华科热力学第11章蒸汽动力装置循环资料
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11章 蒸汽动力装置循环
45 6 1
5 4
3
2
3
v 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 4—5—6：锅炉中定压加热 6—1：过热器中定压加热
1 6
2
s
p
45 6 1
T
5
1 6
4
3
2
3
2
v
a
二、朗肯循环的热效率、汽耗率
b
s
1. 热效率 每千克新蒸汽在锅炉和过热器中吸收的热量为
q1 h1 h4 =面积4561ba4
kJx/(2kgs·sK2"2 ) ss12''
6.44340.4762 0.75 8.39520.4762
h2 x2h2" (1 x2 )h2' 1980 kJ / kg
1 p1 t1 p2 X=1
2
s
w h1 h 2 3424 1980 1444 kJ / kg
T
h3=h2’
蒸汽动力装置的热效率为
t
h1 h1
h2 h2
5
4 3
1 6
2
s
例11-1 某远洋船的汽轮机按朗肯循环用过热蒸汽工作，蒸汽的
初始参数为： p1=5Mpa，t1=440℃，冷凝器中的蒸汽压力 p2=0.005Mpa，试求循环热效率。
解 根据p1=5Mpa，t=440℃，由水蒸气h-s图（附图1）中找到
第十一章 蒸汽动力循环
• 第一节 • 第二节 • • 第三节
水蒸汽作为工质的卡诺循环 基本蒸汽动力装置理想循环 — 朗肯循环 其他蒸汽动力循环简介
基本要求：
1. 熟练掌握朗肯循环的工作过程和原理 2. 熟练掌握影响朗肯循环热效率的因素、有关
工程热力学 课件 第十一章 蒸汽动力循环装置
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
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
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
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
第十一章 蒸汽动力循环装置
第十一章蒸汽动力循环装置水蒸气是工业上最早使用来作为动力机的工质。
在蒸汽动力装置中水时而处于液态，时而处于气态。
因而蒸汽动力装置循环不同于气体动力循环。
此外，水和水蒸气不能燃烧，只能从外界吸收热量，所以蒸汽循环必须配备锅炉，因此装置设备也不同于气体动力装置。
由于燃烧产物不参与循环，故而蒸汽动力装置可利用各种燃料，如煤、渣油，甚至可燃垃圾。
§11－1简单蒸汽动力装置循环——朗肯循环1、工质为水蒸气的卡诺循环由第二定律可知，在相同温限内卡诺循环的热效率最高，而采用气体作工质的循环中，定温过程（加热及放热）难以实现，并且气体绝热线及等温线在p-v图上斜率接近，因此有w较小。
i在采用蒸汽做工质时，由于水的汽化和凝结，当压力不变时温度也不变，因而有了定温放热和定温吸热的可能。
又因为定温即是定压，其在p-v图上与绝热线斜率相差较大，因而可提高w，所以蒸汽机原则上可采用卡诺循环，如图中5－6－7－8－5所i示。
而实际的蒸汽动力装置中不采用上冻循环，其主要原因有以下几点：1）在压缩机中绝热压缩8－5过程难以实现；2）徨仅局限于饱和区，上限温度受临界温度的限制，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高；3）膨胀末期，湿蒸汽干度过小，含水分甚多，不利于动力机安全。
所以，实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为其基础。
2、朗肯（Rankine）循环朗肯循环是最简单也是最基本的蒸汽动力循环，它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵4个基本的、也是主要的设备组成。
右图中为该装置的示意图。
水在锅炉中被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，凝结后的水在水泵中被压缩升压后，再回到锅炉中，完成一个循环。
为了突出主要矛盾，分析主要参数对循环的影响，与前述循环一样，首先对实际循环进行简化和理想化，略去摩阻及温差传热等不可逆因素，理想化后的循环由右图(a )所示的热力过程组成，对应的T-s 图如图(b )所示。
华科热力学第11章蒸汽动力装置循环资料.
