10 第10章 蒸汽动力循环
沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-蒸汽动力装置循环(圣才出品)
第10章蒸汽动力装置循环一、选择题在蒸汽动力循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（）[宁波大学2008研]A．循环最高温度B．循环最低温度C．平均吸热温度D．平均放热温度【答案】C【解析】在蒸汽动力循环中，采用回热技术可以提高工质的平均吸热温度，从而达到提高循环热效率的目的。
二、判断题1．回热循环的热效率比郎肯循环高，但比功比朗肯循环低。
（）[天津大学2004研] 【答案】对2．抽气回热循环由于提高了效率，所以单位质量的水蒸气做功能力增加。
（）[同济大学2006研]【答案】错【解析】抽气回热循环中部分未完全膨胀的蒸汽从汽轮机中抽出，去加热低温冷却水，这样就使得相同的工质情况下，抽气回热循环做功小于普通朗肯循环，因而单位质量的水蒸气做功能力降低。
3．实际蒸汽动力装置与燃气轮装置，采用回热后平均吸热温度与热效率均提高。
（）[湖南大学2007研]【答案】对【解析】对实际的蒸汽的动力装置于燃气轮机装置来说，采用回热后，平均吸热温度升高，于是热效率也得到提高。
三、简答题1．朗肯循环采用回热的基本原理是什么？[天津大学2004研]解：基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。
2．画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图，用各点的状态参数写出：（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。
（2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。
[西安交通大学2004研]解：画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图如图10-1所示。
郎肯循环蒸汽压缩制冷循环图10-1（1）参考T-s图，可以得到：朗肯循环的吸热过程为4→1的定压加热过程，吸热量：；郎肯循环的放热过程为2→3的过程，在冷凝器中进行，放热量：；汽轮机中，做功过程为绝热膨胀过程1→2，做工量：；在水泵中被绝热压缩，接受功量为，相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：（2）参考上面的T-s图，可以得到：蒸汽压缩制冷循环的吸热量为：；压缩机耗功为：；制冷系数为：。
第10章 动力循环
第十章 动力循环1．基本概念热机：将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机。
动力循环：热机的工作循环称为动力循环。
根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。
奥托循环：定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环。
狄塞尔（Diesel ）循环：定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化。
燃气轮机：燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机。
燃气轮机装置主要由三部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。
2．常用公式朗肯循环的热效率:3132311211s.p s.t 10t )()(''----=-=-==h h h h h h q q q q w w q w ＝消耗收获η常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此33h h ='，于是可简化为3121t h h h h --=η二级回热循环热效率:()()()()()1616812820t 11711h h a h h a a h h q h h ωη-+--+---==-式中 h 1、h 2——汽轮机入口蒸气与乏汽的焓;h 6、h 8——第一、第二次抽汽的焓；h 7、h 9——第一、第二次抽汽压力下饱和水的焓； h 3——乏汽压力下凝结水的焓。
再热循环热效率:()()()()()131'62'312t 1131'6h h h h h h q q q h h h h η-+----==-+- 或()()()()161'2'131'6t h h h h h h h h η-+-=-+-定容加热循环热效率：1t,v 11221121111111T T T v T v κκηε--=-=-=-=-⎛⎫⎪⎝⎭式中，12v v ε=称为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的程度。
