来 的郎肯循环1A3561的基础上增加了一个附加的循环 ab2Aa。一般而言，采用再热循环可以提高3%左右的 热效率。
三、再热循环经济性指标的计算
1、热效率
t
w0 q1
(h1 ha ) (hb h2 )
第七章 蒸汽动力循环
本章重点
水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循 环、热电循环的组成、热效率计算及提高 热效率的方法和途径
第一节 朗肯循环
一、水蒸汽的卡诺循环
1、水蒸汽的卡诺循环的组成，如图1 2、水蒸汽的卡诺循环在蒸汽动力装置中不被应用
原因：
T
（1）、T1不高（最高
不超 374 0 C ），T2不低
(h1
h2
)
(hb
h a
)
2、汽耗率
d 3600
3600
w0 (h1 ha ) (hb h2 )
四、再热循环分析
1、采用再热循环后，可明显提高汽轮机排 汽干度，增强了汽轮机工作的安全性； 2、正确选择再热循环，不仅可提高汽轮机 排汽干度，还可明显提高循环热效率； 3、采用再热循环后，可降低汽耗率； 4、因要增设再热管道、阀门等设备，采用 再热循环要增加电厂的投资，故我国规定 单机容量在125MW及以上的机组才采用此循 环。 [例7-2] 注意，再热后，各经济指标的变化
化工热力学第七章 蒸汽动力循环和制冷循环
H gZ u
2
Q Ws
§7.1 蒸汽动力循环
蒸汽动力循环原理
1
过 热 器 锅炉 透 平 机
蒸汽动力循环主要由水泵、锅 炉、透平机和冷凝器组成。
3 4水在水泵中被压缩升压。
1
1
1 2，4 4理想朗肯循环（等熵） 1 2’，4 4’实际朗肯循环（不等熵）
实际Rankine循环
实际上，工质在汽轮机和水泵 中不可能是完全可逆的，即不 T 可能作等熵膨胀或等熵压缩。 2 2’ 4 4’ 这个不可逆性可用等熵效率ηs 来表示。
4’
1 4
3
2 2’
S 等熵效率ηs的定义：“对膨胀作功过程，不 可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做 功量之比。
净功WN= IQ1（面积1ba41）-Q2（面积2ba32）I =面积12341
1
T
WN
4 3
2
Ql越大， Q2越小，做的净功 WN就越大。 Ql受锅炉中金属材料的极限的 限制，约550~600oC。 Q2受为环境温度的限制。
a
S
b
理想Rankine循环的热效率η 和气耗率SSC
评价动力循环的指标：热效率和气耗率。 1、热效率η ： 循环的净功与工热蒸汽）
P1 40 105 Pa T1 440o C H 1 3307 .kJ / kg S1 6.9041 kJ / kg / K
2点(湿蒸汽)
P2 0.04 105 Pa S2 S1 6.9041 kJ / kg / K
5）泵消耗的理论功率NP.
