工程热力学 蒸汽例题ppt课件
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工程热力学第七章第一部分水蒸汽ppt课件
汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
Vaporization
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
Boil (气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态Saturation state
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
Saturation temperature 饱和温度Ts 一一对应 饱Sa和tu压ra力tiopns pressure
六个区：三水个的单热相力区、学三面个两相区
单相区
液
p
气
固--液
p
两相区
液--气
T
Tห้องสมุดไป่ตู้
固
v
固--气 v
饱和线、三相线和临界点
Saturation line Triple line
饱和液线
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
ptp
v
611.2Pa,TTtp
273.16K
四个线：三个饱和线、一个三相线
一个点：临界点
未饱和液，过冷液 Subcooled liquid 压缩液 Compressed liquid
饱和液 Saturated liquid
饱和湿蒸气
Saturated liquid-vapor mixture 饱和蒸气 Saturated vapor 过热蒸气 Superheated vapor 汽化潜热 Latent heat of Vaporization
3. 水蒸气图表的结构和应用
4. 水蒸气热力过程
蒸汽 水蒸气 Steam Vapor
蒸气
§ 7-1 纯物质的热力学面及相图
Pure substance Solid Liquid Gas
Vaporization
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
Boil (气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态Saturation state
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
Saturation temperature 饱和温度Ts 一一对应 饱Sa和tu压ra力tiopns pressure
六个区：三水个的单热相力区、学三面个两相区
单相区
液
p
气
固--液
p
两相区
液--气
T
Tห้องสมุดไป่ตู้
固
v
固--气 v
饱和线、三相线和临界点
Saturation line Triple line
饱和液线
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
ptp
v
611.2Pa,TTtp
273.16K
四个线：三个饱和线、一个三相线
一个点：临界点
未饱和液，过冷液 Subcooled liquid 压缩液 Compressed liquid
饱和液 Saturated liquid
饱和湿蒸气
Saturated liquid-vapor mixture 饱和蒸气 Saturated vapor 过热蒸气 Superheated vapor 汽化潜热 Latent heat of Vaporization
3. 水蒸气图表的结构和应用
4. 水蒸气热力过程
蒸汽 水蒸气 Steam Vapor
蒸气
§ 7-1 纯物质的热力学面及相图
Pure substance Solid Liquid Gas
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
工程热力学第7章-气体与蒸汽的流动v3ppt课件
p1 T1 qm1 cf1
p2 T2 qm2 cf2
dv dA dcf v A cf
d dAdcf 0 A cf
适用于任何工质
可逆和不可逆过程
.
7
讨论：
dv dA dcf v A cf
任何稳流过程
1）流道的截面面积增加率，等于比体积增加率 与流速增加率之差；
2）对于不可压缩流体（dv=0），如液体等，流 体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与 流速cf成反比；
.
本章内容