由于水几乎不可压缩，垂直线段3-4几乎重合成为一点
2020/7/9
8
4——给水（未饱和水）状态(P1) ； T
P1
1
t1
4-5——给水在锅炉省煤器中定压 加热成饱和水 (P1' ts) ；
56
5-6——水在锅炉水冷壁中定压加热 4
成为饱和汽 (P1' ts)；
3
2
6-1——饱和汽在过热器中定压加热 成为新蒸汽 (P1' t1)。
PHale Waihona Puke '平均吸热温度 T1 明显提高
5
6
4
3
2 2
t,R会有较显著的提高 对机器的强度要求提高
s 提高初压力的影响
乏汽干度x2会降低
乏汽干度x2不得小于0.86
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17
热效率与初压的关系
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18
② P1、P2不变，将初温 t1提高 t1' 提高初温的结果相当于在原循环
P1 1 t1
平均吸热温度 T1 平均放热温度 T2 朗肯循环1234561的热效率
P1
T 4
1
t1
6
T1
5
ηt
1
T2 T1
同温限的卡诺循环12341
T2 4 3
2
s
q41>q41
12341>1234561
定温吸热过程41难于实现 过热蒸汽不采用卡诺循环
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12
若以饱和汽为工质实行卡诺循环62356
1234561基础上附加循环11221
T
平均吸热温度 T1 明显提高
BOILER
qin
Get清风11章：蒸汽动力循环装置 工程热力学课件第四版
〔1〕抽汽量α1和α2； 〔2〕汽轮机作功wt，act、水泵耗功wp及循
环净功wnet,act； 〔3〕循环内部热效率ηi和实际耗汽率di； 〔4〕各过程及循环的不可逆损失。
解：(1) 此题装置示意图如图10-16，T–s 图如图10-17所示〔见教材P. 330~331, 四版〕。 先利用h-s图(或水蒸汽参数表)确 定各点参数。 由(T1、p1)→(h1、 s1)； 注意： s1=sa=sb=s2； 故可：(pa 、sa) → ha; (pb 、sb) → hb; (p2 、s2) → h2;
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔8〕
管 道 阀 门
中压进汽阀 电 厂 外 观
平安阀
排污泵
二、工质为水蒸气的卡诺循环
p
T
1
e 4 5 p1 6 1
5
6
4
f
p2
3(2’) 8
o
8
3(2’ )
72
v om
7
2
ns
图11-1 水蒸气的朗肯循环
动力循环以蒸汽为工质时，原那么上可采用如上图中6-7-
8-5-6所示的卡诺循环，然而由于过程8-5难以实现等原因(?)，
蒸 汽 轮 机
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔4〕
蒸 汽 轮 机 的 核 心 部 件 转 子
——
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔5〕
发电机的定子和转子
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔6〕
冷 凝 汽 化 器
锅炉给水泵
离心式风机
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔7〕
电 厂 中 常 用 的 几 种 换 热 器
故在实际的蒸汽动力装置中不采用之。
三、朗肯循环及其热效率
在实际的蒸汽动力循环
环净功wnet,act； 〔3〕循环内部热效率ηi和实际耗汽率di； 〔4〕各过程及循环的不可逆损失。
解：(1) 此题装置示意图如图10-16，T–s 图如图10-17所示〔见教材P. 330~331, 四版〕。 先利用h-s图(或水蒸汽参数表)确 定各点参数。 由(T1、p1)→(h1、 s1)； 注意： s1=sa=sb=s2； 故可：(pa 、sa) → ha; (pb 、sb) → hb; (p2 、s2) → h2;
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔8〕
管 道 阀 门
中压进汽阀 电 厂 外 观
平安阀
排污泵
二、工质为水蒸气的卡诺循环
p
T
1
e 4 5 p1 6 1
5
6
4
f
p2
3(2’) 8
o
8
3(2’ )
72
v om
7
2
ns
图11-1 水蒸气的朗肯循环
动力循环以蒸汽为工质时，原那么上可采用如上图中6-7-
8-5-6所示的卡诺循环，然而由于过程8-5难以实现等原因(?)，
蒸 汽 轮 机
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔4〕
蒸 汽 轮 机 的 核 心 部 件 转 子
——
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔5〕
发电机的定子和转子
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔6〕
冷 凝 汽 化 器
锅炉给水泵
离心式风机
一、蒸汽动力装置中的主要设备〔7〕
电 厂 中 常 用 的 几 种 换 热 器
