工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环
9.第七章 蒸汽动力循环和制冷循环
水 泵
冷 凝 器
3
朗肯（Rankine）被后人誉为那个时代 的天才，他的初等教育基本是在父亲及 家庭教师的指导下完成的。进入爱丁堡 大学学习2 年后，他离校去做一名土木 工程师。1840 年后，他转而研究数学 物理，1848 ～1855 年间，他用大量精 力研究理论物理、热力学和应用力学。 1855 年后，Rankine 在格拉斯哥大学 担任土木工程和力学系主任。1853 年 当选为英国皇家学会会员。他一生论著 颇丰，共发表学术论文154 篇，并编写 了大量的教科书及手册，其中一些直到 现今还在作为标准教科书使用。 朗肯在热力学、流体力学 及土力学等 领域均有杰出的贡献。他建立的土压力 理论，至今仍在广泛应用。朗肯计算出 一个热力学循环(后称为朗肯循环)的热 效率，被作为是蒸汽动力发电厂性能的 对比标准。
锅炉
Condensor 冷凝器 2 – 3 表示乏汽在冷凝 器中的等温等压冷凝 过程，放出的热量。
水泵
汽轮机
冷凝器
Q2 H H 3 H 2 kJ / kg
能量分析
Pump 水泵
H Q Ws
锅炉
3 – 4 表示冷凝水通过 水泵由P3升压至P4的可逆 绝热压缩过程，需要消耗 的轴功
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 可能作等熵膨胀或等熵压缩。 T 2 2’ 4 4’ 这个不可逆性可用等熵效率ηs 来表示。
4’
1 4
3
S
2 2’
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。
工程热力学课件10蒸汽动力循环
`
作业
第4版：P345 习题10-2
二、回热循环
从汽轮机中某个部位抽取经过 适当膨胀后的蒸汽，其温度总高于 凝结水的温度，用来预热锅炉给水， 使得水的加热过程从较高温度开始， 使平均加热温度增高，而平均放热 温度不变，从而提高循环热效率。
0’-1—1kg水蒸气的定压吸热过程， 1-a—1kg水蒸气的绝热膨胀过程； a-b—从汽轮机中抽出的αkg蒸汽回热器中定压回热过程； a-2—抽汽后剩余的(1－α)kg水蒸气的绝热膨胀过程， 2-3—(1－α)kg乏汽的定压放热过程， 3-0—(1－α)kg水的绝热加压过程， 0-b—(1－α)kg水在回热器中的定压预热过程； b-0’—回热后重新汇合后的1kg水的绝热加压过程。
第一节
水蒸汽作为工质的卡诺循环
1.汽水混合物压缩过程c-5难以实现。
2.循环局限于饱和区，上限温度受限于临界温度（647.3K），
效率不高。
3.膨胀末期水分过多，不利于动力机。
第二节
基本蒸汽动力装置的理想循环——朗肯循环
一、朗肯循环及其工作过程
简单蒸汽动力装置 的主要热力设备：蒸汽 锅炉、汽轮机、冷凝器 和给水泵。
工作过程：当蒸汽在汽轮机的高 压汽缸中膨胀作功而压力降低到某个 中间压力时，把蒸汽从汽轮机引出， 送至再热器重新加热，使蒸汽的温度 再次达到较高的温度，然后送回汽轮 机的低压汽缸，进一步膨胀作功。 采用再热措施的理想循环称为再热 循环。
蒸汽再热循环的热效率
再热循环本身不一 定提高循环热效率 与再热压力有关 x2 ,给提高初压创 造了条件，选取再 热压力合适，一般 采用一次再热可使 热效率提高2％～ 3.5％。
四、 汽耗率
汽耗率也是衡量蒸汽动力装置工作好坏的重要 经济指标之一。汽耗率ｄ表示每产生1千瓦小时的功 (等于3600kJ）需要消耗多少kg的蒸汽。 １kg蒸汽在一个循环中所作的功为
蒸汽循环系统工作原理
蒸汽循环系统工作原理蒸汽循环系统是一种常见的热力循环系统，广泛应用于发电厂、工业生产和供暖等领域。