1 研究气体流动过程中 状态参数变化 气流速度变化 能量转换
的规律
2 研究影响气体在管内流的 管道截面积的变化
系统的外部条件 .
工程中有许多流动问题需考虑宏观动能， 特别是喷管(nozzle, jet)、扩压管(diffuser)及节流阀 (throttle valve)内流动过程的能量转换情况。
p1v1 p2v2 pv
dp dv 0
pv
注意，若水蒸气，则
cp
cV
且T1v11 T2v2.1
12
四、声速方程
c
ps
v2p vs
等熵过程中
dp pdv v0p v sp v
所以 c pv ？ RgT
注意：1）声速是状态参数，因此称当地声速。 如空气，0 o C c 1 .4 2 8 7 2 7 3 .1 5 3 3 1 .2 m /s
h0 T0 pr0 T1 pr1
p0
p1
pr0 pr1
注意：高速飞行体需注意滞止后果，如飞机在–20℃
的高空以Ma 水蒸气：h 0
=
h1
2飞12 行c f21 ，其t0=
182.6 ℃。 其他状态参数
第十章 蒸汽动力装置循环——工程热力学课件PPT
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。
南京航空航天大学
工质为水蒸气的卡诺循环
1）定温加热和定温放热难以实现 2）p-v图上定温线和绝热线斜率相差不大，因此 净功较小
5
南京航空航天大学
工质为两相状态的卡诺循环
工质为水蒸气时：
1）压力不变时液化和蒸发温度不变； 2）定温过程即定压过程，p-v图上斜率相差较大，净功较大；
南京航空航天大学
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
2、初压力 p1 T 1 ,T 2不变 t
缺点： 1）p太高造成强度问题 2）使 x2下降，引起汽轮
机内部效率下降，并侵蚀叶片
提高压力同时提高温度， 可抵消乏汽干度的降低。
理论上存在一极限压力，在 极限压力处，效率达到最大值。
12
南京航空航天大学
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
3、背压 p2 T 1不变,T 2 t
P2降低意味着冷凝器饱和温 度的降低，但饱和温度受制 于环境温度，不能任意降低
背压降低也会导致x2下降
讨论：
我国幅员辽阔，四季温
差大，对蒸汽发电机组有
什么影响？
13
南京航空航天大学
有摩阻的实际朗肯循环
摩阻损耗导致不可逆绝热过程1-2act
q1 h1 h3
一、设备流程及T-s图
南京航空航天大学
干度由c增大到2
17
再热对循环效率的影响
忽略泵功：
wnet h1 h5 h6 h7
q1 h1 h3 h6 h5
t
wnet q1
h1 h5 h6 h7 h1 h3 h6 h5
ηt
？ 取决于附加循环的热效率
其他影响：干度上升（根本目的）；
南京航空航天大学
工质为水蒸气的卡诺循环
1）定温加热和定温放热难以实现 2）p-v图上定温线和绝热线斜率相差不大，因此 净功较小
5
南京航空航天大学
工质为两相状态的卡诺循环
工质为水蒸气时：
1）压力不变时液化和蒸发温度不变； 2）定温过程即定压过程，p-v图上斜率相差较大，净功较大；
南京航空航天大学
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
2、初压力 p1 T 1 ,T 2不变 t
缺点： 1）p太高造成强度问题 2）使 x2下降，引起汽轮
机内部效率下降，并侵蚀叶片
提高压力同时提高温度， 可抵消乏汽干度的降低。
理论上存在一极限压力，在 极限压力处，效率达到最大值。
12
南京航空航天大学
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
3、背压 p2 T 1不变,T 2 t
P2降低意味着冷凝器饱和温 度的降低，但饱和温度受制 于环境温度，不能任意降低
背压降低也会导致x2下降
讨论：
我国幅员辽阔，四季温
差大，对蒸汽发电机组有
什么影响？
13
南京航空航天大学
有摩阻的实际朗肯循环
摩阻损耗导致不可逆绝热过程1-2act
q1 h1 h3
一、设备流程及T-s图
南京航空航天大学
干度由c增大到2
17
再热对循环效率的影响
忽略泵功：
wnet h1 h5 h6 h7
q1 h1 h3 h6 h5
t
wnet q1
h1 h5 h6 h7 h1 h3 h6 h5
ηt
？ 取决于附加循环的热效率
其他影响：干度上升（根本目的）；
工程热力学课件第七章水蒸气
化学性质
水蒸气在化学上与液态水和固态水一样，都 是H2O分子。
环境影响
水蒸气是一种温室气体，它对全球气候变化 产生了影响，我们应该注意保护环境，减少 有害气体的排放。