定压加热循环热效率：()t.p 1111κκρηκρε--=-- 混合加热循环热效率：()()t,c 111111κλρηελκλρ--=--+- 燃气轮机的理想循环热效率：t (1)11κκηβ-=-3．重要图表。
蒸汽动力循环的四个主要过程
蒸汽动力循环的四个主要过程一、蒸汽动力循环介绍蒸汽动力循环是一种常见的热力学循环，广泛应用于电力、化工、航空等领域。
它利用热能将水转化为蒸汽，再通过蒸汽的膨胀和冷凝来实现能量的转化和利用。
蒸汽动力循环主要由四个过程组成，分别是压缩、加热、膨胀和冷凝，下面将分别对这四个过程进行详细介绍。
二、压缩过程压缩过程是蒸汽动力循环的第一个过程，其目的是将低压的蒸汽压缩为高压蒸汽。
在这个过程中，蒸汽从锅炉中进入压缩机，通过压缩机的工作，蒸汽的温度和压力都得到了提高。
压缩机通常采用离心式或轴流式，通过叶片的旋转来增加蒸汽的压力。
这样可以提高蒸汽的能量，为后续的加热和膨胀过程提供条件。
三、加热过程加热过程是蒸汽动力循环的第二个过程，其目的是将高压蒸汽加热至高温高压。
在这个过程中，高压蒸汽从压缩机出口进入锅炉，在锅炉中与燃料进行热交换，吸收燃料燃烧释放的热能。
经过加热，蒸汽的温度和压力进一步提高，成为高温高压蒸汽。
加热过程通常采用燃烧室或燃烧锅炉，通过燃料的燃烧来提供热能。
这样可以增加蒸汽的能量，为后续的膨胀和冷凝过程提供动力。
四、膨胀过程膨胀过程是蒸汽动力循环的第三个过程，其目的是将高温高压蒸汽的热能转化为机械能。
在这个过程中，高温高压蒸汽从锅炉出口进入膨胀机，通过膨胀机的工作，蒸汽的压力和温度都得到了降低。
膨胀机通常采用汽轮机或透平机，通过蒸汽的膨胀来驱动转子旋转，从而产生机械能。
这样可以将蒸汽的热能转化为机械能，为后续的发电或其他工作提供动力。
五、冷凝过程冷凝过程是蒸汽动力循环的最后一个过程，其目的是将膨胀后的低温低压蒸汽再次液化。
在这个过程中，膨胀后的低温低压蒸汽从膨胀机出口进入冷凝器，通过冷凝器的工作，蒸汽的温度和压力都得到了降低。
冷凝器通常采用冷却水或制冷剂，通过与蒸汽的热交换来将蒸汽冷却至液态。
这样可以将蒸汽的热能再次转化为冷却介质的热能，为后续的循环提供条件。
六、总结蒸汽动力循环是一种重要的能量转化和利用方式，通过四个主要过程实现了热能向机械能的转化。
蒸汽动力循环
第十章 蒸汽动力循环蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。
工质 ：水蒸汽。
用途 ：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。
本章重点：1、蒸汽动力装置的基本循环朗肯循环匀速回热循环2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径10-1 水蒸气作为工质的卡诺循环热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环（蒸汽动力循环）至今不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。
二、为什么不能采用卡诺循环若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能按卡诺循环进行。
1-2 绝热膨胀（汽轮机） 2-C 定温放热（冷凝汽）可以实现 5-1 定温加热（锅炉）C-5 绝热压缩（压缩机） 难以实现原因：2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态1、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且3点的湿蒸汽比容比水大的多'23νν>'232000νν≈需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大p v减少，同时对压缩机不利。
2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理论效率也不高。
3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使T1高于临界温度，改进的结果就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。