它通过将水加热转化为蒸汽，然后利用蒸汽的能量来驱动机械设备或提供热能。
本文将详细介绍蒸汽循环系统的工作原理。
蒸汽循环系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器和泵组成。
首先，锅炉将水加热到高温，使其转化为蒸汽。
这个过程发生在锅炉内部的炉膛中，通过燃烧燃料或其他能源提供的热量。
蒸汽的产生使锅炉内部的压力升高，从而使蒸汽具有足够的压力来驱动汽轮机。
接下来，蒸汽进入汽轮机，驱动汽轮机的转子高速旋转。
汽轮机的转子上装有叶片，蒸汽进入叶片后会使转子转动。
汽轮机的转子与发电机相连，通过转子的旋转来产生电力。
同时，汽轮机也可以用于驱动其他机械设备或提供动力。
蒸汽从汽轮机排出后，进入凝汽器进行冷却。
凝汽器中流动的是冷却水，蒸汽在与冷却水接触的过程中失去了热量，变成了水。
这个过程使蒸汽的体积大大减小，从而形成了真空。
在凝汽器中，蒸汽和冷却水通过热交换使蒸汽凝结，然后被泵抽回锅炉再次加热，循环往复。
为了保持蒸汽循环系统的稳定运行，需要使用泵来维持循环中的水平衡。
泵负责将凝结水抽回锅炉，同时也需要克服一定的压力损失。
泵的作用是将水送回锅炉，以补充锅炉中水的损失，并确保循环系统的连续运行。
蒸汽循环系统的工作原理可以总结为以下几个步骤：首先，锅炉将水加热转化为蒸汽；然后，蒸汽进入汽轮机驱动转子旋转；接着，蒸汽经过凝汽器冷却变成水；最后，泵将凝结水送回锅炉进行再次加热。
整个循环过程中，水和蒸汽不断转化，从而使系统运转。
蒸汽循环系统的工作原理基于热力学和流体力学的基本原理。
通过合理设计和优化，可以提高系统的效率和性能。
蒸汽循环系统在能源转换和供暖方面具有重要作用，不仅提供了电力和动力，也为人们的生活提供了便利和舒适。
总结起来，蒸汽循环系统的工作原理是通过锅炉将水加热转化为蒸汽，然后利用蒸汽的能量来驱动汽轮机，最后经过凝汽器冷却后再次循环。
这个过程中，泵起到补充水的作用，保持循环系统的稳定运行。
蒸汽动力装置循环PPT课件
h4 h3 wP h2 wP 137.72 kJ/kg 17.06 kJ/kg 154.78 kJ/kg q1 h1 h4 3 426 kJ/kg 154.78 kJ/kg 3 271.22 kJ/kg
1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生。
2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 4）蒸汽是无污染、廉价、易得的工质。
4
6. 蒸汽动力装置工作流程和简化 蒸汽电厂示意图
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59 2777.67 2798.66 2803.19 2793.64 2724.46 2085.87
2484.1 2443.6 2432.2 2422.8 2392.0 2357.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2 2014.8 1890.0 1794.9 1639.5 1317.2
由第一定律
q1 h1 h4
代入已得数据
q1 h1 h4 3 213.6 kJ/kg 195.8 kJ/kg 3 017.8 kJ/kg
14
蒸汽轮机
控制体积: 蒸汽轮机。 进入状态: p1、T1已知；状态确定 出口状态: p2已知。 据第一定律 wt h1 h2
据第二定律 s1 s2
wP
4
vdp
2'
v
p4
工程热力学蒸汽动力循环装置PPT课件
T
wt ,act wt
h1 h2act h1 h2
h2act h2 1T h1 h2 h2 1T h0
h0 h1 h2 称为理想绝热焓降
大功率汽轮机的ηT在0.85~0.92之间