水蒸气的状态图
相图
了解水蒸气的相图可以帮助我 们预测和掌握其不同相态。
三态转换
了解水的三态转换过程可以帮 助我们更好地理解各种各样的 水蒸气形态。
太阳能热水器是在水箱内加热 分离后高温的水蒸气然后驱动 冷凝器制得，是清洁能源的重 要组成部分。
水蒸气在环境保护中的应用
1
空气污染控制
水蒸气可以帮助我们减轻空气污染的
绿色能源
2
程度，还可以减少工业生产和汽车排 放带来的危害。
水蒸气等清洁能源对地球环境和生态
构成的污染较少，能够更好地满足社
会的能源需求。
关于制热
制热是一个热力学概念，可以通过使用水蒸 气完成。掌握这一点可以帮助我们更好地理 解湿润空气带来的感觉和效果。
水蒸气的制热技术
蒸发制冷
水蒸气的蒸发制冷技术广泛应 用于各种生产和生活场合，带 来了很多便利和效益。
汽轮机制热
太阳能热水器
汽轮机是重要的制热设备之一， 使用高温高压的水蒸气来驱动 涡轮机，然后获得能量。
3
其他定律
热力学学说中涵盖了很多重要的定律和原理，这些定律和原理对于我们理解水蒸 气的作用和应用有着重要的启示。
从饱和蒸汽线到湿空气
饱和蒸汽线
饱和蒸汽线是研究水蒸气特性 的重要工具，它可以帮助我们 更好地理解空气和水蒸气的相 互作用。
湿空气图
湿空气图是研究空气湿度和温 度关系的重要工具，它可以帮 助我们更好地掌握工业生产过 程中的水蒸气应用。
工程热力学第七章水蒸气之水蒸气的图表ppt课件
20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 0.0010018 83.87 0.2963
40 144.475 2575.2 9.1823 28.854 2574.0 8.4366 0.001009 167.51 0.5723
50 149.096 2593.9 9.2412 29.783 2592.9 8.4961 14.869 2591.8 8.1732
T
v
p s
n
02
1）定压线群
h T v p
s n
s n
0
h T s p
湿蒸汽区，T = Ts，直线
过热蒸汽区，斜率随T增 大而增大
2）定温线群 h T v p
02
s T
s T
湿蒸汽区：
dp 0
h s T
Ts
直线，与等压线重合
过热蒸汽区：
V
1 v v T
p
h s T
T
1
V
T
等温线较等压线平坦， 低压时趋于水平。
体积膨胀系数
3）等容线群
02
h T p
s v
s v
等熵条件
p s
v
0
h s
v
h s
p
等容线比等压线陡
4）等干度线
THANK YOU
60 153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 15.336 2610.8 8.2313
80 162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 16.268 2648.9 8.3422
100 172.192 2688.0 9.5120 34.418 2687.5 8.7682 17. 196 2686.9 8.4471
优选工程热力学气体与蒸汽的流动演示ppt
第二十二页，共62页。
7-3 喷管的计算
h0
h1
1 2
c
f
2 1
h2
1 2
c
f
2
2
cf 2
2 h1
h2
c
2 f1
2h0 h2
采用滞止参数，任何初速度不为零的流动可
等效成从滞止状态开始的流动，使入口条件简 化。
初速度较小时，入口截面近似处理成滞止截面。
第二十三页，共62页。
1. 流速的计算
第四十八页，共62页。
节流过程是典型的不可逆过程。 节流前后参数的变化情况：
h2 h1
p p
2
1
s2 s1
温度变化： 理想气体节流前后温度不变，
实际气体节流后温度可以升高，可以降低， 也可以不变，取决于节流前气体所处的状态 及压降。
第四十九页，共62页。
用焦耳—汤姆逊系数表示 节流过程温度随压力变化的关系
第二十页，共62页。
缩放喷管最小截面（喉部截面)处流速等 于声速，即马赫数等于1，这个截面称为临 界截面，该截面相应的参数为临界参数。
临界参数：
临界压力
pcr，临界温度
Ｔ， cr
临界流速 c f ,cr kpcrvcr
第二十一页，共62页。
在渐缩喷管中，气体流速最大只能达到声 速，而且只可能在出口截面达到，这时 的出口截面为临界截面，流速等于声速， 压力等于临界压力。
（1）喷管的设计计算
已知：气流的初参数（p1，t1，cf1），流量 qm，背压pb。
任务：选择喷管的形状，并计算喷管的尺寸。
第三十一页，共62页。
喷管设计计算步骤：
①求滞止参数
②选型原则：
7-3 喷管的计算
h0
h1
1 2
c
f