故在实际的蒸汽动力装置中不采用之。
三、朗肯循环及其热效率
在实际的蒸汽动力循环
华北电力大学课件,工程热力学 第11章、蒸汽动力装置循环_1515
实际 w p 实 水 际 h 3 a h 泵 2 w p p 功 1 0 ..8 0 4 5 7 1 ： .5 6 k5 /k Jg
理 想 情 况 下 汽 轮 机 功 ： w T h 1 h 2 3 4 3 2 . 1 1 9 9 0 . 3 1 4 4 1 . 8 k J / k g
w p h 3 h 2 v 2 p 1 p 2
v2 0.0010m3 0/k5g2
w p1.0 4k7/Jkg
p114 16 0Pa p250P 00 a
2019/5/3
理 想 情 况 下 水 泵 功 ： w p h 3 h 2 v 2 p 1 p 2 1 4 . 0 7 k J / k g
2019/5/3
2
§11-1 简单蒸汽动力装置循环 —朗肯循环(Rankine cycle)
一.简介
32019/5/3
朗肯 W.J.M. Rankine，1820~1872年， 英国科学家。
1820年6月5日出生于苏格兰的爱丁 堡。1855年被委任为格拉斯哥大学机 械工程教授。 1858年出版《应用力学 手册》一书，是工程师和建筑师必备的 指南。1859年出版《蒸汽机和其它动 力机手册》，是第一本系统阐述蒸汽机 理论的经典著作。朗肯计算出一个热力 学循环(后称为朗肯循环)的热效率，被 作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。 1872年12月24日于格拉斯哥逝世。
2019/5/3
(1) 循环效率
汽轮机的相对内效率： ri实 理际 论功 功 hh11hh22a
水泵的效率：
p实 理际 论 泵 泵 hh33a 功 功 hh2 2
实际效率：
i h1h1h2h2rih3ah3h2ph2
理 想 情 况 下 汽 轮 机 功 ： w T h 1 h 2 3 4 3 2 . 1 1 9 9 0 . 3 1 4 4 1 . 8 k J / k g
w p h 3 h 2 v 2 p 1 p 2
v2 0.0010m3 0/k5g2
w p1.0 4k7/Jkg
p114 16 0Pa p250P 00 a
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理 想 情 况 下 水 泵 功 ： w p h 3 h 2 v 2 p 1 p 2 1 4 . 0 7 k J / k g
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2
§11-1 简单蒸汽动力装置循环 —朗肯循环(Rankine cycle)
一.简介
32019/5/3
朗肯 W.J.M. Rankine，1820~1872年， 英国科学家。
1820年6月5日出生于苏格兰的爱丁 堡。1855年被委任为格拉斯哥大学机 械工程教授。 1858年出版《应用力学 手册》一书，是工程师和建筑师必备的 指南。1859年出版《蒸汽机和其它动 力机手册》，是第一本系统阐述蒸汽机 理论的经典著作。朗肯计算出一个热力 学循环(后称为朗肯循环)的热效率，被 作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。 1872年12月24日于格拉斯哥逝世。
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(1) 循环效率
汽轮机的相对内效率： ri实 理际 论功 功 hh11hh22a
水泵的效率：
p实 理际 论 泵 泵 hh33a 功 功 hh2 2
实际效率：
i h1h1h2h2rih3ah3h2ph2
蒸汽动力循环装置.ppt
第十一章 蒸汽动力循环装置
教学目标：使学生掌握各种热机转换循环及其计算方法。 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；内燃机循环； 蒸汽—燃气联合循环。 重 点：回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效 率计算及提高热效率的方法和途径。 难 点：热电循环中最佳用热和用电的分配比例的确定， 提高热效率的途径和计算方法。
关键： 得到 h2 , h4
4
因
oi
wt wt
h1 h2 h1 h2
3
p
wp wp
h4 h3 h4 h3
s
计算乏汽的干度
x2
s2 s
s s
6.9735 0.4761 8.3930 0.4761
0.8207
乏汽的焓
h2 h ' x(h" h ') 137.72 0.8207 (2560.55 137.72)
2126.14kJ/kg
查表得
h1 3432.2kJ/kg ; s1 6.9735kJ/(kg.K) h2 2126.14kJ/kg s2 s1
汽轮机作功 wt h1 h2
4
水泵耗功 wp h4 h3
4
循环净功 w0 q1 q2 wT wP
3
循环热效率
t
w0 q1
汽轮机的相对内效率
oi
wt wt
水泵的相对内效率
p
wp wp
１
2 2 s
二、实际循环的计算
T
已知 p1, t1, p2 ,oi ,c,oi
求 q1, w0 ,t
4
h3 h 137.72kJ/kg s3 s 0.4761kJ/(kg.K)
p4 p1 5MPa