10-2 朗肯循环过程：从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T 中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵P送进省煤器D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱和蒸汽进入S继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热过程—朗诺循环。
1-2 绝热膨胀过程，对外作功2-3 定温（定压）冷凝过程（放热过程）3-4 绝热压缩过程，消耗外界功4-1 定压吸热过程，（三个状态）4-1过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。
工程热力学-第十章-蒸汽动力装置循环.讲课教案
■汽轮机的相对内部效率 T 实际作功与理论作功之比，
T
h1 h2act h1 h2
一般为0.85～0.92。
■耗汽率(steam rate)
输出单位功量的耗汽量称为耗汽率，单位为 k g / J
工程上常用 kg/(kWh) 。
●理想耗汽率：d 0 D /P 0 1 /w T 1 /( h 1 h 2 ) ●实际耗汽率：d i D /P i 1 /w T ,a c t 1 /( h 1 h 2 a c t)
（2）吸热量不变，热效率： iw net,act/q10.3972
实际耗汽率：d i 1 /( h 1 h 2 a c t) 7 .5 9 7 1 0 7 k g /J
（3）作功能力损失
查水和水蒸汽图表，得到：
新蒸汽状态点1：s16.442kJ/(kgK )，h13426kJ/kg
乏汽状态点
胀到状态2，然后进入冷凝器，定压放热变为饱和水2
再经水泵绝热压缩变为过冷水4，也进入回热器。
在回热器中， kg的水蒸汽 0 1 和（1 ）kg的过
冷水4混合，变为1kg的饱和水 0 1 。然后经水泵绝热压
缩进入锅炉，定压吸热变为过热蒸汽，开始新的循
环。
2、回热循环分析
■抽汽量
能量方程（吸热量=放热量）：
说明：质量不同，因此不能直接从T-s图上判断热量的 变化。
●热效率（提高）：
t wnet / q1
锅炉给水的起始加热
温度由 2 提高到 0 1 ，平均
吸热温度提高，平均放热 温度不变，热效率提高。
吸热量：
q 1 h 1 h 4 h 1 ( h 3 w p ) h 1 ( h 2 w p ) 3 2 7 1 . 2 2 k J / k g
第十章 蒸汽动力循环装置
热效率:
b
c
2
0
图10-9 再热循环的T-s图
s
四、再热压力对循环热效率大小的影响
T
1
T1
1
1
T 1'
5
T1
T 1"
4
6
T2
3 2 2'
2
s
蒸汽再热循环的实践
再热压力 pb=pa0.2~0.3p1 p1<10MPa，一般不采用再热 10、12.5、20、30万机组，p1>13.5MPa，一次再热
目录
第十章 10-1 10-2 10-3
蒸汽动力循环装置
简单蒸汽动力装置循环(朗肯循环) 再热循环 回热循环
10-4* 热电合供循环
10-5* 几种与蒸汽有关的动力循环
•
教学目标：掌握蒸汽动力循环及其计算方法。
•
知识点：蒸汽动力基本循环；朗肯循环；回热循环与再热循
环；热电循环；蒸汽—燃气联合循环。
发 电 机
T
2
q2
P
3（2’）
图10-2 简单蒸汽动力装置流程示意图
实际的蒸汽动力循环都是以 朗肯循环为基础的。
1
四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵
q1
锅 炉
B
T
汽 轮 机
2
发 电 机
q2
凝汽器 给水泵
4 C
P
3（2’）
图10-2 简单蒸汽动力装置流程示意图
1—2：汽轮机中绝热膨胀
2—3：冷凝器中定压冷凝 3—4：给水泵中绝热压缩
10-3
回热循环
对于一级抽汽回热循环，每千克状态
为1的新蒸汽绝热膨胀到状态01（p01,t01），
10工程热力学第十章 水蒸气及蒸汽动力循环
10-3 水蒸气的热力过程 目的—确定过程的能量转换关系 分析水蒸气热力过程的目的 确定过程的能量转换关系, 分析水蒸气热力过程的目的 确定过程的能量转换关系, 包括w 以及 以及u和 等 因此,需确定状态参数的变化. 包括 ,q以及 和Δh等.因此,需确定状态参数的变化. 确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一,二定律: 确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一,二定律:
图和T-s图 三,水蒸气的p-v图和 图 水蒸气的 图和