热力发电厂的蒸汽参数及循环
常规超临界压力机组： 24MPa，540-560 ℃
高效超临界压力机组 （超超临界压力机组、高 参数超临界压力机组）： 28.5-30.5MPa，580600 ℃（25MPa，>580 ℃）
我国自20世纪80年代开始陆续引进并投运了一批超 临界压力机组。自1985年以来，全国已有100多台 600MW机组相继投入运行。
华能沁北电厂1号机组投入商业化运行，标志着我 国600MW超临界压力机组的国产化成功
华能玉环电厂已建成4×1000MW超临界压力机组， 已于2007年11月全部投入运行。
上海外高桥三厂的2×1000MW超超临界压力机组， 已于2008年6月全部投产。
第二节 蒸汽终参数
一、降低蒸汽终参数的热经济性
l．降低蒸汽终参数的极限
t
1 Tc T0
降低pc(即tc)总是可以提高循环热效率ηt ,受环境温度限制， 现在大型机组p2为0.0035-0.005MPa，相应的饱和温度约为 27-33℃ ，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高
美国1965-1991年间，800MW以上超临界压力机组 22台，最大单机容量1300MW
日本1974-2002年间投运20台，最大单机容量 1000MW
前苏联和俄罗斯1967-1983年间投运8台，最大单机 容量1200MW
德国1997-2002年间投运5台，最大单机容量 1000MW
（三）我国超临界压力汽轮发电机组发展现状
ηri却要降低，特别是容积流量小的汽轮机，ηri下降愈甚。 如果ηri的下降超过ηt的增加，将使得ηi(ηi=ηtηri)下降， 则提高p0效果就适得其反。若蒸汽容积流量足够大，使 得提高p0降低ηri的程度远低 于ηt的增加，因而仍能提高ηi。
蒸汽动力循环
第十章 蒸汽动力循环蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。
工质 ：水蒸汽。
用途 ：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。
本章重点：1、蒸汽动力装置的基本循环朗肯循环匀速回热循环2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径10-1 水蒸气作为工质的卡诺循环热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环（蒸汽动力循环）至今不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。
二、为什么不能采用卡诺循环若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能按卡诺循环进行。
1-2 绝热膨胀（汽轮机） 2-C 定温放热（冷凝汽）可以实现 5-1 定温加热（锅炉）C-5 绝热压缩（压缩机） 难以实现原因：2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态1、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且3点的湿蒸汽比容比水大的多'23νν>'232000νν≈需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大p v减少，同时对压缩机不利。
2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理论效率也不高。
3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使T1高于临界温度，改进的结果就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。
10-2 朗肯循环过程：从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T 中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵P送进省煤器D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱和蒸汽进入S继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热过程—朗诺循环。