教学目标：使学生掌握各种热机转换循环及其计算方法。 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；内燃机循环； 蒸汽—燃气联合循环。 重 点：回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效 率计算及提高热效率的方法和途径。 难 点：热电循环中最佳用热和用电的分配比例的确定， 提高热效率的途径和计算方法。
关键： 得到 h2 , h4
4
因
oi
wt wt
h1 h2 h1 h2
3
p
wp wp
h4 h3 h4 h3
s
计算乏汽的干度
x2
s2 s
s s
6.9735 0.4761 8.3930 0.4761
0.8207
乏汽的焓
h2 h ' x(h" h ') 137.72 0.8207 (2560.55 137.72)
2126.14kJ/kg
查表得
h1 3432.2kJ/kg ; s1 6.9735kJ/(kg.K) h2 2126.14kJ/kg s2 s1
汽轮机作功 wt h1 h2
4
水泵耗功 wp h4 h3
4
循环净功 w0 q1 q2 wT wP
3
循环热效率
t
w0 q1
汽轮机的相对内效率
oi
wt wt
水泵的相对内效率
p
wp wp
１
2 2 s
二、实际循环的计算
T
已知 p1, t1, p2 ,oi ,c,oi
求 q1, w0 ,t
4
h3 h 137.72kJ/kg s3 s 0.4761kJ/(kg.K)
p4 p1 5MPa
华北电力工程热力学课件第11章 蒸汽动力装置循环
❖ 1:主蒸汽（汽轮机入口，过 热蒸汽）
❖ 2:乏汽（汽轮机出口，湿饱 和蒸汽）
❖ 3:冷凝水（冷凝器出口，饱 和水）
❖ 4:给水（水泵出口，未饱和 水）
9
朗肯循环示意图
10
朗肯循环热效率
t
wnet q1
1 q2 q1
wnet wt wP
wt h1 h2
wP h4 h3
t
wnet q1
wt
wP q1
1 q2 q1
h1 h2 h4 h3 h1 h4
11
忽略水泵耗功时的热效率
❖ 水泵耗功相对较低， 不作精解计算时可忽 略
tt
wwnneett qq11
hh11 hh22 hh11 hh33
12
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖每产生1kW•h的功所消耗的蒸汽质量称为 汽耗率，用符号d表示，单位为kg/（kW•h）
20
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环 11-2 再热循环 11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环
11-5 热电冷三联产
21
再热循环
❖ 再热循环主要目的：提高乏汽干度
22
再热循环基本过程
❖ 3-1：给水在锅炉内吸热（定 压吸热）
❖ 1-b：主蒸汽在汽轮机高压缸 中膨胀作功（等熵膨胀）
D
3600
d
kg/(kW h)
Dwnet / 3600 wnet
13
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖把每产生1kW•h的功需要锅炉提供的热量 称为热耗率，用q0 表示，单位为kJ/ （kW•h） q0 dq1 kJ/(kW h)
14
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖火电厂把每产生1kw•h电能消耗的标准煤的 克数称为标准煤耗率，常常简称煤耗率， 用b0 表示，单位为g/（kW•h）
❖ 2:乏汽（汽轮机出口，湿饱 和蒸汽）
❖ 3:冷凝水（冷凝器出口，饱 和水）
❖ 4:给水（水泵出口，未饱和 水）
9
朗肯循环示意图
10
朗肯循环热效率
t
wnet q1
1 q2 q1
wnet wt wP
wt h1 h2
wP h4 h3
t
wnet q1
wt
wP q1
1 q2 q1
h1 h2 h4 h3 h1 h4
11
忽略水泵耗功时的热效率
❖ 水泵耗功相对较低， 不作精解计算时可忽 略
tt
wwnneett qq11
hh11 hh22 hh11 hh33
12
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖每产生1kW•h的功所消耗的蒸汽质量称为 汽耗率，用符号d表示，单位为kg/（kW•h）
20
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环 11-2 再热循环 11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环
11-5 热电冷三联产
21
再热循环
❖ 再热循环主要目的：提高乏汽干度
22
再热循环基本过程
❖ 3-1：给水在锅炉内吸热（定 压吸热）
❖ 1-b：主蒸汽在汽轮机高压缸 中膨胀作功（等熵膨胀）
D
3600
d
kg/(kW h)
Dwnet / 3600 wnet
13
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖把每产生1kW•h的功需要锅炉提供的热量 称为热耗率，用q0 表示，单位为kJ/ （kW•h） q0 dq1 kJ/(kW h)
14
汽耗率、热耗率和煤耗率