分析水蒸气的相变图线可见,上,下界线表明了水汽化的始末界线, 分析水蒸气的相变图线可见, 下界线表明了水汽化的始末界线, 二者统称饱和曲线, 图分为三个区域,即液态区( 二者统称饱和曲线,它把p-v和T-s图分为三个区域,即液态区(下 界线左侧) 湿蒸汽区(饱和曲线内) 汽态区(上界线右侧) 此外, 界线左侧),湿蒸汽区(饱和曲线内),汽态区(上界线右侧).此外, 习惯上常把压力高于临界点的临界温度线作为"永久" 习惯上常把压力高于临界点的临界温度线作为"永久"气体与液体 的分界线.所以,水蒸气的相变图线,可以总结为一点(临界点) 的分界线.所以,水蒸气的相变图线,可以总结为一点(临界点), 二线(上界线,下界线) 三区(液态区,湿蒸汽区,气态区) 二线(上界线,下界线),三区(液态区,湿蒸汽区,气态区)和五态 未饱和水状态,饱和水状态,湿饱和蒸汽状态,干饱和蒸汽状态, (未饱和水状态,饱和水状态,湿饱和蒸汽状态,干饱和蒸汽状态, 过热蒸汽状态) 过热蒸汽状态)
q = h h ′′
显然, 的水加热变为过热水蒸气所需的热量, 显然,将0.01℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量,等于液 的水加热变为过热水蒸气所需的热量 体热,汽化潜热与过热热量三者之和. 体热,汽化潜热与过热热量三者之和.而且整个水蒸气定压发生过 程及各个阶段中的加热量,均可用水和水蒸气的焓值变化来计算 用水和水蒸气的焓值变化来计算. 程及各个阶段中的加热量,均可用水和水蒸气的焓值变化来计算.
工程热力学第十章 动力循环
h3)
(h1 h6 ) (h1 h2 ) (h1 h3) (h1 h6 )
第三节 热电循环
一、背压式热电循环 排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机
二、调节抽气式热电循环
第四章 内燃机循环
气体动力循环按热机的工作原理分类，可分为内燃 机循环和燃气轮机循环两类。内燃机的燃烧过程在热机 的汽缸中进行，燃气轮机的燃烧过程在热机外的燃烧室 中进行燃气轮机主要有三部分组成：燃气轮机、压气机和燃烧 室
工质的吸热量 放热量
循环的热效率
q1 c p (T3 T2 )
q 2 c p (T4 T1 )
t
1
q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
1
T1 (T4 T2 (T3
T 1 1) T 2 1)
二、定压加热循环
工质吸热、放热和循环热效率：
q1 cp(T3 T2), q2 cv(T4 T1)
t
1q2 q1
1cp(T4 T1) cv(T3 T2)
11 T1(T4T11)
T2(T3T2 1)
T1 T2
v2 v1
1
1 1
,
T4 T1
v3 v2
t,p
1
1 ( 1) 1
1cv(T4T1) 1T1(T4T11)
cv(T3T2)
T2(T3T21)
v3=v2，v4=v1，故
T2 T1
vv121
T3 T4
vv431
T2 T3 , T1 T4
T4 T3 T1 T2
t
1 T1 T2
1 1
T2 T1
1
1
v1 v2
1
1
1 k1
v1 v2
沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-蒸汽动力装置循环(圣才出品)
过程绝热
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
，所以
锅炉内熵产和作功能力损失
冷凝器内熵产和作轮机的新蒸汽温度 400 ℃、压力 3 MPa，抽汽压 力 0.8 MPa，冷凝器工作压力为 10 kPa，回热器排出 0.8 MPa 的饱和水，忽略水泵功，求 循环热效率（图 10-4）。
图 10-2 解：状态 1： 由 30 MPa、500℃，查水蒸气表，得
状态 2： 由 10 kPa，查饱和水蒸气表，得
据
，所以状态 2 为饱和湿蒸汽状态
状态 3：
5 / 22
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
状态 4：
汽轮机输出功 水泵耗功 从锅炉吸热量 冷凝器中放热量 循环热效率
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
第 10 章 蒸汽动力装置循环
一、选择题 1．工程上尚无进行卡诺循环的蒸汽动力装置的原因是（ ）。 A．卡诺循环的工质只能是理想气体 B．循环放热量太大，吸热量太小 C．湿饱和蒸汽区温限太小且压缩两相介质困难 D．不能实现等温吸热和等温放热 【答案】C 【解析】卡诺循环是由两个绝热过程和两个等温过程组成的理想可逆过程，并没有对工 质的性质提出任何限制，在湿饱和蒸汽区内进行蒸汽循环，保持吸热和放热过程等压即可以 等温吸热和等温放热。把凝汽器内压力维持在较低的水平，可以把放热量降低到合理的水平。 但是，水蒸气动力循环要实现卡诺循环，必须在湿饱和蒸汽区内进行循环，使得吸热温度不 能大于临界温度，放热必定高于环境温度，两者的温差太小，导致热效率太低，同时压缩过 程的起点是这两相区，而目前压缩两相介质在技术上尚有困难。