2 1
h2
1 2
c
f
2
2
cf 2
2 h1
h2
c
2 f1
2h0 h2
采用滞止参数，任何初速度不为零的流动可
等效成从滞止状态开始的流动，使入口条件简 化。
初速度较小时，入口截面近似处理成滞止截面。
第二十三页，共62页。
1. 流速的计算
第四十八页，共62页。
节流过程是典型的不可逆过程。 节流前后参数的变化情况：
h2 h1
p p
2
1
s2 s1
温度变化： 理想气体节流前后温度不变，
实际气体节流后温度可以升高，可以降低， 也可以不变，取决于节流前气体所处的状态 及压降。
第四十九页，共62页。
用焦耳—汤姆逊系数表示 节流过程温度随压力变化的关系
第二十页，共62页。
缩放喷管最小截面（喉部截面)处流速等 于声速，即马赫数等于1，这个截面称为临 界截面，该截面相应的参数为临界参数。
临界参数：
临界压力
pcr，临界温度
Ｔ， cr
临界流速 c f ,cr kpcrvcr
第二十一页，共62页。
在渐缩喷管中，气体流速最大只能达到声 速，而且只可能在出口截面达到，这时 的出口截面为临界截面，流速等于声速， 压力等于临界压力。
（1）喷管的设计计算
已知：气流的初参数（p1，t1，cf1），流量 qm，背压pb。
任务：选择喷管的形状，并计算喷管的尺寸。
第三十一页，共62页。
喷管设计计算步骤：
①求滞止参数
②选型原则：
工程热力学-蒸汽例题PPT
0.56390.00400.06170.04390.0098 0.0683368.33%
比净功
W e q 1 e l , t o t 2 8 9 7 1 9 7 9 . 7 9 1 7 . 3 k J / k g
火用效率
Ⅱ ,tot
W917.30.316731.67%
eq1 2897
14
2 热平衡分析法
热平衡法是锅炉产生1kg蒸汽时，以燃料提供的 热量q1为基准，分析计算动力装置各设备的热损 失及热损失系数。
热损失 ∆ql 热损失系数
l
ql q1
15
（1） 锅炉的热损失及热损失系数 热损失
q l , b q 1 ( h 1 h 4 ) 3 4 8 7 . 9 ( 3 2 7 6 . 9 1 3 7 . 7 7 ) 3 4 8 . 7 7 k J / k g
eo,u bteh,1' 12.66 k15 /Jkg 火用损失
e l , b e i n , b e o u t , b 2 8 9 9 . 2 8 1 2 6 5 . 6 1 1 6 3 3 . 5 7 k J / k g
火用损失系数 e,b e e q l1,b16 2 3 8 3 9 .7 670.563956.39%
火用损失系数
e,p
el,p eq1
11.50.40% 2897
火用效率
ee Ⅱ ,p
out,p in,p
1254.1199.09% 1265.61
8
（3） 汽轮机的Ex分析
ein ,teh,1 1 2 5 4 .1 1kJ/kg
e o u t , t e h , 2 ' W o u t 1 2 9 . 5 6 ( 3 2 6 5 2 3 0 0 ) 0 . 9 8 1 0 7 5 . 2 6 k J / k g
比净功
W e q 1 e l , t o t 2 8 9 7 1 9 7 9 . 7 9 1 7 . 3 k J / k g
火用效率
Ⅱ ,tot
W917.30.316731.67%
eq1 2897
14
2 热平衡分析法
热平衡法是锅炉产生1kg蒸汽时，以燃料提供的 热量q1为基准，分析计算动力装置各设备的热损 失及热损失系数。
热损失 ∆ql 热损失系数
l
ql q1
15
（1） 锅炉的热损失及热损失系数 热损失
q l , b q 1 ( h 1 h 4 ) 3 4 8 7 . 9 ( 3 2 7 6 . 9 1 3 7 . 7 7 ) 3 4 8 . 7 7 k J / k g
eo,u bteh,1' 12.66 k15 /Jkg 火用损失
e l , b e i n , b e o u t , b 2 8 9 9 . 2 8 1 2 6 5 . 6 1 1 6 3 3 . 5 7 k J / k g
火用损失系数 e,b e e q l1,b16 2 3 8 3 9 .7 670.563956.39%
火用损失系数
e,p
el,p eq1
11.50.40% 2897
火用效率
ee Ⅱ ,p
out,p in,p
1254.1199.09% 1265.61
8
（3） 汽轮机的Ex分析
ein ,teh,1 1 2 5 4 .1 1kJ/kg
e o u t , t e h , 2 ' W o u t 1 2 9 . 5 6 ( 3 2 6 5 2 3 0 0 ) 0 . 9 8 1 0 7 5 . 2 6 k J / k g
