化工热力学61动力循环
化工热力学61动力循环1
H7=2561KJ· Kg-1 H5=138KJ· Kg-1 S2’=S4=7.898KJ· Kg-1· K-1 S7=8.394KJ· Kg-1· K-1 S5=0.476KJ· Kg-1· K-1
状态点4为低压下的湿蒸汽，根据熵平衡式
6.1 蒸汽动力循环
QH
Ⅱ
Ⅰ
2
锅炉
4’
2 ’
6’
3
α
4’
水预热器
1’ 6’
P2
1 6 0 S1
泵
WP2
6
5 S S4
7
泵 1 开式回热预热器 WP1
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
4. 采用回热循环
过程的热效率或称热利用系数
H
或
4
H 4 1 H 4 H 5 H 4 H 6 H 4 H1
P1
2
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
（5）循环过程中工质作出的净功
P
W N W SR W P H 5 H 4 H 1 H 6 H 4 H 1 H 5 H 6
相当于面积1234S4S11-面积 56S1S45=面积1234561。 （6）循环过程的热效率
4）了解热-电装置的节能原理，背压式透平和 凝气式透平的使用。 5）熟悉等熵膨胀和节流膨胀的原理及同异。 6）了解深冷液化分离装置的方法原理。
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 制冷循环 6.3 气体的压缩 6.4 膨胀过程 6.5 深度冷冻循环
6.1 蒸汽动力循环
化工热力学知识要点
化工热力学知识要点1、化工热力学的研究方法：宏观研究方法 微观研究方法。
2、热力学体系：孤立体系（无物质无能量） 封闭体系（无物质 有能量） 敞开体系（有物质 有能量）。
3、体系 环境：在热力学分析中，将研究中涉及的一部分物质（或空间）从其余物质（或空间）中划分出来。
其划分出来部分称为体系，其余部分称为环境。
4、状态函数：描述体系所处状态的宏观物理量成为热力学变量（状态函数）。
常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。
5、循环：体系经过一系列的状态变化过程后，最后由回到最初状态，则整个的变化称为循环。
分为正向循环和逆向循环。
6、临界点：气化线的另一个端点是临界点C ，它表示气液两相能共存的最高压力和温度，即临界压力c p 和临界温度c T 。
7、临界点的数学表达式：临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。
数学上表示为0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=cT T V p 022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=c T T V p8、直线直径定律：当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时，得一近似的直线。
9、纯物质的p-V-T 图：P 510、理想气体状态方程：RT pV = 式中，p 为气体压力；V 为气体摩尔体积；T 为绝对温度；R 为通用气体常数8.314J/(mol ·K)11、范德华方程（van der Waals 方程）： 2Va b V RT p --= 其中cc p T R a 642722=；c p RT b 8=。
12、R-K 方程： )(5.0b V V T a b V RT p +--= 其中c c p T R a /42748.05.22=;c c p RT b /08664.0=。
13、维里方程（Virial 方程）：++++==321VD V C V B RT pV Z (2-26) 或者 ++++==32'''1p D p C p B RTpV Z 式中， 、、、)'()'()'(D D C C B B 分别称为第二、第三、第四、 Virial 系数。
工程热力学六动力装置循环课件
VS
此外，随着环保要求的提高和清洁能 源的推广，燃气-蒸汽联合循环在垃 圾焚烧发电、生物质能利用等领域也 具有广阔的应用前景。
核能动力装置循环
核裂变反应原理
01
02
核裂变反应
链式反应
03 临界质量
核裂变反应堆工作原理
反应堆
冷却剂 安全壳
核能动力装置的应用
核电站
核潜艇
核动力航空母舰
THANKS
详细描述