1-2 绝热膨胀过程，对外作功2-3 定温（定压）冷凝过程（放热过程）3-4 绝热压缩过程，消耗外界功4-1 定压吸热过程，（三个状态）4-1过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。
工程热力学(蒸汽动力装置及循环)
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1的影响： ( p1 const, p2 const )
t1 TH t
工程热力学 Thermodynamics
2、初压 p1的影响： t1 const, p2 const
p1 TH t
x2
工程热力学 Thermodynamics
wT qH
h1 h2 h1 h2
(h1 h2 )ηT h1 h2
ηt T
工程热力学 Thermodynamics
例1.我国生产的300MW 汽轮发电机组，其新蒸汽压力和温度分别 为 t1 550 oC 、p1 17 MPa ，汽轮机排汽压力 p2 5 kPa 。若按郎肯循环 运行，求（1）汽轮机所产生的功 wT ；（2）水泵功 wP ；（3）循
p2 3
p1 4
Q23
2 1
Qfa
ns
工程热力学 Thermodynamics
Q23 2 1
Qfa
t
1 Qfa Q23
t
1
Qfa Q51 Q23
wp
0
h1 h2 h1 - h3(h2 )
工程热力学 Thermodynamics
ηt
h1 h1
h2 h3
如何求各点的焓值？
点1：锅炉出口（汽轮机进口） 设计参数，已知：p1，T1→h1
点2： p2设计参数，1-2定熵， s1=s2→h2
点3： p2对应的饱和水的焓，h3=h2´
点4： 3-4定熵，s4=s3→s2´ 4-1定压，p4=p1(已知)
T
wT wT
h1 h2 h1 h2
得
h2 h1 T (h1 h2 )
蒸汽机联合循环发电厂布置示意图
单轴燃气轮机—蒸汽轮机联合循环发电厂布置示意图文章出处：本站会员发布时间：2006-04-03
1.燃气轮机( Gas turbine )
2.发电机( Generator )
3.离合器( Clutch )
4.蒸汽轮机( Steam turbine )
5.蒸汽凝结器( Condenser )
6.余热锅炉( HRSG )
7.空气过滤器( Air intake block )
8.转子冷却器( Rotor air coolers)
9.烟囱( Stack )
10.燃气轮机辅助设施( Auxiliary Block GT )
11.控制系统柜( Control valve block )
12.发电机母线( Generator Bus bar )
13.发电机断路模块( Generator Beaker module )
14.冷凝水管( CW-Pipe )
15.控制氮氧化物注水系统( NOx water injection block )
16.燃油系统( Fuel oil block )
17.燃气系统( Fuel gas block )
18.主变压器( Main transformer )
19.辅助变压器( Auxiliary transformer )
20.蒸汽轮机润滑油箱( Lube oil –ST )
21.冷凝水泵( Condenser pump )
22.补充给水柜( Feedwater tank )
23.电器系统控制模块( Electrical & control module )。
发电厂蒸汽动力循环示意图
再热压力对循环热效率大
四、再热压力对循环热效率大小的影响小的影响
T
T1
1 1
1
T 1'
T1
4
T 1"
T2
3
5
6
2 2'
2
s
11-3 回热循环
一、回热循环系统示流程图和T-s图
qin Boiler
1
wturb,out T Turbine
6
Pump Open
5 FWH
A
２
Condenser
3
Pump
放热量 q21h2h3
汽轮机作功
1kg
6
Ａ
w T h 1 h A 1 h A h 2 4 5
kg
水泵耗功
(1 ) kg
3
2
w p 1 h 4 h 3 h 6 h 5
循环净功 w 0q1q2w Tw P
s
循环热效率
t
w0 q1
分级(二级)抽汽回热循环系统示意图
1kg
qin Boiler
p02 2 k g
112kg
01
11 kg
02 2
s
第一、二级回热器的能量分析模型
1h01
h 01'
Open