工程热力学课件7气体蒸汽流动解析
2
1
p0v0
2 1 RgT0
当 p2 / p0 = 1时，即进出口没有压差时，流速为零。
27
2、分析
cf2
2
1
p0v0
1
(
p2 p0
1
)
在初态确定的条件下： c f 2 f ( p2 / p0 )
2
1
p0v0
2 1 RgT0
此速度实际上是 达不到的，因为 压力趋于零时比 体积趋于无穷大。
1
临界压力比 cr仅与气体的种类有关，适用于理想气体和
水蒸汽。水蒸汽的κ 值取经验数值。
单原子气体
κ =1.67
cr 0.487
双原子气体 κ =1.40
0.528
三原子气体 κ =1.30
0.546
过热水蒸汽 κ =1.30
0.546
饱和水蒸汽 κ =1.135
0.577
31
cr 物理含义：气流的压力下降多少时，流速恰好等于当
（sonic velocity）
Ma 1 超声速
（supersonic velocity）13
在声速公式中，κ的选取：
水蒸汽、可逆绝热过程 k c p cv
取经验数据
κ=1.3 过热蒸汽 κ=1.135 饱和蒸汽
14
比体积变化率与 流速变化率之比
分析：dA dv dcf ( dv v 1) dcf
Ma≤1
Ma<1
Ma>1
喷管
dA 0 dcf Ma0≥1
Ma>1 喷管截面形状 Ma<1
18
3、 M a＝1 dA＝0
dA A
(M
2 a
1)
工程热力学气体和蒸汽的性质ppt精选课件
cV
C
V
,m
,
C
' V
capacity per unit of mass)
二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式
1.比热容一般表达式
cδ q d u δ w d up d v d T d T d Td T
(A )
uuT,v du T u v 完d 整T 编辑 p pt u v Tdv
dh vdp T
dT v
cp
T
dp T
cp
dT T
Rg
dp p
d h cpdT
s12
c T2
T1 p
dTTRgln完整pp编12辑ppt
pv
RgT
v T
Rg p
32
2
1 cV
dT T
Rg
ln v2 v1
2
s 1 ds
2
1 cp
dT T
2.99
计算依据 vR gT287.063000.84992m 3/kg p 101325
相对误差= vv测0.849 0.9 82 49 02 .05 % 2
v测 0.8 完整编辑ppt 4925
8
（1）温度较高，随压力增大，误差增大; （2）虽压力较高，当温度较高时误差还不大，但温度较低，
则误差极大; （3）压力低时，即使温度较低误差也较小。
附表5
完整编辑ppt
22
附:线性插值
y'y1 xx1 y2 y1 x2 x1
y'y1xx2xx11y2y1
x1 x2
y' y
完整编辑ppt
23
3. 平均比热容直线式 令c = a + bt, 则
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2570.57 kJ / kg
总热损失系数
l,tot l,b l, p l,t l,c l,s
0.1 0.0034 0.0055 0.6199 0.0081
0.7369 73.69%
21
（7） 实际循环的比净功和热效率
比净功 W q1 ql,tot 3487.9 2570.57 917.33 kJ / kg
1633.6711.5178.85127.28 28.37
1979.7 kJ / kg
13
总火用损失系数
e,tot e,b e, p e,t e,c e,s
0.5639 0.0040 0.0617 0.0439 0.0098 0.06833 68.33%
比净功
W eq1 el,tot 2897 1979.7 917.3 kJ / kg
h1' h4
b
3276.9 137.77 0.9
3487.9kJ
/ kg
热量火用
eq1
q1 (1
To TH
)
3487.9(1 288 ) 1700
2897kJ
/
kg
5
火用损失 火用损失系数
el ein eout
e
el eq1
火用效率
eout ein
6
（1） 锅炉的Ex分析
ein,b eh,4 eq1 2.28 2897 2899.28 kJ / kg
1256.61 0.5639 2897
43.65%
7
（2） 主蒸汽管路的Ex分析
ein, p eh,1' 1265.61 kJ / kg
eout, p eh,1 1254.11 kJ / kg
火用损失
el, p ein, p eout, p 1265.611254.11 11.5 kJ / kg