斯图加特循环由德国工程师鲁道夫·斯图加特在20世纪30年代发明，通过改进进气和排气过程，减少热量损失， 提高了内燃机的热效率。
燃气轮机动力装置循环
布雷顿循环
总结词
详细描述
回流燃烧室循环
总结词
提高燃气轮机效率的循环方式。
VS
详细描述
回流燃烧室循环通过在燃烧室内形成回流， 增加燃料与空气的混合时间和燃烧程度， 从而提高燃烧效率。同时，回流还使得燃 烧室内压力升高，提高了循环热效率。
燃气-蒸汽联合循环实现了能量的梯级利用，提高了能源利用效率。同时，由于燃气轮机和蒸汽轮机分别在不同的压力和温度 下工作，因此可以充分利用各种燃料，包括低热值燃料。
燃气-蒸汽联合循环效率分析
燃气-蒸汽联合循环的应用
燃气-蒸汽联合循环广泛应用于电力、 工业、交通等领域的能源转换和利用。 在电力领域，燃气-蒸汽联合循环发 电厂具有建设周期短、投资少、运行 灵活等优点，是中小型电站和分布式 能源系统的优选方案之一。在工业领 域，燃气-蒸汽联合循环可以用于各 种工艺流程中的余热回收和能量转换。 在交通领域，燃气-蒸汽联合循环可 以用于车辆发动机的余热回收和能量 利用。
回热循环
总结词
详细描述
回热循环通过将部分做功后的蒸汽抽 出，引入回热器加热锅炉中的给水， 提高给水温度，减少锅炉中燃料消耗， 从而提高整个循环的热效率。
化工热力学 蒸汽动力循环与制冷循环
31
(2) T-S图法
TH T2 T1
T 等H线 T1
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。
图读取ΔTS
T2
P1 P2
S 37
④ 用等焓节流效应计算
s
J
V Cp
Ts
p2
J dp
p1
V p2 dp
C p1 p
若Cp=const
1 p2
Ts
TH
Cp
V dp
p1
38
2.不可逆对外做功的绝热膨胀
对活塞式膨胀机
➢ 当t<30℃
ηs=0.65
➢ 当t>30℃ ηs=0.7～0.75
T 1
3
卡诺循环产功 很大，但难于实现， 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 循环是朗肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
4
2. 郎肯循环
dH H dT H dP T P P T
dH 0
H
T P T
P H
H
T P
25
H T
P
Cp
化工热力学第六章 蒸汽动力循环与制冷循环
WS=(1-)(H3- H2)+(H2-H1)
6.1 蒸汽动力循环
ws 热效率 QH ws Qh 能量利用参数 QH
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 膨胀过程 6.3 制冷循环
6.2 膨胀过程
膨胀过程在实际当中经常遇到，如：高压流 体流经喷嘴、汽轮机、膨胀器及节流阀等 设备或装置所经历的过程，都是膨胀过程。 下面讨论膨胀过程的热力学现象。着重讨 论工业上经常遇到的节流膨胀和绝热膨胀 过程及其所产生的温度效应
⑵H1升高，因为水不可压缩耗功很少，一般 可忽略不计，但H1增加，必须使P1、t1增加， P1太大会使设计的强度出现问题，从而使制 造成本增加，提高效率的收益，并不一定 能弥补成本提高的花费。
6.1 蒸汽动力循环
卡诺循环要求等温吸热和等温放热以及等 熵膨胀和等熵压缩。在朗肯循环中，等温 放热、等熵膨胀和等熵压缩这三各过程基 本上能够与卡诺循环相符合，差别最大的 过程是吸热过程。现在主要问题是如何能 使吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效 率。显然改造不等温吸热是提高热效率的 关键，由此提出了蒸汽的再热循环和回热 循环。
6.1 蒸汽动力循环
1）蒸汽动力循环与正向卡诺循环 2）蒸汽动力循环工作原理及T-S图 3）朗肯循环 4）提高朗肯循环热效率的措施 5）应用举例
6.1 蒸汽动力循环
4）提高朗肯循环热效率的措施
要提高朗肯循环的热效率，首先必须找出影响热 效率的主要因素，从热效率的定义来看
对卡诺循环 对朗肯循环
ws TL c 1 QH TH
H ( )T P H ( )p T
H ( ) P CP T
6.2 膨胀过程
H ( )T T J ( ) H P P CP
合工大-化工热力学-第六章_ 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1.1
(a)
6
Rankine循环中各个过程经理想化（即忽略工 质的流动阻力与散热、动、位能变化）应用稳定流 动过程的能量平衡方程分析如下。