6 / 22
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
蒸汽动力循环及制冷循环
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,不小
于大气压力；
③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热顾客旳热量/输入旳总 热量。
QL
QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环
J
P P 0 cp
这阐明了理想气体在 节流过程中温度不发 生变化
② 真实气 体
有三种可能旳情况，由定义式知
J
T P H
当μJ>0时，表达节流后压力下降，温度也下降
V T V 0
致冷
T P
当μJ=0时，表达节流后压力下降，温度不变化
V T V 0 不产生温度效应 T P
这就阐明了在相同条件下等熵膨胀系数不小于节 流膨胀系数,所以由等熵膨胀可取得比节流膨胀更加 好旳致冷效果.
(3) 积分等熵温度效应
等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起旳温度变化，
称之。
p2
Ts T2 T1 s dp
p1
计算积分等熵温度效应旳措施有4种：
① 利用积分等熵温度效应
Ts
p2
s dp
（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 卡诺循环：气液共存
（4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同
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 视掉工作介质水旳摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
6.2 节流膨胀与作外功旳绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
第十章 动力循环
.
53
2、分析计算
.
54
2、分析计算
.
55
2、分析计算
.
56
3、燃汽轮机装置的优缺点及应用
优点
. 应用
缺点
57
本章作业 P202:10-2、10-6、10-11
.
58
.
59
此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！ 部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！
析、蒸汽动力基本循环—朗肯循环
1、装置与流程 (1)四个主要设备：
.
4
(2)
.
5
.
6
(3)p-v图
.
7
(4)T-S图
.
8
（5）焓熵图
.
9
2、
（1） （2）
（3）取锅炉为控制体
（4）
.
10
（6）朗肯循环热效率
.
11
3、提高朗肯循环热效率的基本途径
如何提高t ?
实际工作原理图
⑴实际循环工作原理
➢吸气冲程0-1；
➢压缩冲程1-2；（空气被绝热压 缩到燃料的着火点以上）
➢燃烧过程2-3；
由装在气缸顶部的喷嘴将燃料喷入汽缸，燃 料的微粒遇到空气着火燃烧。随着活塞的移 动，燃料不断喷入、不断燃烧，这一燃烧过 程2-3的压力基本保持不变。 ➢工作过程3-4；
燃料喷射停止后，燃烧随即结束，这时活 塞靠高温高压燃烧产物的绝热膨胀而继续 被推向右方而形成工作过程3-4； ➢排气过程4-0；
排气阀们打开，废气迅速排出，最后活塞 反向移动. ，继续将废气排出，排气过程4为6 4-0，从而完成一个实际循环。
工程热力学第10章蒸汽动力装置循环
本章学习目标
1. 描述水蒸气朗肯循环的构成，画出水蒸气朗肯循环p-v图 和T-s 图，计算循环参数、耗气率和热效率。
2. 指出摩阻对水蒸气朗肯循环的影响并进行计算； 3. 描述蒸汽动力装置再热循环的构成、画出循环p-v图
和T-s 图，分析再热对循环的影响；
4. 说明并分析计算蒸汽动力装置抽汽回热循环的实施及 构成，画出循环p-v图和T-s 图，计算抽汽量和抽汽回 热循环其它参数；
4
6. 蒸汽动力装置工作流程和简化 蒸汽电厂示意图
二、朗肯循环 (Rankine cycle) 1. 水蒸气的卡诺循环
. . 4 p1 1
. . s
s
3 p2 2
p1
1
p2
.. .. 4
3
2
水蒸气卡诺循环有可能实现，但：
1）温限小 2）膨胀末端x太小 3）压缩两相物质的困难
实际并不实行卡诺循环
6
约850K（580℃） 约500K（227℃）随π变
不能如燃气轮 机装置般回热
约36℃（6kPa）
蒸汽动力装置循环回热的两种方式 混合式
.