热效率
t '
W q1
917.33 3487.9
26.3%
22
3 两种方法计算结果的分析比较
23
24
415 3265 6.9700 1259.29
32.9 2130 6.9880 119.11
32.9 2131 6.9894 119.71
32.9 2300 7.542 129.56
32.9 137.77 0.4762 2.28
4
1实际蒸汽动力装置的Ex分析法
锅炉产生1kg蒸汽，燃料提供的热量：
q1
ein,c eh,2' 129.56 kJ / kg
eout,c eh,3 2.28 kJ / kg
火用损失
el,c eh,2' eh,3 129.56 2.28 127.28 kJ / kg
火用损失系数
e,c
el ,c eq1
127.28 2897
4.39%
火用效率
Ⅱ,t
eout ,c ein,c
3
实际循环各状态点参数值
参数 状态点
1’ 1 1” 2 2” 2’ 3(4)
P MPa 3.0 2.9 3.0 0.005 0.005 0.005 0.005
t
h
s
eh
˚C kJ/kg kJ/kgK kJ/kg
420 3276.9 6.9894 1265.61
413 3265 6.9880 1254.11
火用损失
el,t ein,t eout,t 1254.111075.26 178.85 kJ / kg
火用损失系数
e,t
el ,t eq1
178.85 1897
6.17%
火用效率Ⅱ,t
Wout eh,1 eh,2'
3265 23001254.11129.56
84.1%
9
（4） 冷凝器的Ex分析
ql,c h2' h3 2300 137.77 2162.23 kJ / kg 热损失系数
l,c
ql ,c q1
2162.23 3487.9
0.6199 61.99%
19
（5） 轴系的热损失及热损失系数
轴系机械效率
s
W WoutΒιβλιοθήκη 热损失 ql,s Wout W Wout (1a ) (h1 h2' )m (1a )
eout,b eh,1' 1265 .61kJ / kg 火用损失
el,b ein,b eout,b 2899.28 1265.61 1633.57 kJ / kg
火用损失系数
e,b
el ,b eq1
1633.67 2897
0.5639 56.39%
火用效率
Ⅱ,b
eout ,b ein,b
(3265 2300)0.98(1 0.97)
28.37 kJ / kg 11
火用损失系数
e,s
el , s eq1
28.37 2897
0.98%
火用效率
e,s
eout,s ein,s
s
97%
12
总（火6用）损整失个装置的Ex分析
el,tot el,b el, p el,t el,c el,s
热损失系数
l ,b
ql ,b q1
348.77 3487.9
0.1 10%
16
（2） 主蒸汽管路的热损失及热损失系数
热损失
ql,p h1' h1" 3276.9 3265 11.9 kJ / kg
热损失系数
l, p
ql, p q1
11.9 3487.9
0.0034 0.34%
17
（3） 汽轮机的热损失及热损失系数
=0.1MPa， T0 =288K。试用火用平衡法计算火用效
率，并与热平衡法进行比较。
1
实际蒸汽动力循环分析
非理想因素：
蒸汽管道摩擦降 压，散热(1’’1’) 汽机汽门节流( 1’ 1 ) 汽机不可逆( 1 2 ’)
2
实际蒸汽动力循环分析方法
√ 热一律：热效率分析法
热二律：熵分析法
√ Ex分析法
2.28 129.56
1.76%
10
（5）轴系的Ex分析 ein,s Wout (h1 h2' )gm
eout,s W Wout gs (h1 h2' )gm gs
火用损失
el,s (h1 h2' )gm (h1 h2' )gm gs
(h1 h2' )gm (1s )
火用损失系数
e, p
el, p eq1
11.5 2897
0.40%
火用效率
Ⅱ, p
eout, p ein, p
1254.11 99.09% 1265.61
8
（3） 汽轮机的Ex分析
ein,t eh,1 1254.11 kJ / kg
eout,t eh,2' Wout 129.56 (3265 2300) 0.98 1075.26 kJ / kg
(3265 2300)0.98(1 0.97) 28.37 kJ / kg
热损失系数
l,a
ql ,a q1
28.37 3487.9
0.0081 0.81%
20
（6） 整个装置的热损失及热损失系数
总热损失
ql,tot ql,b ql, p ql,t ql,c ql,s