1~2过程：汽轮机中工质作等熵膨胀（即可逆绝
热膨胀），对外作功量
WS H H2 H1kJ / kg （工质）
（6-1）
图6-1
6.1.1
7
2~3过程：湿蒸汽在冷凝器中等压等温冷凝，
p1'
p1
至x’2) x’2< x2，这
不利汽轮机的操作。
x2 '
x2
6.1.1
19
然而，提高汽轮机的进汽温度可降低汽轮机 出口蒸汽湿度。所以，为了提高循环的热效率， 汽轮机的进汽温度和进汽压力一般是同时提高 的，现代蒸汽动力装置采用的进汽温度，压力 在往高参数方向发展。
H2O 的 pc 22.05MPa
降低了出口蒸汽的湿 度（干度提高）x2<x’2。 改进了汽轮机的操作条 件
第18 次课结束2010
T1
x2 x2 '
图6-2
6.1.1
18
假定汽轮机出口蒸汽压力及进汽温度不变，将进汽 压力由p1提高到p’1， 也能提高循环的平均吸热温度，有利于提高循环热
效率，
单一提高进汽压 力，汽轮机出口蒸 汽的湿度也随之增 加(见图6-3中由x2
（6-5b）
6.1.1
11
汽耗率是蒸汽动力装置中，输出1kW·h的净功所
消耗的蒸汽量。用SSC（Specific steam s kg consumption）表示
3600 SSC kg /(kW h) WS
h kJ
kg / kw h
化工热力学_Chapter6-01
May 31, 2009主要内容6.1 蒸汽动力循环6.2 节流膨胀与作外功的绝热膨胀6.3 制冷循环循环定义体系从初态开始，经历一系列中间状态后，又回到初态，此封闭的热力学过程称为循环，如热机或制冷机组，其工质所经历的是循环过程。
蒸汽动力循环是以水为工质，将燃料化学能连续不断转换成机械能的热力循环，为大型的化工石化工业企业提供动力、加热及工艺用蒸汽。
制冷循环则是通过消耗能量来实现热由低温传向高温的逆向循环，也广泛应用于化工生产过程中以及日常生活中。
汽轮机水泵冷凝器锅炉6.1 蒸汽动力循环6.1.1 Rankine 循环及其热效率Rankine 循环：最简单的蒸汽动力循环，包括锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵。
1-2: 可逆绝热膨胀2-3: 等压等温冷凝3-4: 可逆绝热压缩4-1: 等压升温汽化21(/)s W H H H kJ kg =Δ=−sW Q H +=Δ汽轮机水泵冷凝器锅炉Rankine 循环能量平衡分析汽轮机（Steam Turbine ）1–2表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功可由膨胀前后水蒸汽的焓值求出。
232(/)Q H H H kJ kg =Δ=−汽轮机水泵冷凝器锅炉冷凝器（Condenser ）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。
()4343(/)p P p W Vdp V p p kJ kg ==−∫43(/)P W H H H kJ kg =Δ=−汽轮机水泵冷凝器锅炉水泵（Pump ）3–4 表示冷凝水通过水泵由p 3升压至p 4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功为：水可以看作是不可压缩流体，有kg /kJ H H H Q 411−==Δ汽轮机水泵冷凝器锅炉锅炉（Boiler ）4–1表示液体水在锅炉中被等压加热汽化成为过热蒸汽的过程。
工质在锅炉中吸收的热量：水蒸汽工质循环中工质水蒸汽并不是理想气体，相关性质不能用理想气体方程计算，需要通过热力学图表，如水蒸汽的焓熵图或实际流体的状态方程求得！¾状态点1，根据p 1、t 1值可查得H 1、S 1值;¾状态点2，S 2=S 1 ,根据p 2、S 2值可查得H 2、t 2值;¾状态点3，p 3=p 2 ,查p 3下的饱和液体可得H 3、V 3、S 3值;¾状态点4，p 4=p 1, S 4=S 3, 根据p 4、S 4可查得H 4值; 或H 4=H 3+W p =H 3+V(p 4-p 3)计算方法汽轮机水泵冷凝器锅炉例6-1：蒸汽动力装置按Rankine循环工作，锅炉的压力为4MPa，产生440℃的过热蒸汽，汽轮机出口压力为0.004MPa，蒸汽流量60 t/h，求：（1）过热蒸汽每小时从锅炉吸收的热量；（2）乏汽的湿度以及乏汽在冷凝器放出热量；（3）汽轮机作出的理论功率和水泵消耗的理论功率；（4）循环的热效率。
化工热力学-第六章-蒸汽动力循环与制冷循环资料讲解