▪ 实际循环内部功wnet,act：每千克蒸汽在实际工作循环中作出的循 环净功
wnet,act wt,act wP,act wt,act h1 h2act
1 1 h1 1 1 h1
h2 h2
h1 h1
h2 h2
▪ 回热循环工质平均吸热温度提高，平均放热温度不变，故循环热效率 提高，大于单纯朗肯循环热效率
第34页/共44页
▪ 回热循环工质吸热量减少，锅炉热负荷减低，节省金属材料 ▪ 由于汽耗率增大，汽轮机高压端蒸汽流量增加，低压端流量减小，
wt
wp q1
h1 h2 h4 h3 h1 h4
第5页/共44页
水泵功的近似值为
wp h4 h3 u4 p4v4 u3 p3v3
p4 p3 v3 p1 p2 v2
可t 得 hh热11 效hh率32 的 pp近11 似pp22式vv22
h1 h2 p1 h1 h2 p1
p2 v2 p2 v2
略
t
去w
h1 h2 p简h化1 为h2
循环初压力p1甚高时，水泵功约占汽轮机作 第6页/共44页
➢ 蒸汽参数对热效率的影响 ▪ 初温t1对热效率的影响 在相同的初压及背压下，提高新蒸汽的温度可使热效率增大 提高初温还可使终态2的干度x2增大，有利于提高汽轮机内效率和 延长汽轮机的使用寿命 提高初温受材料耐热性能的限制，最高蒸汽温度很少超过600℃
用轴功率表示为
Ps mT P0 mT Dh1 h2
6 蒸汽动力循环
又因为
Cp S T p T
T V S C p T p
由于
V 0 T p
由前面的计算可以看出，Rankine循环的热机效率 只是Carnot循环的67%。如何提高Rankine循环的热机 效率？ 分析蒸汽动力循环热机效率的定义式 Ws QH 可以看出，要提高蒸汽动力循环的热机效率，就要增加 循环过程做的功。具体措施是： 1、提高汽轮机的进汽温度和压力； 2、降低汽轮机出口蒸汽的压力。
Ws QH
H1 H 2 H1 H 4
Rankine循环也是一种理想的蒸汽动力循环，因 为工作介质在汽轮机中的膨胀做功过程是按绝热可逆 的方式进行的。只不过Rankine循环比Carnot循环更 接近实际的蒸汽动力循环。 在实际的Rankine循环中，工作介质在汽轮机中 的膨胀做功过程不是按绝热可逆的方式进行的，而是 一个不可逆过程，其T-S 图是：
Not e:
T
1
4 3 2 2’
0 Fig The Schematic of Practical Rankine Steam-Power Cycle
S
Problem
某一蒸汽动力装置按Rankine循环工作。已知锅炉 工作压力为40× 105Pa，产生440 0C过热蒸汽；汽 轮机出口压力为0.04× 105Pa；蒸汽流量为60吨/小 时。求该蒸汽动力装置的热机效率。
1 2 H u gz Q Ws 2 在节流膨胀过程中Ws = 0，忽略动能差和热能差（对 于大多数化工过程，动能差和热能差同焓的变化量相 比，可以忽略不计。）；由于节流膨胀过程是在瞬间 完成的，速度非常快，以致流体来不及同外界交换热 量，Q = 0。
H 0
工程热力学(第7章--蒸汽动力循环)
1
T2 T1
从理论上确定了通过热机循环 实现热能转变为机械能的条件 及给定温度范围内循环热效率 的最高极限值，并指出了提高 热机效率的方向和途径，为度 量实际热机循环的热力学完善
s 程度提供了标准。
对于任意复杂循环，可利用相 应的等效卡诺循环（即平均温 度法）来分析其热经济性。
3
任意循环ηt 的分析方法——平均温度法
1
p1
h
1 t1
T1
p2
4
T2 3
2
2 x=1
s
0
s
t
h1 h2 h1 h2
f
( p1,t1,
p2 )
1 T2 T1
t1
p1
p2
12
一、蒸汽初温对热效率的 影响：
设 初 压 p1＝const， 排 汽 压力p2＝const.
