工程热力学第七章_蒸气动力循环
工程热力学蒸汽动力循环
4 3 2
h4=h3=h2′
则朗肯循环的热效率可近似地表示为：
0
s
h
p1
1
w12 h1 h2 h1 h2 t ' q1 h1 h3 h1 h2
式中，h1、h2及h2′由p1、t1及p2在水蒸气 图表中查取。 2
t1
p2 x=1
s
2.汽耗率：表示每产生1kw· h(即3600kJ)的功所
33
供 热
热用户
能量利用系数: K w q 被利用的能量 0 2 工质从热源得到的热量 q1
2、调节抽汽式热电机组
优点：
供电
调节阀
①可同时满足供热、供 电的需要； ②供热可满足不同压力 的需要； ③热效率比背压式高。
供 热
热用户
缺点：
①系统及运行较复杂； ②其能量利用系数比背 压式低。
朗肯循环的装置图、T-s图及蒸汽参数对循环热 效率的影响； 再热的定义，采用再热的目的，再热循环的装 置图及T-s图； 抽汽回热的定义，回热循环的装置图及T-s图， 采用回热循环的意义； 热电合供循环的类型及经济性指标； 提高火电厂实际蒸汽动力循环热经济性的途径
7
二、朗肯循环的热经济指标： 1.循环热效率：
在锅炉定压吸热： 在凝汽器定压放热：
T 1
q1 h1 h4
q2 h2 h3
4 3 2
在汽轮机绝热膨胀作功： w12 h1 h2 在水泵绝热压缩耗功：
w34 h4 h3
0
s
循环净功： w0 w12 w34 (h1 h2 ) (h4 h3 )
15
新课引入
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
(精品)工程热力学课件：动力循环
a kg (1- )kg
4
抽汽量的计算
T
1
1kg
6
kg
a
5
4
(1- )kg
3
2
1kg 5
a kg (1- )kg
4
以混合式回热器为例 热一律
ha 1 h4 1 h5
h5 h4
ha h4
忽略泵功 s
h5 h3
ha h3
抽汽回热循环热效率
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
给水泵
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
汽轮机
12 汽轮机 s 膨胀
锅 炉
23 凝汽器 p 放热
发电机
34 给水泵 s 压缩
凝汽器 41 锅炉 p 吸热
给水泵
朗肯循环
朗肯循环图
p
4
1
3
2
v
12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 34 给水泵 s 压缩 41 锅炉 p 吸热
朗肯循环图
研究目的：合理安排循环，提高热效率
按工质
燃气动力循环：内燃机，如汽油机、柴油机等
理想气体
空气为主的燃气
蒸汽动力循环：外燃机，如蒸汽机、汽轮机
实际气体
水蒸气、氨、氟利昂等
动力循环的分类
按结构
活塞式 piston engine 汽车，摩托，小型轮船
叶轮式
Gas turbine cycle
航空，大型轮船，移动电站 联合循环的顶循环
s
提高循环热效率的途径
改变循环参数 改变循环形式
联合循环
提高初温度
提高初压力
降低乏汽压力
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
北科大工程热力学作业非热力专业
《工程热力学》作业参考答案第一章热力学绪论1.锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图所示。
若已知斜管倾角α=30°，压力计中使用ρ=0.8g/cm3的煤油，斜管中液柱长度L=200mm，当地大气压力Pb=0.1MPa，求烟气的绝对压力（用MPa表示）。
解：2.某容器被一刚性壁分为两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图1-9所示。
压力表B上的读数为75kPa，压力表C上的读数为0.11MPa。
如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数，及容器两部分内气体的绝对压力。
3.把CO2压送到体积为3m3的贮气罐里，气罐内起始表压力p e1=30kPa，终了时表压力p e2=0.3MPa，温度由t1=45°C增加到t2=70°C。
试求被压入的CO2的质量。
当时当地的大气压p b=0.1MPa。
解：第二章热力学第一定律1.0.5kg的气体，在气缸活塞机构中由初态p1 = 0.7MPa、V1 = 0.02m3，准静膨胀到V2 = 0.04m3。
试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量：（1）定压过程；（2）pV2=常数。
解：2.为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初终状态下的容积分别为0.03m3及0.035m3，加入气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的热力学能之差。