(11)h02'
FWHⅠ
2h02
(11)h02'
Open FWHⅡ
(112)h2'
(1 1 )h 0 2 '1 h 0 1 h 0 1 ' 0 ( 1 1 2 ) h 2 ' 2 h 0 2 ( 1 1 ) h 0 2 '
Wturb,out
蒸汽动力循环
简单蒸汽动力装置流程图
１
qin
Boiler Turbine
Wturb,out
２
４
qout
Pump Wpump,in Condenser
简 单 蒸 汽 动 力 装 置 系 统 简 图
３
二、朗肯循环 (Rankine cycle)
1. 水蒸气的卡诺循环
水蒸气卡诺循环有可能实现，但： 1）温限小 实际并不实行 2）膨胀末端x太小 卡诺循环 3）压缩两相物质的困难
再热循环（reheat cycle）
一、设备流程及T-s图
再热器 过热器
二、再热对循环效率的影响
忽略泵功：
wnet h1 h5 h6 h7
q1 h1 h3 h6 h5
wnet h1 h5 h6 h7 t q1 h1 h3 h6 h5
wnet wt,T
若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则
h1 h2 h1 h2 t h1 h3 h1 h2'
4）耗汽率(steam rate)及耗汽量
理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
1 d0 h1 h2
耗汽量
2 2
0.42 0.41 0.40 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
p2 kPa 讨论： s3’s3 s1 s 我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？
蒸汽参数的影响归纳如下：
① 提高蒸汽初参数 p1，t1,可以提高循环热效率，现代蒸汽动力循环 朝着高参数方向发展。我国目前采用的配套机组参数如下表。 低参数 中参数 高参数 超高参数 亚临界参数
3
蒸汽动力循环 ppt课件
2
1
4
13
4
h1
h1 = 129.3 kJ/kg s h2 = 3330.7 kJ/kg s
ppt课件
21
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
qhwt
T
1
q=0
wt hh1h2
可逆过程： s
p1 p2 2 2’
不可逆过程
s
ppt课件
22
二、朗肯循环功和热的计算
T
汽轮机作功： wT h1 h2
1
凝汽器中的定压放热量：
1 6
2 s
ppt课件
t
h1 h2 h1 h3
p1 t1 p2
29
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1 对热效率ηt 的影响
p1 , p2不变，t1
T
1'
1
5
6
t
1
T2 T1
优点：
•T1
t
• x 2 ' ，有利于汽轮
机安全。
4
缺点：
3
2 2 ' • 对耐热要求高，
目前初温一般小
s 于620℃
锅炉Boiler设备图
ppt课件
12
汽轮机（透平Turbine）机组刨面图
ppt课件
13
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
ppt课件
14
Natura冷l-却dr塔if实t 体C图ooling Tower
ppt课件
15
10-1、简单蒸汽动力循环——朗肯循环
一、蒸汽动力循环简化
1
12 汽轮机 s 膨胀
基本内容
ppt课件
2
动力循环：以获得功为目的
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
$eta
=
frac{W_{net}}{Q_{in}}$，
第6章动力循环
– 提高热效率 – 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 – 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 – 可兼作除氧器
使用
– 小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火 力发电厂一般为 4～8级。
三、热电联供循环
过热器
1 汽轮机
锅炉
4
给水泵
3
2' 热用户
背压式热电联产循环简图 背压>0.1MPa