提高t1对ηt的影响：
（1）提高初温使平均加热温度升高，而放热温度不变， 则朗肯循环的热效率得到提高； （2）排汽干度增加，即x2′>x2，这有利于改善汽轮机叶 片的工作条件。
受到的限制：排汽压力的降低主要受汽轮机排汽干度下降及环 境温度的限制。目前火电厂的排汽压力最低在0.004MPa左右
15
新课引入
p1
t
x2
为解决二者间的矛盾，可对循环方式 加以改进：采用再热循环。
7-3 再热循环
➢采用再热的目的：提高汽轮机排汽干度，为
初压的提高创造条件；同时提高循环热效率。
➢再热的概念：当蒸汽在汽轮机中膨胀作功而
0
则朗肯循环的热效率可近似地表示为： h
t
w12 q1
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
《工程热力学》热力学第七章蒸汽动力循环steam power cycle
水蒸气动力循环系统
过热器 汽轮机 T
1.
5
锅
炉
发电机 4
2.
3
凝汽器
4
3
给水泵
1
6
2 s
第7 章
7-2 朗肯循环
P232~263
水蒸气动力循环系统的简化 简化（理想化）：
1 汽轮机 1→2 汽轮机 s 膨胀
锅
2→3 凝汽器 p 放热
炉
发电机 3→4 给水泵 s 压缩
4
2
4→1 锅炉 p 吸热
凝汽器
0.746
h′ = 151.47kJ / kg
h′′ = 2566.48kJ / kg
h2b = x2bh′′ + (1 − x2b )h′ = 2566.48× 0.746 + (1− 0.746) ×151.47 = 1953.0kJ / kg
汽耗率 热效率
d = 3600 = 3600 = 2.663kg / kW.h wnet 1352
第七章 蒸汽动力循环 Steam Power Cycles
第7 章
7-1 概述
P232~263
4 1
3
2
第7 章
基基本本内内容 容
7-1 概述
P232~263
简单朗肯循环 再热循环 抽汽回热循环
q1 (T1 ), q2 (T2 ),
wnet , d ,ηt
目的
掌握蒸汽动力循环热力学分析 方法，提高循环热效率。
(h1 − hb ) + (ha − h2 ) (h1 − h4 ) + (ha − hb )
第7 章
7-4 蒸汽再热循环
蒸汽再热循环图
工程热力学水蒸气的热力性质和过程
工程热力学水蒸气的热力性质和过程水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
下面将从水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍，以期更好地了解工程热力学中的水蒸气。
首先，水蒸气的热力性质。
水蒸气是一种理想气体，因此可以采用理想气体状态方程描述其热力性质。
根据理想气体状态方程，水蒸气的体积与压力、温度之间满足以下关系：PV=mRT，其中P是水蒸气的压力，V是体积，m是物质的量，R是气体常数，T是温度。
此外，根据水蒸气的物性数据，可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算公式。
其次，水蒸气的热力过程。
热力过程是指物体在一定条件下发生的热态变化过程。
对于水蒸气而言，常见的热力过程有等温过程、等焓过程、等熵过程和绝热过程等。
等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程，其内能变化为零，熵的变化为常数。
等焓过程是指水蒸气在等焓条件下的热力变化过程，其焓变化为零，温度和熵的变化为常数。
等熵过程是指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程，其熵变化为零，温度和焓的变化为常数。
绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程，其熵的变化为零，温度和焓的变化均不为常数。
最后是水蒸气循环过程。
水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换循环，广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。
常见的水蒸气循环包括朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。
朗肯循环是一种理想化的热力循环，由四个连续的基本过程组成：等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。
卡诺循环是一种热力效率最高的循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。
布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环，由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。
综上所述，水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程，我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法，在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程，提高工程的热力效率。
