工程热力学 课件 第十一章 蒸汽动力循环装置

h0 h1 h2
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

循环内部热效率ηi：蒸汽在实际循环中所作的循 环净功与循环中热源所供给的热量的比值
i

wnet ,act q1
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℃

初压p1对热效率的影响 在相同的初温及背压下，提高初压可使热效率增大
提高初压使乏汽干度降低，引起汽轮机内效率降低 并缩短使用寿命，通常不使乏汽干度低于88% 在提高p1的同时提高t1，可以抵消因提高初压引起 的乏汽干度的降低

背压p2对热效率的影响 在相同的初温初压下降低背压p2也能使热效率提 高 背压降低意味着冷凝器内饱和温度t2降低，故受环 境温度的限制 降低p2若不提高t1也会引起乏汽干度x2降低，后果 与单独提高p1类似
有摩阻的实际循环

汽轮机中的摩阻损耗造成不可逆损失，理想循环中 的可逆绝热过程1-2代之以不可逆绝热过程1-2act， 循环中q1不变q2增大 蒸汽经过汽轮机实际所作的技术功为

wt ,act h1 h2act h1 h2 h2act h2

少作的功等于冷凝器中多排出的热量 h2act h2 不可逆膨胀作功能力损失由T0sg计算

h1 h2act h1 h2

T h1 h2
h1 h2
Tt
考虑轴承等处的机械损失， ηm为机械效率，汽 轮机输出的有效功，即轴功为
ws m wt ,act wenku.baidu.com mT wt
用轴功率表示为
P0 Dh1 h2 是汽轮机理想输出功率，kW D为蒸汽耗量，kg/s
Ps mT P0 mT Dh1 h2

耗汽率d：装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 理想耗汽率d0为 D 1 d0 P0 h1 h2 以实际内部功率Pi为基准，则内部功耗汽率为 d0 D 1 1 di Pi h1 h2act T h1 h2 T 考虑有效功，则有效功耗汽率为
可得热效率的近似式 h1 h2 p1 p2 v2 h1 h2 p1 p2 v2 t h1 h3 p1 p2 v2 h1 h2 p1 p2 v2 略去wp简化为
h1 h2 t h1 h2
循环初压力p1甚高时，水泵功约占汽轮机作功的 2%左右，精确计算时不应忽略水泵功
第十一章 蒸汽动力循环装置
11-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
工质为水蒸气的卡诺循环

以蒸汽为工质时原则上可以采用卡诺循环 在实际的蒸汽动力装置中不采用卡诺循环 压缩水和蒸汽的混合物导致压缩机工作不稳定 循环局限于饱和区，热效率不高 膨胀末期湿蒸汽干度过小，不利于动力机安全

朗肯循环及其热效率




汽轮机相对内效率ηT：汽轮机内蒸汽实际作功 wt,act与理论功wt的比值，简称汽轮机效率
T
wt ,act wt

h1 h2act h1 h2
h2act h2 1 T h1 h2 h2 1 T h0
称为理想绝热焓降 大功率汽轮机的ηT在0.85~0.92之间
循环热效率为
wnet q1 q2 wt wp h1 h2 h4 h3 t q1 q1 q1 h1 h4
水泵功的近似值为
wp h4 h3 u4 p4v4 u3 p3v3 p4 p3 v3 p1 p2 v2
wt h1 h2 p v图 上面 积 e12 fe
乏汽在冷凝器中向冷却水放出的热量为
q2 h2 h3 T s图上面积 m32nm
凝结水流经水泵消耗功为
wp h4 h3 p v图上面积 e43 fe
新蒸汽从热源吸热量为
q1 h1 h4 T s图上面积 m4561 nm
加入的热量为
q1 h1 h2 ha hb
热效率为
wnet h1 hb ha h2 t h1 h2 ha hb q1

所取中间压力较高，则能使ηt提高，如中间压力 过低，会使ηt降低，中间压力在(20%~30%)p1范 围内对提高ηt的作用最大 采用再热循环，耗汽率降低，可减轻水泵和冷凝 器的负荷，但投资费用增加，管理运行复杂化
d0 D D de Ps P0Tm Tm
11-2 再热循环
再热循环

新蒸汽膨胀到某一中间压力后撤出汽轮机，导入 锅炉中特设的再热器或其它换热设备中，使之再 加热，然后导入汽轮机继续膨胀到背压p2 再热循环热效率 循环所作的功（忽略水泵功）为

wnet h1 hb ha h2

朗肯循环 水在汽锅中定压加热汽化成饱和蒸汽 饱和蒸汽在蒸汽过热器中定压吸热成过热蒸汽 过热蒸汽在汽轮机中绝热膨胀作功 乏汽在冷凝器中等压冷凝向冷却水放热 凝结水在给水泵内绝热压缩再次进入锅炉 朗肯循环与卡诺循环的不同之处 乏汽完全液化 采用过热蒸汽


朗肯循环的热效率 1kg新蒸汽在汽轮机内可逆绝热膨胀作出的技术 功为
循环净功为 wnet wt wp h1 h2 h4 h3
p v图上面积 1234561
循环净热量为 qnet q1 q2 h1 h4 h2 h3 h1 h2 h4 h3
T s图上面积 1234561