❖火电厂把每产生1kw•h电能消耗的标准煤的 克数称为标准煤耗率，常常简称煤耗率， 用b0 表示，单位为g/（kW•h）
动力热力学第11章 蒸汽动力循环装置要点
1 h1 h2
d0
T
Di di Pi
Pi 实际内部功率
作业：11－6
例题\第十一章\A466155.ppt 例题\第十一章\A460299.ppt
§11-2 再热循环 —reheat cycle; resuper-heating cycle
P1升高后，x2下降，再热可以提高
再热对循环效率的影响 忽略泵功：
3）回热器中过程不可逆，为什么 循环ηt上升？ 作业：11－8
例题\第十一章\A466266.ppt 例题（英）\A466277（英）.ppt 例题\第十一章\A460200.PPT 例题（英）\A466398（英）.ppt
§11-4 热电合供循环 —power-and-heating plant cycle
3、背压p2
T但1不受变制于,T环2 境 温度，不t 能任同降意时降，低x2下
p2 6kPa,ts 36.17 C; p2 4kPa,ts 28.95 C
例题（英）\A466167（英）.ppt
四、有摩阻的实际朗肯循环 1、T-s图及h-s图
忽略水泵功：q1 h1 h3
不变
q2 h2act h2'
蒸汽电厂示意图
§11-1 简单蒸汽动力装置循环 —郎肯循环(Rankine cycle)
一.简介
二、朗肯循环
1、水蒸气的卡诺循环 6ab56 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； 所以，实际并不实行卡诺循环。
2.朗肯循环 a）流程图 b）p-v，T-s 及 h-s 图
c）朗肯循环的热效率
t
wnet q1
1 q2 q1
wnet wt,T wt, p
工程热力学学-11 水蒸气及蒸汽动力循环
工程热力学
ux (1 x)u'xu" u'x(u"u') hx (1 x)h ' xh" h ' x(h" h ') h' xL sx (1 x)s'xs" s'x(s"s') vx (1 x)v'xv" v'x(v"v')
8
11-2 水蒸气热力性质表和图
B
A
s
10
2、水蒸气热力性质线图（h - s图）
工程热力学
11
2、水蒸气热力性质线图（h - s图）
工程热力学
C为临界点，BC为饱和水线，AC为干饱和水蒸气线 ACB线下面是湿蒸汽区，AC右上方是过热蒸汽区
h
定压线群
p
vT
定温线群
定容线群
C
定干度线群
A
B
s
12
h
p
C
B
工程热力学
vT A
（1）在湿蒸汽区内有定压线、 定温线和等干度线，此区域 内，定压线即为定温线；
3-0：抽汽后剩余的(1-α)kg水在水泵中的绝热加压过程
0-b：抽汽后剩余的(1-α)kg水在回热器中的定压吸热过程 b-0’：回热后重新汇合的1kg水在水泵中的绝热加压过程
h x=0
工程热力学
p2 2 t2
p1 t1
1
x x=1
s
p1 =p2 2 t2
t1
1 x x=1 s 16
三、定温过程 t1 = t2
h
q12
2
Tds
1
T1(s2 s1)
工程热力学WORD版第11篇蒸汽动力循环
第11章蒸汽动力循环一、教案设计教学目标: 使学生熟练掌握水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循环和热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方式和途径。
知识点：朗肯循环、回热循环、再热循环和热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方式和途径重点：分析朗肯循环的分析方式，提高循环循环效率的方式和途径。
难点：回热循环、再热循环和热电循环；提装置循环效率的方式和途径。
教学方式：教学+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论☺问：自己观察过身旁的热力系统的状态转变吗？☺问：你以前明白热力系统的状态转变往往伴随着系统与外界间能量的互换吗？☺问：你明白温度计什么原理吗？温度计测温的理论依据你试探过吗？☺问：用过压力计吗？氧气瓶上压力表读数是瓶中的真实压力吗？☺问：能举出几个具体的强气宇、广延量？热力进程、热力循环？☺问：爆炸进程能以为是准静态进程吗？☺问：你能说出进程量与状态量的区别吗？请具体举例。
☺问：你碰到的哪些现象属于不可逆现象？学时分派：4学时+2讨论二、大体知识热机：将热能转换为机械能的设备叫做热力原动机。
热机的工作循环称为动力循环。
动力循环：可分蒸汽动力循环和气动力循环两大类。
第一节 蒸汽动力大体循环一朗肯循环朗肯循环是最简单的蒸汽动力理想循环，热力发电厂的各类较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改良而取得的。
一、装置与流程蒸汽动力装置：锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等四部份主要设备。
工作原理：p-v 、T-s 和h-s 。
朗肯循环可理想化为：两个定压进程和两个定熵进程。
3’-4-5-1水在蒸汽锅炉中定压加热变成过热水蒸气， 1-2过热水蒸气在汽轮机内定煽膨胀，2-3湿蒸气在凝汽器内定压(也定温)冷却凝结放热， 3-3’凝结水在水泵中的定情紧缩。