348.77 11.9 19.3 2162.23 28.37
汽轮机机械效率
m
Wout h1 h2'
热损失
ql,t h1 h2' Wout (1m )(h1 h2' )
(1 0.98)(3265 2300) 19.3 kJ / kg
热损失系数
l ,t
ql ,t q1
19.3 3487.9
0.0055 0.55%
18
（4） 冷凝器的热损失及热损失系数 热损失
火用效率
Ⅱ,tot
W eq1
917.3
0.3167 31.67%
2897
14
2 热平衡分析法
热平衡法是锅炉产生1kg蒸汽时，以燃料提供的 热量q1为基准，分析计算动力装置各设备的热损 失及热损失系数。
热损失 ∆ql 热损失系数
l
ql q1
15
（1） 锅炉的热损失及热损失系数
热损失
ql,b q1 (h1 h4 ) 3487.9 (3276.9 137.77) 348.77 kJ / kg
例题：实际蒸汽动力循环分析
某基本蒸汽动力装置的已知参数为：锅炉出口蒸汽 的压力和温度分别为 p1’ =3.0MPa, t1’=420˚C;由于 主蒸汽管路的散热、流动阻力损失及阀门的绝热节 流，汽轮机进口蒸汽的压力和温度分别降低为 p1=2.9MPa， t1 =413 ˚C；汽轮机出口蒸汽压力p2 =0.005MPa；锅炉效率ηb =0.90；汽轮机相对内效率 ηoi=0.85，汽轮机机械效率ηm =0.98，汽轮机与螺旋 桨之间轴系的机械效率ηa=0.97；锅炉中烟气的最高 温度T H=1700K；环境的压力和温度分别为 p0
总热损失系数
l,tot l,b l, p l,t l,c l,s
0.1 0.0034 0.0055 0.6199 0.0081
0.7369 73.69%
21
（7） 实际循环的比净功和热效率
比净功 W q1 ql,tot 3487.9 2570.57 917.33 kJ / kg
1633.6711.5178.85127.28 28.37
1979.7 kJ / kg
13
总火用损失系数
e,tot e,b e, p e,t e,c e,s
0.5639 0.0040 0.0617 0.0439 0.0098 0.06833 68.33%
比净功
W eq1 el,tot 2897 1979.7 917.3 kJ / kg
h1' h4
b
3276.9 137.77 0.9
3487.9kJ
/ kg
热量火用
eq1
q1 (1
To TH
)
3487.9(1 288 ) 1700
2897kJ
/
kg
5
火用损失 火用损失系数
el ein eout
e
el eq1
火用效率
eout ein
6
（1） 锅炉的Ex分析
ein,b eh,4 eq1 2.28 2897 2899.28 kJ / kg
1256.61 0.5639 2897
43.65%
7
（2） 主蒸汽管路的Ex分析
ein, p eh,1' 1265.61 kJ / kg
eout, p eh,1 1254.11 kJ / kg
火用损失
el, p ein, p eout, p 1265.611254.11 11.5 kJ / kg
热效率
t '
W q1
917.33 3487.9
26.3%
22
3 两种方法计算结果的分析比较
23
24
415 3265 6.9700 1259.29
32.9 2130 6.9880 119.11
32.9 2131 6.9894 119.71
32.9 2300 7.542 129.56
32.9 137.77 0.4762 2.28
4
1实际蒸汽动力装置的Ex分析法
锅炉产生1kg蒸汽，燃料提供的热量：
q1
ein,c eh,2' 129.56 kJ / kg
eout,c eh,3 2.28 kJ / kg
火用损失
el,c eh,2' eh,3 129.56 2.28 127.28 kJ / kg
火用损失系数
e,c
el ,c eq1
127.28 2897
4.39%
火用效率
Ⅱ,t
eout ,c ein,c
3
实际循环各状态点参数值
参数 状态点
1’ 1 1” 2 2” 2’ 3(4)
P MPa 3.0 2.9 3.0 0.005 0.005 0.005 0.005
t
h
s
eh
˚C kJ/kg kJ/kgK kJ/kg
420 3276.9 6.9894 1265.61
413 3265 6.9880 1254.11
火用损失
el,t ein,t eout,t 1254.111075.26 178.85 kJ / kg
火用损失系数
e,t
el ,t eq1
178.85 1897
6.17%
火用效率Ⅱ,t
Wout eh,1 eh,2'