第七章 水蒸气性质和蒸汽动力循环
第七章 水蒸气性质和蒸汽动力循环7-2 已知下列各状态：（1）MPa p 31=、C t 300=；（2）MPa p 51=、C t 155=；（3）MPa p 3.01=、92.0=x ；试利用水和水蒸气热力性质表查出或计算出各状态的比体积、熵和热力学能。
解:（1）MPa p 3=300=t ℃kg m v /081226.03= kg kJ h /4.2992= )/(5371.6K kg kJ s ⋅= kg kJ kg m Pa kg kJ pv h u /722.2748/081226.0103/4.299236=⨯⨯-=-=（2）MPa p 5= t=155℃kg m v /0010933.0)140155(1401600010768.00010988.00010768.03=-⋅--+= kg kJ h /7.656)140155(14016023.59219.67823.592=-⋅--+= )/(8869.1)140155(1401607345.19377.17345.1K kg kJ s ⋅=-⋅--+= kg kJ pv h u /2335.6510010933.01057.6563=⨯⨯-=-=(3) MPa p 3.0= x=0.92kg m v /0010732.03=' kg m v /60587.03=''kg kJ h /58.561=' kg kJ h /26.2725='')/(6721.1K kg kJ s ⋅=' )/(9921.6K kg kJ s ⋅=''kg m v x v x v /5575.0)1(3=''+'-= )/(5665.6)1(K kg kJ s x s x s ⋅=''+'-= kg kJ h x h x h /1656.2552)1(=''+'-= kg kJ pv h u /92.2384=-=7-5 过热水蒸气的参数为MPa p 131=、C t 5501=。
严家騄版工程热力学PPT水蒸气性质和蒸汽动力循环
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
p-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程
一点，二线，三区，五态
p
T
pc
a3 b3
C p pc c3 d3 e3 T Tc Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
p pc pc
C
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
c3 d c2
查表举例（3）
在一刚性容器内充满p=0.1MPa，t=20℃的
水。由于太阳照射，使其温度升为40℃,求容器
承受的压力。
等容过程
p=0.1MPa t=20℃
v 0.0010018 m3 kg
t=40℃
储液罐很危险， 不能装满。
p 14.0MPa
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
查表举例（4）
h" 2584.4 s" 8.1505
0.02MPa
ts 60.09
v' 0.0010172 v" 7.6515
h' 251.46
h" 2609.6
s' 0.8321
s" 7.9092
tv
0 0.0010002 40 0.0010078 60 15.34 80 16.27 120 18.12
干饱和蒸汽
对干度x的说明：
饱和水
x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽
0≤x ≤1
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
2021优选蒸汽动力循环及制冷循环优秀课件ppt
1.再热循环
T
8 7 6
1 P1 3 p2
2 p3
45
S 结论：（1）η提高
再热循环的热效率
w sw SH w SL w pw SH w SL Q Q HQ RH Q HQ RH
1
2
wsh+wsL 34
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：
w s w pw s Q H Q L 1 (1 )H (3 H 2)
高压流体经过节流阀后迅速膨胀到低压的过程称为节 流膨胀。
1. 特点：等焓过程
由热力学第一定律： H12c2gZqws
Q=0（来不及传热），
Ws=0（不做功）
若忽略掉动能、位能的影响 ∴ΔH=0
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
QRH
QH
QH H1 H 7
Q RH H 6 H 2 w s H 1 H 2 (1 )H 2 H 3
热效率 w s
QH
能量利用参数 w s Q h
QH
4.应用举例
[P140-143 例6-3~6-4] 自看
6.2 节流膨胀与作外功的绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