. .. 01’
αkg
1kg
. . .01 .1-αkg
1-αkg
20
间壁式
工程多采用间壁式，热力学分析两者相似。
21
四、回热循环计算
1. 抽汽量
? 能量方程：
1 T2S2 1 T2 1 s2 s2'
T1S1
T1 s1 s01'
1 T2 T1
24
3）回热器中过程不可逆，为什么循环ηt 上升？ 4）回热器是间壁式，α怎么求？
例A466266
朗肯循环(整理).ppt
抽汽 冷凝水
去凝汽器
a2
表面式回热器
αkg
抽汽
6
3
给水
5
4
(1-α)kg
冷凝水
抽汽式回热
混合式回热器
蒸汽抽汽回热循环
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
2
1 1kg
a2
αkg
6
3
5
4
(1-α)kg
由于T-s图上各点质 量不同，面积不再 直接代表热和功
s 1kg 5
a kg (1- )kg
•尺v寸2' 大汽机出口
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
• T2
t
T
5 4 4' 3 3'
1 6
2 2'
s
缺点：
•受环境温度限制， 现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa， 相应的饱和温度约为 27~ 33℃ ，已接近事 实上可能达到的最低 限度。冬天热效率高
占0.8~1%，
忽略泵功
t
h1 h1
h2 h3
4 3
1 2
s
如何提高朗肯循环的热效率
T
5 4
3
t
h1 h1
h2 h3
1
影响热效率
的参数？
6
p1, t1, p2
2
s
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
5' 5
4' 4
3
1' 1 6'
6
2' 2 s
优点：
蒸汽动力循环 ppt课件
2
1
4
13
4
h1
h1 = 129.3 kJ/kg s h2 = 3330.7 kJ/kg s
ppt课件
21
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
qhwt
T
1
q=0
wt hh1h2
可逆过程： s
p1 p2 2 2’
不可逆过程
s
ppt课件
22
二、朗肯循环功和热的计算
T
汽轮机作功： wT h1 h2
1
凝汽器中的定压放热量：
1 6
2 s
ppt课件
t
h1 h2 h1 h3
p1 t1 p2
29
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1 对热效率ηt 的影响
p1 , p2不变，t1
T
1'
1
5
6
t
1
T2 T1
优点：
•T1
t
• x 2 ' ，有利于汽轮
机安全。
4
缺点：
3
2 2 ' • 对耐热要求高，
目前初温一般小
s 于620℃
锅炉Boiler设备图
ppt课件
12
汽轮机（透平Turbine）机组刨面图
ppt课件
13
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
ppt课件
14
Natura冷l-却dr塔if实t 体C图ooling Tower
ppt课件
15
10-1、简单蒸汽动力循环——朗肯循环
一、蒸汽动力循环简化
1
12 汽轮机 s 膨胀
基本内容
ppt课件
2
动力循环：以获得功为目的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4
1
凝汽器
给水泵 12 汽轮机 s 膨胀 3 2
v 23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热
34 给水泵 s 压缩
朗肯循环T-s和h-s图
12 汽轮机 s 膨胀 34 给水泵 s 压缩
T h
