蒸汽动力装置循环

(P 1 , t s )
定压放热 凝汽器
过热器
过热汽1
(P1, t1)
绝热膨胀 汽轮机
4
给水4
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凝结水3Βιβλιοθήκη Baidu
(P2, h’2)
乏汽2
(P2, h2)
朗肯循环的P-v图和h-s图
P-v图
P 4 s P 5 6 1 s 5 3 P 4 s 3 6 P 2 P h 1 s
h-s 图
2

s
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5
⑵ 朗肯循环的热效率
朗肯循环吸热和放热过程是定压的
T 5 1
P1
t1
循环的吸热量 q1 q 4561 h1 h4
循环的放热量
q 2 q 23 h2 h3
4 3
6
2 s
朗肯循环的热效率
t,R
q1 q 2 (h1 h4 ) (h2 h3 ) (h1 h2 ) (h4 h3 ) q1 (h1 h4 ) (h1 h4 )
汽轮机输出的 技术功 给水泵消耗的 技术功
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6
P1
水泵消耗的技术功远小于汽轮 机作出的技术功 一般占其0.8~1% wt,B=h4−h3≈0 通常不计给水泵消耗的技术功 h4=h3=h'2
T 5 6
1
t1
4 3
2 s
t,R
h1 h2 h1
' h2
t,R
汽轮机输出的 技术功
T1
P2'
P1
略有下降； T2 下降明显 对t,R总是有利
T 5
4 4' 3 3' 6
1
t1
P2 目前实际采用至 3.5 ~ 5kPa ，水的对 应饱和温度为27~ 33℃ 限于循环水的温度（环境温度），已基 本达到极限低值 冬天循环水温较低，循环热效率较高
2 2' s
降低终压力的影响
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T
5 6
1
t1
4 3
2
s
朗肯循环
（ 4-5-6-1——给水在锅炉中定压加热成新蒸汽）
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3
P1
T
5 6
1
t1
4 3
2
蒸汽动力装置朗肯循环的路径：
给水4
(P1, h’2)
定压加热 省煤器 （重新循环） 定压加热
朗肯循环
定压加热
s
（新蒸汽）
饱和水5
(P1, ts)
绝热压缩 给水泵
水冷壁
饱和汽6
⑸ 实际蒸汽动力装置的热效率
从整体上讲，实际蒸汽动力装置尚需考虑：
锅炉的热损失——锅炉效率B 管道的热损失——管道效率tu
实际蒸汽动力装置的热效率
装置输出的功 实际蒸汽动力装置的热 效率 燃料的发热量 t=t,RBtuT
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例8-1(习题11-1) 一简单蒸汽动力装置循环 (即朗肯循环)，蒸汽的初压P1 = 3 MPa，终 压P2 = 6 kPa，初温分别为300℃和500 ℃ 。 试求不同初温时循环的热效率t、耗汽率d 及蒸汽的终干度 x2 ，并将所求得的各值填 入下表内，以比较所求得的结果。
1
t1
2
s
3-4——凝结水在给水泵中绝热压缩（定熵）成为锅炉给水；
由于水几乎不可压缩，垂直线段3-4几乎重合成为一点
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P1
4——给水（未饱和水）状态(P1) ； 4-5——给水在锅炉 省煤器 中定压加热 成饱和水 (P1' ts) ； 5-6——水在锅炉水冷壁中定压加热成为饱 和汽 (P1' ts)； 6-1——饱和汽在过热器中定压加热成为新 蒸汽 (P1' t1)。
§8.1 蒸汽动力装置的基本循环
⑴ 朗肯循环
蒸汽动力装置由以下基本设备: 锅炉 锅炉 、汽轮机、 联接构成 凝汽器、 给水泵 按图中所示标号 蒸汽动力装置中水蒸气经历的基本 循环过程可理想化为：
6 5 3 冷却水 1 2 汽轮机 凝汽器
给水泵 蒸汽动力装置
4
4-5-6-1——给水在锅炉中定压加热形成为过热蒸汽； 1-2——过热蒸汽（新蒸汽）在汽轮机中绝热膨胀作功； 2-3——乏汽在凝汽器中定压凝结，成为凝结水； 3-4——凝结水由给水泵绝热压缩成给水，返回到锅炉中
P0 D(h1 h2s ) D 1 3600 kg/kJ kg/kW h 理想汽耗率 d 0 P0 h1 h2s h1 h2s
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相对于汽轮机实际输出功率P 的汽耗率为实际汽耗率 实际汽耗率
D 3600 d kg/kW h P h1 h2
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P1
理想化的蒸汽动力装置基本循环是朗肯 T 循环 1(P1,t1)——进入汽轮机时的新蒸汽 （过热汽）状态； 1-2——蒸汽在汽轮机中 绝热 膨胀 4 3 （定熵）的作功过程； 2(P2)—— 从 汽 轮 机 排 出 时 的 乏 汽 （湿蒸汽）状态； 2-3——乏汽在凝汽器中定压（定温）凝结放热过程； 3——凝结水（饱和水）状态(P2) ；
t1'
T 5 6
P1 1 1 t1 t1
t,R会有较显著的提高
乏汽干度x2会提高 金属耐热要求提高 对机器的强度要求提高 汽机出口尺寸增大 目前可应用的t1约为550℃ 同时提高P1、 t1是方向
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4 3
2
2
s 提高初温的影响
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③ P1、t1不变，将终压P2降低 wt,T增大
(h1 h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 )
给水泵消耗的 技术功
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⑶ 影响朗肯循环热效率的因素
根据状态参数关系 h1= f (P1,t1) h2= f (P2) h'2= f (P2)
t,R
h1 h2
' h1 h2
P1 T 5 5 4 3 2 2 1 1
10
⑷ 汽轮机的相对内效率和汽耗率
实际的汽轮机内部过程是不可逆的 ①汽轮机的相对内效率（定熵效率） h1 h2 T h1 h2s ②汽耗率(d)
装置输出每单位功量所消耗的蒸汽量 单位kg/J，kg/kJ，也使用kg/(kWh)
1 T
P1 t1
4 3
2s 2
s 实际的基本循环
不计给水泵耗功时，若 理想 汽轮机的输出功率为 P0 kW ， 耗汽量为D kg/s，两者有以下关系：
P1 t1
不计给水泵消耗的技术功时，朗肯循环热 效率t,R受P1、P2、t1控制 ① P2、t1不变，将初压P1提高
P1'
6 6
平均吸热温度 T1 明显提高 t,R会有较显著的提高 对机器的强度要求提高
乏汽干度x2会降低 乏汽干度x2不得小于0.86
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s 提高初压力的影响
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② P1、P2不变，将初温 t1提高 提高初温的结果相当于在原循环 1234561基础上附加循环11221 平均吸热温度 T1 明显提高