郎肯循环也是由四个步骤组成，与卡诺循环不同表现在
（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 （4）压缩过程不同
（5）工作介质吸热过程不同
卡诺循环：气液共存
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。
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。
QL
QH
16
1 T
汽轮机
qH
锅 炉
4
WS
2
4
QL
3
3
1
2 S
17
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环 特点：
T
8 7 6
1 P1 3 p2
2 p3
45
S
1
2
wsh+wsL 34
QR
H
结论： （1）η提高
（2）乏汽湿含量减少，干度增加。
13
2.回热循环 1
1kg
T
αkg
(1-α)kg
1
2’
2
水
6
αkg
2’
5
(1-α)kg
6
3
4
3
2
5
4
S
14
回热循环的热效率：
w sw pQ HQ L1(1)H (3H 2)
3. 郎肯循环过程的热力学计算
化工热力学第六章 蒸汽动力循环和制冷循环解读
§7.1 蒸汽动力循环
稳定流动体系的热力学第一定理：
2 流体通过压缩机、膨胀机 ∵ u2≈0，g Z≈0，若绝热过程Q=0 Ws= H= H2-H1
高压高温蒸汽带动透平产生轴功。 （流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的 能量，称为轴功Ws。）
H gZ u
(1) 过热蒸汽每小时从锅炉中的吸热量与乏气每小时在冷凝 器中放出的热量和乏气的湿度 (2) 汽轮机作出的理论功率与泵消耗的理论功率. (3) 循环的热效率和气耗率 Q1
吸热
1
解： 1 ）Q1 H1 H4 3 ）WS H2 H1
5 T 4
4 ） W H H P 4 3 2 ）Q2 H3 H2
ABCDA的面积 循环热机的效率 ABC曲线下的面积
2019/4/16
用T-S图表示热和功的优点
T-S 图：既显示体系所吸取或释放的热 量；又显示体系所作的功。 p-V 图：只能显示所作的功。
2019/4/16
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 ： 循环的净功与工质向高温热库吸收的热量之比
§7.3 制冷循环
§7.3.1 蒸汽压缩制冷循环 §7.3.2 吸收制冷循环
2019/4/16
前言
循环：
体系从初态开始，经历一系列的中间状态，又重 新回到初态，此封闭的热力学过程称为循环。
蒸汽动力循环：
是以水蒸汽为工质，将热连续地转变成功的过程， 其主要设备是各种热机。 产功的过程。如火力发电厂，大型化工厂
蒸 汽 作 功
理想Rankine循环
1
T
等 S4 压 缩 等压吸热 等 S 膨 胀
化工热力学基础理论
化工热力学基础理论1. 引言在化工过程中，热力学是一个重要的基础理论。
它研究了能量转换和传递的规律，为化工过程的设计和优化提供了基本原理。
本文将介绍化工热力学的基础理论，包括热力学系统、状态函数、热力学平衡和熵等内容。
2. 热力学系统热力学系统是指用于研究的一部分物质或物质的组合。
根据系统的边界和与外界的交换方式，可以将热力学系统分为三类：封闭系统、开放系统和孤立系统。
封闭系统是指与外界无质量交换，但能量可以在系统和外界之间进行交换的系统。
开放系统是指物质和能量都可以在系统和外界之间进行交换的系统。
孤立系统是指与外界既没有物质也没有能量交换的系统。
3. 状态函数状态函数是描述热力学系统状态的函数，它们只依赖于系统的当前状态，而与系统是如何达到当前状态无关。
常见的状态函数有：体积（V）、压力（P）、温度（T）、摩尔数（n）和内能（U）等。
体积是指系统所占据的物理空间的大小；压力是系统对单位面积的物理表面施加的力的大小；温度是系统中各个粒子热运动的平均能量；摩尔数是系统中的分子或原子的数量；内能是所有分子或原子的总能量。
4. 热力学平衡热力学平衡是指热力学系统在不受外界作用下达到稳定状态的过程。
在热力学平衡状态下，各个宏观性质保持不变，系统内部的微观状态也保持不变。
热力学平衡有两个基本原则：能量最小原则和熵增原则。
能量最小原则指系统总能量在平衡状态下取得最小值；熵增原则指在孤立系统中，熵在平衡状态下取得最大值。