23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热 1
1 4
3 2
4 3
2
s
s
水蒸气的定压过程
四、有摩阻的实际工作循环
非理想因素：
T
5
4 3 2
1
蒸汽管道摩擦降 压，散热 汽机不可逆
2act
给水泵不可逆
s
1、汽轮机的相对内效率
T
wT,act wT h1 h2,act h1 h2s
T
1
h2,act h1 T (h1 h2s )
x2,act h2,act h2' h2" h2'
提高初温 提高初压 降低背压
例题1：朗肯循环中离开锅炉进入蒸汽轮机的蒸气是4 MPa 、 400 ℃，冷凝器内压力为 10 kPa。试确定循环热效率 。
分析：为确定热效率， 需计算水泵耗功、汽 轮机作功（放热量） 和锅炉内蒸汽吸热量。
解： 蒸汽轮机 控制体积: 蒸汽轮机。 进口状态1点: p1、T1已知；查水蒸气热力性质表或图，确定 1点状态参数：
wP h4 h3 ( p4 p3 )v2 ( p1 p2 )v2 (17 106 Pa 5 103 Pa) 0.001 005 3 m3 /kg 17.06 kJ/kg
h4 h3 wP h2 wP 137.72 kJ/kg 17.06 kJ/kg 154.78 kJ/kg
q = h2-h1 =3201.4kJ/kg
T h
2
3 1 h2 4 h1
2
3 1
4
h1 = 129.3 kJ/kg s
h2 = 3330.7 kJ/kg s
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
T
q=0
wt h h1 h2
可逆过程： 不可逆过程
q h wt
1
p1 p2 2 2’
s
wnet 1 065.5 kJ/kg t 35.3% qH 3 017.8 kJ/kg
循环净功也可从冷凝器中乏汽放热量q2确定。
q2 h2 h2' 2 144.1 kJ/kg 191.8 kJ/kg 1 952.3 kJ/kg
wnet q1 q2 3 017.8 kJ/kg 1 952.3 kJ/kg 1 065.5 kJ/kg
4 3 (2’) 2s 2act
s2,act s2' (s2" s2' ) x2,act
s12,act s2,act s1 s2,act s2s sg
s
2、循环计算
T
吸热量
q1 h1 h4
1
放热量
q2 h2,act h3
4 3 (2’) 2s 2act
蒸汽发 生器
低温蓄 热器 定日镜 场
汽轮机发 电机组
冷凝器
蒸汽动力循环的示意图 四个主要装置： 汽轮机 锅炉 汽轮机 发电机 凝汽器（冷凝器） 给水泵 凝汽器 给水泵
锅 炉
锅炉Boiler设备图
汽轮机（透平Turbine）机组刨面图
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
冷却塔实体图 Natural-drift Cooling Tower
实际耗汽率
d0,act
4
3 (2’) 2s 2act
d0 D 1 1 Pi h1 h2,act (h1 h2 )T T
h4 h2' wP 191.8 kJ/kg+4.0 kJ/kg =195.8 kJ/kg
s4 s3 s2'
锅炉
控制体积: 锅炉。 进入状态: p1，h4已知；状态确定。 出口状态: 状态1确定。
由第一定律 代入已得数据
q1 h1 h4
q1 h1 h4 3 213.6 kJ/kg 195.8 kJ/kg 3 017.8 kJ/kg
汽轮机作功 wT,act h1 h2,act wT,act T wT T (h1 h2s )
水泵耗功 wP 0
q1 h1 h3
s
t,act
q2 wT,act T wT 1 Tt q1 q1 q1
T
汽轮机不可逆引起的做功能力损失：
1
i T0 sg T0 (s2,act s1 ) T0 (s2,act s2 )
h1 3 213.6 kJ/kg,
s1 6.769 0 kJ/(kg K)