尽管采用了高参数、再 热、回热等措施，循环 热效率仍低于50％，大 部分被排放于冷却水或 大气中，这部分热能数 量虽大，但因温度接近 于环境温度，故不能用 来转换为机械能。为了 充分利用热能，自然地 联想到用发电厂作了功 的蒸汽的余热来满足热 用户的需要，这种作法 称为热电联供。
汽轮机作功：
ws,12 h1 h2
水泵绝热压缩耗功：
ws,34 h4 h3
循环净功：
wnet (h1 h2 ) (h4 h3)
锅炉中的定压吸热量：
朗肯循环
q1 h1 h4
凝汽器中的定压放热量：
热效率：
q2 h2 h3
t
wnet q1
ws,12 ws,34 q1
1 q2 q1
我国已成批生产功率分别为200MW、300MW、 600MW的锅炉、汽轮机和发电机组；
热力发电厂这样以水蒸气为工质的蒸汽动力装 置工作循环称为蒸汽动力循环。
Gas Cooled Reactors (GCR)
Uses carbon dioxide used as coolant. Graphite moderators allow use of natural
热电联供循环的评价
只采用热效率不够全面，能量利用系数
已被利用的能量 K 工质从热源得到的能量
蒸汽机原理图
蒸汽机原理图1. 简介蒸汽机是一种通过蒸汽的热能转换为机械能的装置，是现代工业革命的关键发明之一。
它的核心原理是利用水蒸气的压力来驱动活塞或转动轴，将热能转化为机械能。
蒸汽机广泛应用于发电、输送和运输领域。
2. 蒸汽机工作原理蒸汽机的工作原理可以简化为以下几个步骤：1.蒸发：水在锅炉中加热，转化为水蒸气。
2.扩容：高温高压的水蒸气进入蒸汽机的缸体，推动活塞向下运动或转动轴。
3.冷凝：水蒸气在活塞（或转动轴）推动过程中释放热量，转化为水。
4.排气：冷凝后的水通过排气门排出缸体，准备进入下一个工作循环。
3. 蒸汽机原理图蒸汽机的原理图包括以下几个主要部分：3.1 锅炉锅炉是蒸汽机的起源，其中水被加热转变为高压水蒸气。
高压水蒸气通过管道输送到蒸汽机缸体中。
锅炉原理图3.2 缸体和活塞缸体是蒸汽机的主体部分，它通常由金属制成并具有密封性。
活塞安装在缸体内，能够在缸体内部上下运动。
缸体和活塞原理图3.3 连杆和曲柄轴连杆连接活塞和曲柄轴，将活塞的直线运动转换为曲柄轴的旋转运动。
连杆和曲柄轴原理图3.4 飞轮飞轮是连接到曲柄轴的旋转部件，用于平稳传递运动能量。
飞轮原理图3.5 冷凝器和排气门冷凝器用于将冷却剂循环冷却，将水蒸气转化为水。
排气门用于排出冷凝后的水。
冷凝器和排气门原理图4. 应用领域蒸汽机的应用领域非常广泛。
其中一些主要领域包括：•发电厂：蒸汽机被广泛应用于燃煤、燃油或核能发电厂中，将热能转化为电能。
•船舶：蒸汽机是早期船舶的主要动力装置，如蒸汽轮船。
•火车：蒸汽机被用于推动早期火车，并推动列车运行。
•工业生产：蒸汽机可以用于驱动各种工业机械，例如泵、风机和压缩机等。
5. 总结蒸汽机以其强大的驱动力和广泛的应用领域而闻名。
通过水蒸气的热能转换为机械能，它在现代工业革命中扮演了重要的角色。
蒸汽机的工作原理始终被使用，并且在许多领域都以不同形式存在。
蒸汽机的原理图详细说明了其中各个部分的工作关系和作用，有助于理解蒸汽机的工作原理。
卡诺循环
3-1-4
0
1
2 V (l
)
[例1]1mol 氢气作如图所示的循环过程 1. 判别各过程热量的符号； 2. 计算此循环之效率。 P (atm) 解： a b 2 a b A > 0, Δ E > 0 Q ab = A ab + E b E a > 0 1 c d b c A = 0, E c E b<0
1
T2
Q2 V1 V4 V2
η
V3 T2ln 4 V =1 卡 V2 T1 ln 1 V
γ
1
P
1
a T1 Q1 d
a~d V 1 T 1 = V4
γ
1
γ
γ
T2 0
b
T2 c V3 V
b~c V 2 T 1 =V 3 V1 V 3 = V2 V4
1
T2
Q2 V1 V4 V2
η
T2 =1 T 卡 1
[例1]1mol 氢气作如图所示的循环过程 1. 判别各过程热量的符号； 2. 计算此循环之效率。 P (atm) a b 2
循环过程逆时针方向
系统对外作正功 A>0 外界对系统作功 A<0 系统吸热 Q=A>0 系统放热 Q=A<0
二、卡诺循环
3-1-4
二、卡诺循环
3-1-4
P
a T1
b
d T2
0
V1 V4 V2
c V3 V
二、卡诺循环
3-1-4
P
a T1 d
等温线 b
T2