解：3.气体在某一过程中吸入热量12kcal，同时热力学能增加了20kcal，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？解：4.流速为500m/s的高速空气流，突然受阻后停止流动。
如滞止过程进行迅速，以致气流在受阻过程中与外界的热交换可以忽略不计。
问在滞止过程中空气的焓变化了多少？解：第三章热力学第二定律1.某冷冻室维持温度为-40℃，冷冻机在工作过程中从冷冻室取出 1.25kw热量输出给温度为27℃的环境。
试确定：冷冻机的最大COP;最小的理论输入功量。
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。
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
$eta
=
frac{W_{net}}{Q_{in}}$，
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。
工程热力学第七章气体与蒸汽的流动
0
0 (h dh h) (c dv)2 c2 2
dh cdv 0
(1)
连续方程
c-dv p+dp,ρ+dρ
c P，ρ
qm1 qm2 qm
A1c f 1 v1
A2c f 2 v2
Ac f v
Ac f
常数
Ac
f
1
Ac
f
2
Ac A( d )(c dv)
0
Ac Acd Adv Advd
若：pb pcr
若：pb pcr pb qm , p2 pb
当 pb pcr cr p0 qm qm,max
b
2
qm,max A2
2
k
2
k 1
p0
k 1 k 1 v0
pb qm 不变, p2 pcr不变
➢ 对于缩放喷管：
在正常工作条件下：pb pcr
在喉道处： p pcr c f c f ,cr
临界速度：
cf2
k 1
2 kp0v0 k 1
1
p2 p0
k
pcr p0
cr
(
2
k
) k 1
k 1
c f 2,cr
k 2 k 1 p0v0
2
k
k
1
RgT0
临界速度仅决定于进口截面上的初态参数
二、流量计算
根据连续方程，喷管各截面的质量流量 相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小 截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管 的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算 流量，即：
收缩喷管：
qm
A2c f 2 v2
缩放喷管：
qm
Acr c fcr vcr
工程热力学六动力装置循环课件
蒸汽机动力装置的应用
蒸汽机动力装置广泛应用于工业领域，如发电站、化工、造纸等，也可用于船舶 和铁路机车等交通运输工具。
随着技术的发展，蒸汽机逐渐被更高效的汽轮机和内燃机所取代，但在某些特定 领域仍有一定应用。
05
燃气-蒸汽联合循环
燃气-蒸汽联合循环工作原理
燃气-蒸汽联合循环是一种高效、清洁的能源利用方式，它结合了燃气轮机循环和蒸汽轮机循环的优点。在燃气-蒸汽联合循 环中，首先通过燃气轮机燃烧燃料产生高温高压气体，驱动涡轮机转动并输出机械功；然后，将部分或全部高温排气引入余 热锅炉中加热给水，产生高温高压蒸汽；最后，蒸汽轮机利用这些蒸汽转动涡轮机并输出机械功。
03
燃气轮机动力装置循环
布雷顿循环
总结词
基于等压加热的理想循环，适用于燃气轮机。
详细描述
布雷顿循环由吸气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成。在等压加热过程中，工质吸收热量并对 外做功，实现热能向机械能的转化。
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。
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。
再热循环
总结词
再热循环是在朗肯循环基础上增加一个再热器，以提高再热率的改进型循环。
详细描述
再热循环中，汽轮机高压缸排出的蒸汽被引入再热器中再次加热，然后进入低 压缸继续做功。再热循环可以提高汽轮机的效率，并减小蒸汽在汽轮机内的温 差和压力降，从而提高整个循环的热效率。
严家騄版工程热力学PPT 第7章 水蒸气性质和蒸汽动力循环资料
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
Saturation line
饱和液线
饱和线、三相线和临界点
Triple line
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
四个线：三个饱和线、一个三相线 一个点：临界点