出口状态2点，p2已知，查表或查图，确定p2对应的饱和液 体及干饱和蒸汽的状态（焓和熵值）：
s2 s1 s2' x2 (s2" s2' )
s2 s2' x2 s2" s2' (6.769 0 0.649 0) kJ/(kg K) 0.816 (8.148 1 0.649 0) kJ/(kg K)
s
二、朗肯循环功和热的计算
汽轮机作功： wT h1 h2 凝汽器中的定压放热量：
T
1 4 3 2 s 1 4 2
q2 h2 h3
水泵绝热压缩耗功：
wP h4 h3 v3 ( p4 p3 )
锅炉中的定压吸热量：
h
q1 h1 h4
3 s
朗肯循环热效率的计算
wnet q1 q2 wT wP (h1 h2 ) (h4 h3 ) t q1 q1 q1 h1 h4
q1 h1 h4 3 426 kJ/kg 154.78 kJ/kg 3 271.22 kJ/kg
wnet h1 h2 wP t q1 q1 3 426 kJ/kg 1 963.5 kJ/kg 17.06 kJ/kg 0.441 9 3 271.22 kJ/kg
p1 t1 p2
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1 对热效率ηt 的影响
p1 , p2不变，t1
T2 t 1 T1 优点：
•
•
T 5 4 3
1'
1 6 2 2' s
T1 x2'
t
，有利于汽轮
机安全。
缺点： • 对耐热要求高， 目前初温一般小 于620℃
2、初压 p1 对热效率ηt 的影响
wnet wt wP 1 069.5 kJ/kg 4.0 kJ/kg 1 065.5 kJ/kg
例题2：我国生产的30万kW汽轮发电机组，其新蒸气压力和温 度分别为p1= 17MPa、t1= 550℃，汽轮机排汽压力p2= 5kPa。若 按朗肯循环运行，求：(1) 汽轮机所产生的功；(2) 水泵功；(3) 循环热效率和理论耗汽率。 h
10-1、简单蒸汽动力循环——朗肯循环
一、蒸汽动力循环简化
1
12 汽轮机 23 凝汽器
s 膨胀 p 放热
汽轮机
锅 炉
2 4
34 给水泵
s 压缩
p 吸热
发电机 凝汽器
3
41 锅炉
工质：水蒸气 实际气体
给水泵
水和水蒸气性质
p-v图
T-s图
h -s 图
1点2线3区5态
朗肯循环pv图
汽轮机 锅 炉 发电机 p
锅炉、换热器
wt = 0 q = h
q h wt
p
例：锅炉中，水从30℃ ，
4MPa, 定压加热到450 ℃ ts(4MPa)=250.33℃
q = h2-h1=cp(T2-T1)=4.2×(450-30)=1764 kJ/kg
1 3
2
4
？
v
水蒸气的定压过程
例：水从30℃ ，4MPa, 定压加热到450 ℃
一般很小，占汽轮 机做功的2%，忽略 泵功，取h3=h4 h
1
h1 h2 t h1 h3
4
2 3
s
汽轮机出口2 点参数的确定
T
1
s2 s1
背压，p2给定
s2 s2' x2 s2" s2'
4
3 2
h2 h2' (h2" h2' ) x2
s
耗汽率(Steam Rate)的概念 耗汽率：蒸汽动力装置每输出单位功量所消耗的 蒸汽量kg，用d来表示 理想可逆条件下的耗汽率：
热力循环
动力循环 内 燃 机 循 环 燃 气 轮 机 循 环 蒸 汽 动 力 循 环 正循环
T1热源 q1
制冷循环
逆循环
TH环境
w
制 制 冷 热
qH
w
q2
qL
第10章 蒸汽动力循环
10－1 简单蒸汽动力循环
基本内容
10－2 再热循环
10－ 3 回热循环
10－4 热电合共循环 10－5 蒸汽-燃气联合循环
t1 , p2不变，p1
T 5 4
优点：
•
T1
缺点：
t
5'
1 1' 6'
6
• 对强度要求高
4'
3
•
2' 2
s
安全。一般要求出口干 度大于0.88。
x2'
不利于汽轮机
3、背压 p２ 对热效率ηt 的影响
p1 , t1不变，p2
T 5 4 1 6