二、朗肯循环的能量分析及热效率 取汽轮机为控制体，成立能量方程:3121h h h h --=η三、提高朗肯循环热效率的大体途径 依据：卡诺循环热效率 1．提高平均吸热温度直接方式式提高蒸汽压力和温度。
十一蒸汽动力循环
最有得的措施是在不改变新汽初压力、 初温及乏汽压力的前提下，从改善朗肯 循环本身入手，采取一系列措施，如： 采用所谓“回热”、“再热”等措施， 来提高循环的平均吸热温度。 另外，可以采取“热电联产”措机械功ｗs2＝ｈ4－ｈ3将饱和 水可逆绝热压缩至未饱和水４。
4→５→ 6→ １过程
未饱和水在锅炉内定压加热至干饱和蒸 汽５，然后经过热器定压加热后变为过 热蒸汽１。 此过程中水的总吸热量为ｑ1＝ｈ1－ｈ4。
三．郎肯循环热效率厂、汽耗率 1.循环热效率
q2 wT w p h2 h3 t 1 1 q1 q1 h1 h4
2.汽耗率d=3600/h1-h2
四、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 提高朗肯循环热效率的基本途径是提高工质
的平均吸热温度和降低平均放热温度。 从改变工质参数角度上来讲有： 1提高新汽（即过热蒸汽）的初压力、初温度 以提高平均吸热温度； 2降低乏汽压力以降低平均放热温度； 但分别受到材料耐压耐热性能、汽轮机安全 运行对乏汽干度的要求以及环境冷却水温度 等各方面因素的影响。
一．装置组成及流程 主要由锅炉（含过热器）、汽轮机、 凝汽器及给水泵等设备组成。 工作流程如图所示。工质为水蒸汽。 二．工作原理
其工作原理为：
１→２过程
来自锅炉及过热器的过热水蒸汽１在汽 轮机中可逆绝热膨胀对外输出机械功 ｗs1＝ｈ1－ｈ2 然后变为湿饱和蒸汽（乏汽）２。
２→３过程
乏汽在凝汽器内定压、定温冷却凝结放 热ｑ2＝ｈ2－ｈ3 然后变为饱和水３，冷凝放热量由冷却 水带走。
第十一章 蒸气动力循环
§11-1 水蒸气做为工质的卡诺循环
相同温差间，卡诺循环热效率最大。 一、采用水蒸气的原因 气体为工质，定温加热和放热很难进行； 水蒸气吸热汽化和放热凝结很容易定温进行。 二、不采用卡诺循环原因： 水和汽混合物-湿蒸汽进行绝热压缩很难。
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4 给水泵 蒸汽动力装置
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
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理想化的蒸汽动力装置基本循环 T 是朗肯循环
P1
BOILER
qin
4
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win
1 TURBINE
wout
2 CONDENSER
3 PUMP
qout
6
§11.1 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: 6
锅炉、汽轮机、 凝汽器、 给水泵
联接构成
锅炉
5
汽轮机 1
凝汽器 2
3 冷却水
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：
给水4 绝热压缩 给水泵
凝结水3 定压放热
(P2, h’2)
凝汽器
乏汽2 绝热膨胀
(P2, h2) 汽轮机
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⑵ 朗肯循环的P-v图和h-s图
P-v图
h-s 图
P
45 P 61
s
s
3P
2
h
1
6
P
s
5
2
4
P
s
3
s
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⑶ 蒸汽动力装置为什么不采用卡诺循环
朗肯循环1234561
h2 h2'
P1 P1 1 1 t1 5 6
① P2、t1不变，将初压P1提高
P1'
平均吸热温度 T1 明显提高
5
6
4
3
2 2
t,R会有较显著的提高 对机器的强度要求提高
s 提高初压力的影响
乏汽干度x2会降低
乏汽干度x2不得小于0.86
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热效率与初压的关系
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• 燃烧产物不参与循环，因此蒸汽动力装置可以使 用各种常规的固体、液体、气体燃料及核燃料， 可以利用劣质煤和工业废热，还可以利用太阳能 和地热等能源，这是这类循环的一大优点。
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2
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3
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4
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5
We’ll simplify the power plant
1
t1
新1蒸(P汽1,（t1)—过—热汽进）入状汽态轮；机 时 的 1-2—— 蒸 汽 在 汽 轮 机 中 绝 热