通过理解热力学平衡，我们可以预测和优化化工过程的性能，提高能源利用效率和产品质量。
5. 熵熵是一个衡量系统无序程度的物理量，它越高，系统的无序程度越大。
熵的计算需要一定的统计物理学知识，可以用于描述系统的混乱程度和随机性。
根据热力学第二定律，孤立系统中熵不会减少，只会增加或保持不变。
这意味着自发过程是朝着熵增加的方向进行的。
在化工过程中，认识和利用熵的概念对于优化能量利用和减少能量损失非常重要。
化工热力学热力学基本定律与热力学循环
化工热力学热力学基本定律与热力学循环热力学是化工领域中非常重要的一门学科，它研究的是能量转移和能量转换的规律。
化工热力学基本定律是热力学研究的基础，同时热力学循环是在化工过程中经常应用的一种方法。
本文将分别介绍化工热力学的基本定律以及热力学循环的相关知识。
一、化工热力学基本定律1. 热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，它表明能量不会从真空中消失或产生，而是在不同形式之间进行转换。
能量守恒定律的数学表达式为：∆U = Q - W其中，∆U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所作的功。
根据能量守恒定律，系统内能的增加等于吸收的热量减去系统所作的功。
2. 热力学第二定律热力学第二定律是关于能量传递和转换方向的定律，它有两个表述方式：克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出，能量不会自发地从低温物体传递给高温物体，而是相反的。
开尔文表述则指出，不存在将热量完全转化为功的过程，即不可能创造出一个永动机。
3. 热力学第三定律热力学第三定律是热力学中的一个重要原理，它表明在绝对零度（-273.15℃）时，纯结晶物质的熵为零。
这个定律是对熵的概念进行了限定，熵是描述系统的无序程度的物理量，符号为S。
熵增定律指出，在自然界中，任何孤立系统的熵都不会减少，只会增加或保持不变。
二、热力学循环热力学循环是指在一定条件下，能够实现物质的能量转换的一种循环过程。
在化工领域，工程师们通过设计和运行热力学循环来实现能源的高效利用和资源的最大化利用。
1. 卡诺循环卡诺循环是一种理论上最理想的热力学循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在卡诺循环中，工作物质在高温热源和低温热源之间进行循环往复的过程中，能量被高效地转化为功。
卡诺循环具有最大的热力学效率，它可以作为其他热力学循环的基准。
2. 斯特林循环斯特林循环是一种热力学循环，它在循环过程中通过变化体积来实现能量转换。
斯特林循环的工作过程包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
化工热力学第六章 蒸汽动力循环和制冷循环
2013-8-12
第七章内容
工作原理 循环中工质状态变化 §7.1.1 Rankine(朗肯)循环 能量转换计算 §7.1.2 Rankine循环的改进 循环过程热力学分析 §7.2 气体绝热膨胀制冷原理
§7.1 蒸汽动力循环
§7.2.1 节流膨胀 §7.2.2 对外作功的绝热膨胀
1
1
2013-8-12
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。
2013-8-12
实际Rankine循环
等熵效率ηs
H 12' H 1 H 2'
1 4’ 2 2’
S，透平
WS ,透平,不 WS ,透平,可
S，泵
WS ,泵,可 WS ,泵,不
闭 系U Q W
W Q
过 热 器 锅炉
1 净功WN WS WP Q1 Q2 面积12341 Q可 逆 TdS
透 平 机
WS 膨胀功
1
Q1
2
冷 凝 器
T
Q2 3
4 3
WN Q2
Q1 2
4
水泵 WP压缩功
a
S
b
2013-8-12
理想Rankine循环
动力循环的基本原理有哪些
动力循环的基本原理有哪些动力循环是指在热机中，通过能量的转换和传递，将热能转化为机械能或电能的一种过程。
动力循环的基本原理涉及热力学和能量守恒等基础理论。
下面将详细介绍动力循环的基本原理。
1. 基本热力学循环基本热力学循环包括理想气体循环和理想蒸汽循环。
理想气体循环是指在一个封闭的系统内，通过各种过程（如等温膨胀、绝热膨胀等）使气体的温度、压力和体积发生变化，从而实现能量转换。
理想蒸汽循环是指水在锅炉中被加热并蒸发，蒸汽驱动汽轮机工作，产生功，然后蒸汽在凝汽器中冷凝成水，循环再次开始。