3265 23001254.11129.56
84.1%
9
（4） 冷凝器的Ex分析
ql,c h2' h3 2300 137.77 2162.23 kJ / kg 热损失系数
l,c
ql ,c q1
2162.23 3487.9
0.6199 61.99%
19
（5） 轴系的热损失及热损失系数
轴系机械效率
s
W WoutΒιβλιοθήκη 热损失 ql,s Wout W Wout (1a ) (h1 h2' )m (1a )
eout,b eh,1' 1265 .61kJ / kg 火用损失
el,b ein,b eout,b 2899.28 1265.61 1633.57 kJ / kg
火用损失系数
e,b
el ,b eq1
1633.67 2897
0.5639 56.39%
火用效率
Ⅱ,b
eout ,b ein,b
(3265 2300)0.98(1 0.97)
28.37 kJ / kg 11
火用损失系数
e,s
el , s eq1
28.37 2897
0.98%
火用效率
e,s
eout,s ein,s
s
97%
12
总（火6用）损整失个装置的Ex分析
el,tot el,b el, p el,t el,c el,s
热损失系数
l ,b
ql ,b q1
348.77 3487.9
0.1 10%
16
（2） 主蒸汽管路的热损失及热损失系数
热损失
ql,p h1' h1" 3276.9 3265 11.9 kJ / kg
热损失系数
l, p
ql, p q1
11.9 3487.9
0.0034 0.34%
17
（3） 汽轮机的热损失及热损失系数
=0.1MPa， T0 =288K。试用火用平衡法计算火用效
率，并与热平衡法进行比较。
1
实际蒸汽动力循环分析
非理想因素：
蒸汽管道摩擦降 压，散热(1’’1’) 汽机汽门节流( 1’ 1 ) 汽机不可逆( 1 2 ’)
2
实际蒸汽动力循环分析方法
√ 热一律：热效率分析法
热二律：熵分析法
√ Ex分析法
2.28 129.56
1.76%
10
（5）轴系的Ex分析 ein,s Wout (h1 h2' )gm
eout,s W Wout gs (h1 h2' )gm gs
火用损失
el,s (h1 h2' )gm (h1 h2' )gm gs
(h1 h2' )gm (1s )
火用损失系数
e, p
el, p eq1
11.5 2897
0.40%
火用效率
Ⅱ, p
eout, p ein, p
1254.11 99.09% 1265.61
8
（3） 汽轮机的Ex分析
ein,t eh,1 1254.11 kJ / kg
eout,t eh,2' Wout 129.56 (3265 2300) 0.98 1075.26 kJ / kg
(3265 2300)0.98(1 0.97) 28.37 kJ / kg
热损失系数
l,a
ql ,a q1
28.37 3487.9
0.0081 0.81%
20
（6） 整个装置的热损失及热损失系数
总热损失
ql,tot ql,b ql, p ql,t ql,c ql,s
348.77 11.9 19.3 2162.23 28.37
汽轮机机械效率
m
Wout h1 h2'
热损失
ql,t h1 h2' Wout (1m )(h1 h2' )
(1 0.98)(3265 2300) 19.3 kJ / kg
热损失系数
l ,t
ql ,t q1
19.3 3487.9
0.0055 0.55%
18
（4） 冷凝器的热损失及热损失系数 热损失
火用效率
Ⅱ,tot
W eq1
917.3
0.3167 31.67%
2897
14
2 热平衡分析法
热平衡法是锅炉产生1kg蒸汽时，以燃料提供的 热量q1为基准，分析计算动力装置各设备的热损 失及热损失系数。
热损失 ∆ql 热损失系数
l
ql q1
15
（1） 锅炉的热损失及热损失系数
热损失
ql,b q1 (h1 h4 ) 3487.9 (3276.9 137.77) 348.77 kJ / kg
例题：实际蒸汽动力循环分析
某基本蒸汽动力装置的已知参数为：锅炉出口蒸汽 的压力和温度分别为 p1’ =3.0MPa, t1’=420˚C;由于 主蒸汽管路的散热、流动阻力损失及阀门的绝热节 流，汽轮机进口蒸汽的压力和温度分别降低为 p1=2.9MPa， t1 =413 ˚C；汽轮机出口蒸汽压力p2 =0.005MPa；锅炉效率ηb =0.90；汽轮机相对内效率 ηoi=0.85，汽轮机机械效率ηm =0.98，汽轮机与螺旋 桨之间轴系的机械效率ηa=0.97；锅炉中烟气的最高 温度T H=1700K；环境的压力和温度分别为 p0