4
3
2 2’
P2=0.008MPa
S
一. 提高郎肯循环热效率的措施
对卡诺循环：
c
ws QH
1TL TH
对郎肯循环： ws H1H2H1H2
QH H1H4 H1H3
要使η↑：
(1) H2↓，降低压力P2（汽轮机出口蒸汽压力）
(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
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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
初参数不变而将
终压p2降低至p2’， 相应的放热温度降
低，因而提高了循
T2
环的热效率。但乏 汽的干度变小，对 T2
汽轮机的运行不利； T2
且乏汽的比体积大
大增加，导致汽轮
机尾部尺寸加大。 图6 乏汽压力对循环热效率的影响
第三节 再热循环
一、再热循环的装置系统图和T-S 图
b
汽轮机
发电机
a
2
图7 再热循环的装置系统图
一、 提高蒸汽初温度
保持初压、终压不变，蒸汽初温由T1提高到T1’， 由图4可看出，新循环的平均吸热温度提高了，因而热 效率提高了；排汽干度也提高；另外汽耗率降低了。
但提高蒸汽初温度受到过热器金属材料耐温性能的 限制。
提高蒸汽初温度T1的T-S图如下
T1
T1
T1
T1
T1
图4 蒸汽初温度对循环热效率的影响
d 3600 3600 w0 h1 h2
公式中各参数，可由水蒸汽的h-s图或水蒸汽图、 表上查得。
[例7-1]
第二节 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
前面已学过 ，等效卡诺循环热效率的公式为
t
1 T2 T1
为了提高郎肯循环热效率，基本途径是提高吸热过
程的平均温度 T1 （由蒸汽初压力和初温度决定）， 降定低）放。可热以过采程取的以平下均措温施度：T2 （由汽轮机排汽压力决
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h0 2 h0 2
第二级：列热平衡方程式，
2 (h02 h02 ) (1 1 2 ) (h02 h2 )
整理得：
2
(1 1) (h02 h2 )
h02 h2
2、热效率
t
w0 q1
(h1 h01) (11) (h01 h02 ) (11 2 ) (h02
h1 h01
4 T1 1
（受大气温度限制），所以
热效率不高；
T2
3
2
（2）、状态3点处在湿 蒸汽区，所以压缩湿蒸汽需
0
S
庞大的压缩机，且耗功大； 图1 饱和蒸汽卡诺循环的T-S图
（3）、状态2点湿度大，对汽轮机末几级侵蚀严重。
3、改造 （1）、加装过热器，提高T1，同时状态2点湿度也 减小（干度增加）了； （2）、加装凝结器，降低T2，同时压缩凝结水的水 泵的体积大大减小且耗功也大大减小。
二、提高蒸汽初压力
保持初始温度T1 及终压力P2不变， 将初压由P1提高到 P1’。由图中可以 看出，新循环的平 均吸热温度增高了 ，所以循环热效率 得到了提高。但乏 汽的干度变小。
工程上常采用同 时提高蒸汽初压力 和初温度。
P1’ P1
T1
T1
T1
图5 蒸汽初压力对循环热效率的影响
三、降低排汽压力
图2 朗肯循环装置示意图
6 5 4
图3 朗肯循环的T-S图
2、朗肯循环的热经济性指标
（1）、热效率
1kg工质，水蒸汽在汽轮机中定熵膨胀过程1-2所
做的理论轴功为： wO=h1－h2
水泵中定熵压缩过程3-4，消耗功为：
wO=h4－h3 蒸汽在锅炉中定压过程4-1，吸收的热量：
q1 =h1－h4 乏气在定压凝结过程2-3中向冷凝器放出的热量：
4、经上述改造后的构成切实可行的蒸汽动力 基本循环，称为朗肯循环。
二、蒸汽动力基本循环---朗肯循环
1、朗肯循环的装置示意图和T-S图
进行朗肯循环的蒸汽动力装置包括锅炉、汽轮 机、凝汽器和给水泵等四部分主要设备。如图2所 示。
朗肯循环的工作流程： 4-5-6-1 ：水在蒸汽锅炉中定压预热、汽化并过 热，变成过热蒸汽（吸热过程）； 1-2： 过热水蒸汽在汽轮机内的定熵膨胀过程； 2-3： 湿蒸汽在凝汽器内的定压定温冷却凝结放 热过程； 3-4 凝结水在水泵中的定熵压缩过程。
1kg
图9 二级抽汽的回热循环装置示意图和T-S 图
二、二级抽汽回热循环的热经济指标
1、汽耗率
h01
1
h01
h02 (1 1)
第一级
2 h02
h02 (1 1)
第二级
(11 2 )h2
第一级：列热平衡方程式，
1 (h01 h01) (1 1) (h01 h02 )
整理得：
1
h01 h01
q2 = h2－h3
循环热效率
t
w0 q1
(h1 h2 ) (h4 h1 h4
h3 )
通常水泵消耗功与汽轮机做功量相比很小，
可忽略不计，故（h4-h3）=0
朗肯循环热效率简化为
t
h1 h2 h1 h3 (h2 )
2、汽耗率
汽耗率指的是每产生1KWh的功（3600KJ）需要 消耗多少Kg的蒸汽量，用d表示。
h2 )
3、汽耗率
d 3600
3600
kg / kw h
w0 (h1 h01) (1 a1) (h01 h02 ) (1 1 2 ) (h02 h2 )