膨胀（定熵）的作功过程； 乏2汽(P（2)湿—蒸—汽从）汽状轮态机；排 出 时 的
4
3
2
s
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) ； 3-4——凝结水在给水泵中绝热压缩（定熵）成为锅炉 给水；
汽轮机输出的
h2 ) (h1
(h4 h4 )
h3
)
技术功
给水泵消耗的
技术功
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⑷ 影响朗肯循环热效率的因素
h1= f (P1,t1)
根据状态参数关系 h2= f (P2)
h'2= f (P2)
不计给水泵消耗的技术功时，朗肯 T 循环热效率t,R受P1、P2、t1控制
t,R
h1 h1
3(2') 8
1 6 72
s
Low thermal efficiency
Compressor and turbine must handle two phase flows
The Carnot cycle is not a suitable model for vapor power cycles because it cannot be approximated in practice.
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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P1
T
1
t1
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蒸汽动力装置朗肯循环的
4
路径：
3
2
朗肯循环
s
给水4
定压加热
饱和水5
定压加热
定压加热 （新蒸汽）
饱和汽6
过热汽1
(P1, h’2) 省煤器
(P1, ts)
水冷壁
(P1, ts)
过热器
(P1, t1)
（重新循环）
平均吸热温度 T1 平均放热温度 T2 朗肯循环1234561的热效率
P1
T 4
1
t1
6
T1
5
ηt
1
T2 T1
同温限的卡诺循环12341
T2 4 3
2
s
q41>q41
12341>1234561
定温吸热过程41难于实现 过热蒸汽不采用卡诺循环
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若以饱和汽为工质实行卡诺循环62356
P1
2湿度太大对汽轮机工作不利 两相压缩过程35难于实现
T
1
t1
6
T1
5
wnet小
若P1较低热效率反而不如朗肯循环
T2 4 3 3 2 2
蒸汽动力装置不采用卡诺循环
s
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蒸汽卡诺循环？
BOILER
qin
4
win
1 TURBINE
T
wout
2
CONDENSER
qout
3 PUMP
5 4
h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 )
技术功
给水泵消耗的
技术功
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水泵消耗的技术功远小于 汽轮机作出的技术功
一般占0.8~1% wt,B=h4−h3≈0
不计给水泵消耗的技术功
P1
T
1
t1
56
4
3
2
h4=h3=h'2
t,R
h1 h1
h2 h2'
s
t,R (h1
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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4——给水（未饱和水）状态(P1) ； T
P1
1
t1
4-5——给水在锅炉省煤器中定压 加热成饱和水 (P1' ts) ；
56
5-6——水在锅炉水冷壁中定压加热 4
成为饱和汽 (P1' ts)；
3
2
6-1——饱和汽在过热器中定压加热 成为新蒸汽 (P1' t1)。
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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
循环的吸热量
5
q1 q4561 h1 h4
循环的放热量
4
3
q2 q23 h2 h3
朗肯循环的热效率
P1
1
t1
6
2 s
t,R
q1 q2 q1
(h1
h4 ) (h2 h3 ) (h1 (h1 h4 ) 汽轮机输出的
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② P1、P2不变，将初温 t1提高 t1' 提高初温的结果相当于在原循环
P1 1 t1
1234561基础上附加循环11221
第十一章 蒸汽动力循环
水蒸气：火力发电、核电 低沸点工质：氨、氟里昂
太阳能、余热、地热发电 动力循环：以获得功为目的
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蒸汽动力循环
• 循环中工质偏离液态较近，时而处于液态，时而 处于气态，因而对蒸汽动力循环的分析必须结合 水蒸气的性质和热力过程。
• 由于水和水蒸气均不能燃烧而只能从外界吸热， 必需配备制备蒸汽的锅炉设备，因而装置的设备 也不同。“外燃动力装置”。