0
V1 V4 V2
c V3 V
二、卡诺循环
3-1-4
P 一、循环过程 Q1 循环过程——物质系统经 A 历一系列状态变化过程又 a Q2 回到初始状态，称这一周 V 而复始的变化过程为循环 0 过程。 热机——持续不断地将热转换为功的装置。 工质——在热机中参与热功转换的媒介物质。 循环过程的特点——经一个循环后系统的内 能不变。即E=0 净功 A = 循环过程曲线所包围的面积 = Q1 Q2
蒸汽机锅炉原理图
蒸汽机锅炉原理图
蒸汽机锅炉的原理图如下：
1. 燃料供应系统：将燃料（如煤、油或天然气）送入锅炉燃烧室。
2. 燃烧室：燃料与空气混合并燃烧，释放出热能。
3. 锅炉壳体：容纳锅炉内部的各个组件，并提供安全保护。
4. 换热器：通过与燃烧产生的高温烟气接触，将烟气中的热量传递给水，使其升温并转化为蒸汽。
5. 蒸汽发生器：换热器中的水被加热至沸点，形成蒸汽。
6. 蒸汽管道：将产生的蒸汽输送到蒸汽机。
7. 蒸汽机：利用高温高压蒸汽的动力驱动机械转动，产生功效。
8. 冷凝器：将排出蒸汽的余热释放到冷却介质（如冷水或大气）中，并将蒸汽凝结成水。
9. 给水泵：将冷凝水从冷凝器中泵回锅炉，补充锅炉内的水分。
10. 控制系统：监测和控制锅炉的燃烧过程、蒸汽压力和温度，以保持锅炉的安全稳定运行。
请注意，这个原理图中不包含标题，且文中没有标题相同的文字。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h3 h 137.72kJ/kg s3 s 0.4761kJ/(kg.K)
p4 p1 5MPa
查表得
h4 142.87kJ/kg q1 h1 h4 3432.2 142.87 3289.33kJ/kg q2 h2 h3 2126.14 137.72 1988.42kJ/kg
表11.4
电厂
部分超临界机组经济性举例
项目 蒸汽参数 25.1 MPa,560 ℃ /560 ℃ 25 MPa,540 ℃ /560 ℃ 25 MPa,540 ℃ /560 ℃ 24 MPa,538 ℃ /538 ℃ 24.2 MPa,538 ℃ /566 ℃ 机组效率 ,% 45.3 42.5 42.5 41 41.09 1992 投运年份 1992 1992 1994
吸热量
放热量 熵变量
s1 s4 6.9735 0.4761 6.4974kJ/(kg.K)
T1 q1 3289.33 506.3K s1 s4 6.4974
吸热平均温度
放热平均温度
q2 1988.42 T2 306.K s1 s4 6.4974
吸热量 放热量 热效率
～ ～
0.8
1.0
～
500
～
535
～
566
～
566
～
593
～
613
～
720
蒸汽压 力Mpa
再热次 数
1.5
3.0
3.0
～ ～
～
8.0
8～ 14
亚临 界
一次
亚临 界
二次
超临 界
二次
33.5
40
二次
注：临界压力：22.12 MPa, 临界温度：374.15 ℃ • 第一台试验性超临界125MW机组（31 MPa,621/566/538℃）,1957年在美国投运。 第二台超临界325MW机组（34.4 MPa,649/566/566℃）,1959年在美国投运。
初温
t℃
2、蒸汽初压对循环热效率的影响
T T1 1` 1
蒸汽初压对循 环热效率的影 响
ηT
0.48 550℃
4'
T1 T1
4 5
500℃ 0.44 400℃ 350℃
3
2'
2
0.40
s
0.36 0
3
6
9
12
15 18
21
初压p1 MPa
3、背压对循环热效率的影响
T T1
1
ηt
0.48
0.47 0.46
qin
Boiler
Reheater
High-P turbine
Low-P turbine
wturb,out
8 5
9
wpump,in
3
Pump
Condenser
qout
蒸汽再热循环系统示意图
蒸汽再热循环的T-s图和h-s图
二、蒸汽再热循环在T-s图和p-v图中表示
h p1 1 h1 pRH 6 t1
137.72 0.8207 (2560.55 137.72) 2126.14kJ/kg
h2 h ' x(h " h ')
h1 3432.2kJ/kg; s1 6.9735kJ/(kg.K)
h2 2126.14kJ/kg
s2 s1 s4 s3 0.4761kJ/(kg.K)
吸热平均温度 放热平均温度
热 效 率
t 1
T2 306. 1 0.395 T1 506.