2. 几个关键过程理想气体循环通常包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
在等温膨胀过程中，气体从高温的热源得到热能，温度不变，体积增大；在绝热膨胀过程中，气体未与外界热源接触，在无散热的条件下膨胀，温度下降，体积进一步增大；在等温压缩过程中，气体与冷源接触，放出热量，温度不变，体积减小；最后，在绝热压缩过程中，气体未与外界热源接触，在无散热的条件下压缩，温度增加，体积进一步减小。
3. Carnot循环原理Carnot循环是一种理想的热力学循环，被认为是效率最高的循环。
Carnot循环利用等温和绝热过程，实现高温热源和低温热源之间的能量转化。
在Carnot循环中，气体在高温热源以恒定的温度接收热能，并在低温热源上以相同的温度释放热量。
中间的绝热过程用于提供功。
4. Rankine循环原理Rankine循环是一种常用于蒸汽动力装置中的循环。
在Rankine循环中，锅炉中的水被加热并蒸发，产生蒸汽驱动汽轮机工作。
蒸汽在汽轮机中经过膨胀，然后进入凝汽器中冷凝成水。
在循环的过程中，热量通过锅炉和冷凝器之间的传热过程转移，从而实现能量转化。
5. Brayton循环原理Brayton循环是一种常用于燃气轮机中的循环。
在Brayton循环中，燃烧室中的燃料与空气混合燃烧，产生高温高压的燃气。
燃气通过涡轮机膨胀产生功，然后通过压缩机再次提升压力。
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6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
从上式可见
Wac H4 H1 Ran s m
其中：ηs、ηm主要取决于透平机的结构和机 械加工等因素，因此，从工艺角度主要考虑提高 ηRan。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
1. 提高蒸汽的过热温度
平均吸热温度
H4 H1
P
1
4
3P
2
57
S S4
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
相当于 面积1234561 面积1234S4 S11
若忽略泵功作近似计算
Ran
H4 H4
H5 H1
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
➢（7）汽耗率(Specific steam consumption)输出单位量的功所消耗的蒸汽量。
➢ （3）5-6 乏汽在冷却冷凝器中冷凝为低压下的 饱和水（6）。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
➢（4）6-1 冷凝水用泵加压(P2P1)返回锅炉 循环。
整个循环过程1234561
2 循环过程的热力计算（1kg工质）
H
1 u2
2
gZ
Q
WS
➢（1）1 4过程自高温热源吸收的热量
QH H14 H4 H1
SSC 1 Kg KJ 1 3600 Kg KW h 1
WN
WN
解题思路：
根据题意绘制T-S图 确定各状态点 确 定各状态的H,S 进行热力计算。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环(Rankine Cycle) 6.1.2 实际郎肯循环 6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
➢（2）4 5透平作轴功WSR
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环 WSR H45 H5 H4
➢（3）5 6乏汽冷却冷凝放出热量
Q0 H56 H6 H5
➢（4）6 1冷凝水升压消耗功
WP H61 H1 H6
若作为不可压缩性流体WP PP21VdP V液 P1 P2
同时提高压力和温度更好 6
但要考虑过炉材质和结构 0 S1
P1
4’ 4
3
P2
57
S S4
Байду номын сангаас
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
3. 降低乏汽冷凝压力
向低温热源排放热量减 少，所以热效率提高。 T
但乏汽压力受冷却水温 度的影响。如当压力为 0.004246MPa时，相 应冷凝温度为300C。
6 蒸汽动力循环和制冷循环