v
ptp 611.T 7Pa
T 273.16K
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
思考题 1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相
吉布斯相律 Gibbs phase rule
无化学反应时，热力系独立参数数目为
K f 2
独立强度参数数 组元数 对于水 K 1 单元系 单相 f 1 两相 f 2 三相 f 3 四相 f 4 相数
2 2个（ p和T） 1 1个（ p或T） 0 0个（ p和T定值） 0 不可能
3. 有没有500º C的水？ 没有。t>374.16 ℃
4. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
饱和线、三相线和临界点
饱和液线
临界点
饱和气线
p
三相线
饱和固线
v
T
工程热力学——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
第七章 水蒸气性质和蒸汽动力循环
The property of vapor and vapor power cycle
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气
在空气中含量极小，当作理想气体 一般情况下，为实际气体，使用图表
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37
36 35
① 增大新汽温度，循环热 效率提高； ② 增大新汽温度，排汽干 度提高
限制
0 300 350 400 450 500 550
初温
t℃
温度的提高受金属材料耐 热性的限制
3 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
3）新汽压力的影响
T T1
1` 1
T1 T1
T2 T2
T1
T1
34
2'
s
T
T1
1 a
2 b
T2
4
3
sa
sb
t 1
T2 T1
3 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
2）新汽温度的影响
T
T1’
T1
1
T1 T1
T2 T2
t 1
T2 T1 t 1 T2 T1
1
T1
T1
34
2
2
s
2）新汽温度的影响
结论
ηt%
40 39 38
d 朗肯
3600 3600 w ne t h 1 h 2
kg /( kw h )
o
s
q 朗肯
热耗率则是指每做1kW•h的功所 消耗的热量 d q 1 d ( h1 h 3 ) kJ /( kw h )
3 蒸汽参数对朗肯循环的影响
t 朗肯
h1 h 2 h1 h 3
o
s
t 朗肯
wnet wt w p q1 q2 (h1 h2 ) (h4 h3 ) h1 h4 q1 q1 q1
2 朗肯循环
1
忽略泵功
t 朗肯
T
h1 h2 h1 h3
汽耗率是指每做1kW•h(即1度电＝ 3600kJ)功量所需的新蒸汽量
34 2
临界点
下界线
上界线
h
p
v
T
定压线 定容线
定温线 定干度线
x
x＝１
焓 熵 图 的 区 域
c
s
定压过程
2
h
w p(v2 v1 )
1
wt 0
x＝１
q h2 h1
s
定熵过程
h
1
h1
w u1 u2
wt h1 h2
q0
h2
2
x2
x＝１
s1
s
内容提要
一 朗肯循环
二 再热循环
4 有摩阻的朗肯循环
1
T
wt=h1-h2’
34
2
2’
s
二 再热循环
在提高蒸汽初压时排汽干度不致过低
1 再热循环的组成
T T1 1 1'
新蒸汽
5
4 3
6
7
再热蒸汽
2 s
2 再热循环的分析
T T1 1 1’
5
4 3
6
7
4-1：新蒸汽吸热量 q 1 h1 h 4 1-7：在高压缸中膨胀作功 wt h1 h7 7-1’：再热吸热量 qrh h1 h7 1’-2’：在中低压缸中膨胀作功 w h h t 1 2
① 降低排汽压力，循环热 效率提高； ② 降低排汽压力，排汽干 度减小
限制
4 6 8 10 12 14 16 18 20
0.41
0.40 2
p2 kPa
排汽压力的降低受环境温 度的限制
3 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
5）工程中的应用 ①现代蒸汽动力循环 朝着超（超）临界参数方向发展。
我国目前采用的配套机组参数如下表。
工程热力学
Engineering Thermodynamics
第七章
Chapter seven
水蒸气的产生过程
t<ts
未饱和水 饱和水
ts
ts
ts
t>ts
湿饱和蒸汽 汽化阶段
饱和蒸汽
过热蒸汽
预热阶段
过热阶段
a-b：水定压预热过程；
b-c-d：饱和水的定压汽化过程； d-e：水蒸汽的定压过热过程。
2 步骤