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、蒸汽初温对循环热效率的影响
T
T1’
T1
蒸汽初温对循环热效率的 影响
1
ηt%
1
40 39
38
T1 T1
5
4
37 36
35
3
2
2
s
0
300
350 400 450 500 550
二、回热循环的计算
T
吸热量 q1 h1 h6 放热量 q2 1 h2 h3
1kg
1
汽轮机作功
wT h1 hA 1 hA h2
4
6
5
Ａ
kg
水泵耗功 wp 1 h4 h3 h6 h5 循环净功 w0 q1 q2 wT wP
qout
３
简单蒸汽动力装置流程图
朗肯循环在T-S图和p-v图中的表示
T
1
4
p
1
4
1
4
3
3
2
2
3
2
s
v
朗肯循环在h-s图上的表示
h
1
2
4
3
s
2、朗肯循环的计算
吸 热 量 放 热 量
q1 h1 h4 q2 h2 h3
w0 q1 q2 q 1 2 q1 q1 q1
T2
3
2
s
汽耗率：每生产１kW.h
（3600kJ）的功 所消耗的蒸汽量。
例1
已知朗肯循环的初压p1=5MPa,初温t1=500℃，乏汽压力 p2=5kPa，试求该循环的平均吸热温度、循环热效率及乏 汽干度。
１
T
解
查水蒸气表 由p1=5MPa,t1=500℃查得
h1 3432.2kJ/kg; s1 6.9735kJ/(kg.K)
4 5 3 2 2
0.45 0.44
5'
T0
0.43 0.42
3'
0.41
0.40 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
s3’ s3
s1
s
p2 kPa
蒸汽参数的影响归纳如下:
(1)提高蒸汽初参数 p1，t1,可以提高循环热效率（蒸
汽温度提高50 ℃，循环效率提高2个百分点）现
代蒸汽动力循环朝着高参数方向发展。我国目前采用
T1
4
p2=5kPa=0.005MPa时
h 137.72kJ/kg; s 0.4761kJ/(kg.K) h 2560.55kJ/kg; s 8.3930kJ/(kg.K)
T2
3 2
s
计算乏汽的干度
乏汽的焓
s2 s 6.9735 0.4761 x2 0.8207 s s 8.3930 0.4761
第十一章
蒸汽动力循环装置
教学目标：使学生掌握蒸汽动力循环及其计算方法。 知识点：蒸汽动力基本循环；朗肯循环；回热循环与再热 循环；热电循环；蒸汽—燃气联合循环。 重 点：回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效 率计算及提高热效率的方法和途径。 难 点：回热循环与再热循环计算，提高循环热效率的途 径和计算方法。
四、有摩阻的实际循环
吸热量 放热量
h1 h4 q1 h2 h3 q2
4
T
１
汽轮机作功 wt h1 h2 水泵耗功
w p h4 h3
q1 q2 wT w 循环净功 w0 P
w0 循环热效率 t q1
4
丹麦 Vesk 电厂 407 MW 法国 STAUD INGE 厂 550 MW 德国 ROSTOCK 电厂 559 MW 韩国 500 MW 石洞口二厂 600 MW 日本松蒲电厂 1000 MW
25.2 MPa,598 ℃ /596 ℃
44
47 >45
1997
1998 1999
丹麦 Nordjylland 电厂 410 MW 28.5 MPa,580 ℃ /580 ℃ /580 ℃ 西门子设计 400-1000 MW 27.5 MPa,589 ℃ /600 ℃
欧洲 Future Ⅰ
欧洲 Future Ⅱ 平圩电厂 600 MW (亚临界 )
33.5 MPa,610 ℃ /630 ℃
40.0 MPa,700 ℃ /720 ℃ 17 MPa,537 ℃ /537 ℃
>50
52-55 36.9
2005
2015 1989
(2)降低乏气压力可以提高循环热效率(乏气压 力每降低2kPa,循环效率提高1个百分点)。但乏 气压力受环境温度限制。目前火力发电厂一般 在0.004MPa─0.006MPa的乏气压力下运行。
四、再热压力对循环热效率大小的影响
T
1
再热压力对循环热效率大 小的影响
T1
1
1
T 1'
5 4
6
T1
T 1"
T2
3 2 2'
2
s
11-3
回热循环
一、回热循环系统示流程图和T-s图
1
wturb,out
T
1
qin
Boiler
Turbine
1kg
A 6
２
6
5 4 3
(1 ) kg
A
kg
T
1
6
h6
5 4
3 2‘
h5
5 p2
2
h2 h2‘ s 2’ x2
2 x9
x=1
s
三、再热循环分析
q1 (h1 h4 ) (h6 h5 )
忽略水泵消耗 功， 循环作功：
wT (h1 h5 ) (h6 h2 )
循环热效率：
wT (h1 h5 ) (h6 h2） t q1 (h1 h4 ) (h6 h5）
3
2 2
wp h4 h3 p w h4 h3 p