本章目的：介绍蒸汽动力循环和制冷循环的构 成、原理及热力计算。
要求：
1）熟悉、掌握蒸汽动力循环和制冷循环的构 成、原理及在T-S图上的表示。
2）熟悉、掌握循环装置的有关热力计算及气 体压缩功计算的方法、步骤。
3）了解热转化为功装置提高热效率的方法、 措施。
6 蒸汽动力循环和制冷循环
6.1 蒸汽动力循环
6.1.2 实际郎肯循环
➢（1）泵加压为熵增过程,由
于泵功小，可忽略不计。
T
➢（2）透平机膨胀熵增过程,
等熵效率表示
S
WS WSR
H4 H5' H4 H5
一般0.80-0.90
2 1’ 1
6
0 S1
➢（3）外部机械损失m ：
一般0.86-0.96
P1
4
3
P2
7 5 5’
S
也可采用预热锅炉给水。
2 1
6
0 S1
P1
4
3
P2
57
S S4
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
回热循环、再热循环、热-电循环等。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
➢（5）循环过程中工质作出的净功
WN WSR WP H5 H4 H1 H6 T H4 H1 H5 H6
2
1
相当于面积1234S4S11-面积
6
56S1S45=面积1234561。
➢（6）循环过程的热效率
0 S1
Ran
WN QH
H4 H1 H5 H6
4）了解热-电装置的节能原理，背压式透平和 凝气式透平的使用。
5）熟悉等熵膨胀和节流膨胀的原理及同异。 6）了解深冷液化分离装置的方法原理。
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 制冷循环 6.3 气体的压缩 6.4 膨胀过程 6.5 深度冷冻循环
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环(Rankine Cycle) 6.1.2 实际郎肯循环 6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
郎肯循环的构成：
锅炉水预热器、锅炉、蒸汽过热器、 透平机（涡轮膨胀机）、冷却冷凝器、 水泵等。
工质： 水 压力：高压P1，低压P2。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环 1 郎肯循环的基本原理
4
Ⅲ 3
过热器
Ws T
Ⅱ 锅炉
QH
2
透评机 5
Ⅰ 水预热器
Tm ，Tm ,a .
x5' x5
T’
T
2
附加循环44'55'的热效率 1
高所以总热效率提高。 6
P1
4’
4
3
P2
7 5 5’
但T ' 873K
0 S1
S S4
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
2. 提高锅炉压力
Tm ,a
T
x ,通常x不小于88%
2
变化不大
Ran
1
S4
6.1 蒸汽动力循环
6.1.2 实际郎肯循环
因此，考虑以上各项损失，循环过程可输出 的功为：
Wac H4 H1 Ran s m
相应实际汽耗率要高些。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环(Rankine Cycle) 6.1.2 实际郎肯循环 6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
2 1
1
泵
WP
冷却冷凝器 6
Q0
6 0 S1
P1
4
3
P2
57
S S4
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
➢ （1）1234，高压水(P1)等压下（自状 态点1）经过软水预热器、锅炉、蒸汽过热器吸 收热量，成为高温高压的过热蒸汽（状态点4）
➢ （2）4-5高温高压过热蒸汽（4）进入透平机 绝热可逆膨胀过程，(P1P2)对外做功WS。
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环(Rankine Cycle) 6.1.2 实际郎肯循环 6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
获得动力的能源：太阳能、风能、潮汐 能、水力能、核能、燃料等。转化为电能、 机械能。
蒸汽动力循环装置：热能-蒸汽-机械能电能的转变过程。化工生产中主要是综合用 能、节能、降低能耗、降低成本、提高经济 效益。