1）把实际问题抽象概括成可逆循环，分析该循环， 找出影响循环效率的主要因素及提高该循环经济 性指标的可能措施。 2）分析实际循环偏离理想循环的程度并对上一步 的分析结果进行修正。
四 实际蒸汽动力循环的分析
3 分析方法
1）热力学第一定律为基础的“能量分析法”。这 种分析方法从能量转换的数量关系来评价循环的 经济性，以热效率为其指标。 2）综合热力学第一定律、第二定律作为依据的 “作功能力法”，从能量的数量和质量来分析， 以“火用损失和火用损率”为其指标的。
T1
5
6
7
忽略泵功的再热循环热效率
t再热
2’
s
(h1 h7 ) (h1 h2 ) (h1 h3 ) (h1 h7 )
3(4)
三 热电联产循环
热电联产循环就是一种既发电又供热的循环。
工 业 用 汽
供 暖
三 热电联产循环
1 热电联产循环的主要形式
三 热电联产循环
中参数 高参数 9.0 535 50-100 超高参数 亚临界 13.5 535,550 125,200 16.7 537 300-600 超临界 24.2及以上 566及以上 600及以上
初压/MPa 初温/℃ 功率/MW
3.5 435 6-25
②降低排汽压力可以提高循环热效率，但排汽压力受环境
温度限制 目前火力发电厂在0.004MPa-0.006MPa的排汽 压力下运行。
压力的提高最终受温度 （材料耐热性）的制约
3 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
4）排汽压力的影响
T 1
T1 T1
T2 T2
变化幅度小 变化幅度大
T2 T1 t 1 T2 T1
T1 T1
T2
T2
34
2
t 1
3’
2’
s
4）排汽压力的影响
结论
ηt
0.48 0.47 0.46 0.45 0.44 0.43 0.42
三 热电联产循环
四 实际蒸汽动力循环的分析
朗肯循环
1 水蒸气卡诺循环
① 温差（T1-T2）不大，热效率不高 ② 膨胀终点蒸汽的湿度很大， 对汽轮机末几级的叶片侵蚀 严重，影响汽轮机工作的安 全性。 ③ 湿饱和蒸汽的绝热压缩过 程耗功巨大，同时压缩汽水 混合物设备工作极不稳定。
③
① ②
2朗肯循环
1 ③
T
4
② 3 2
①
o
s
2 朗肯循环
1
T
4
3 2
o
s
在锅炉中的吸热过程；在汽轮机中绝热膨胀； 在冷凝器中的放热过程；在给水泵中的绝热压缩。
2 朗肯循环
1
4-1：在锅炉中的吸热 q 1 h1 h 4 1-2：在汽轮机中膨胀做功
T
4 3 2
wt h1 h2
2-3：在冷凝器中的放热 q2 h 2 h3 3-4：在给水泵中压缩耗功 w p h 4 h3
h
1
p1 t1 p2
h1＝f（p1，v1） h2＝f（p1，v1，p2） h3＝f（p2）
结论
4 3
2
朗肯循环热效率取决于 蒸汽初终参数
s
3 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
1）循环分析的理论基础 多热源循环的分析 ①引入平均吸热温度和平 均放热温度 ②等效为在平均吸热温度 和平均放热温度间工作的 卡诺循环
s
2’
2’-3：在冷凝器中的放热 q2 h2 h3 3-4：在给水泵中压缩耗功 w p h 4 h3
2 再热循环的分析
再热循环热效率
t再热
T
(h1 h7 ) (h1 h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 ) (h1 h7 )
1 1’
2 热电联产循环经济性的衡量
能量利用系数
被利用的热量 K＝ 工质从高温热源吸取的热量
理论上，工质在循环中吸取的热量，一部分转变 为功，另一部分以热能提供给热用户，K＝1。但 实际上，由于各种损失，K一般在70％左右。
四 实际蒸汽动力循环的分析
1 循环分析的目的
在热力学基本定律的基础上分析循环的能量转换 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。
2
t 1
s
T2 T1
t 1
T2 T1
3）新汽压力的影响
结论
ηT ％
0.48
550℃ 500℃ 0.44 400℃ 350℃ 0.40
① 增大新汽压力，循环热 效率提高； ② 增大新汽压力，排汽干 度降低
限制
0.36
0 3 6 9 12 15 18 21
初压p1 MPa
2 水蒸气的p－v图和T－s图
p
C
0 Ⅰ2 '
T
C
Tc
pc
TcT22x Nhomakorabea2"
Ⅲ
Ⅰ
1'
2'
2x
1x
2" 1"
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ 10
1'
1x
1"
20 10
x
x
v
s
一点:临界点 二线:饱和水线 干饱和蒸汽线 三区:未饱和水区 湿饱和蒸汽区 过热蒸汽区 五态:未饱和水 饱和水 湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽
水蒸气的焓熵图