工程热力学第三版电子教案第10章

第10章动力循环及制冷循环

10．1本章基本要求 (101)

10．2 例题 (101)

10．3 思考及练习题 (107)

10．4自测题 (110)

10．1本章基本要求

1．熟练掌握水蒸气朗肯循环、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。

2．熟练空气和蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。

3．了解吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵的原理。

10．2 例题

例1：某朗肯循环的蒸汽参数取为1t =550C 0

，1p =30bar ，2p =0.05bar 。试计算1) 水泵所消耗的功量，2) 汽轮机作功量, 3) 汽轮机出口蒸汽干度, 4) 循环净功， 5) 循环热效率。

解：根据蒸汽表或图查得1、2、3、4各状态点的焓、熵值：

1h =3568.6KJ/kg 1s =7.3752kJ/kgK 2h =2236kJ/kg 2s =7.3752kJ/kgK

3h =137.8kJ /kg 3s =0.4762kJ/kgK 4h =140.9kJ/kg

则 1) 水泵所消耗的功量为

34h h w p -==140.9-137.78=3.1kJ/kg

2) 汽轮机作功量

21h h w t -==3568.6-2236=1332.6kJ/kg

3) 汽轮机出口蒸汽干度

2p =0.05bar 时的'2s =0.4762kJ/kgK "2s =8.3952kJ/kgK. 则 =--='

2

"2'

2

2s s s s x 0.87 或查h-s 图可得 x =0.87. 4) 循环净功

p T w w w -=0=1332.6-3.1=1329.5kJ/kg 5) 循环热效率

411h h q -= =3568.6-140.9=3427.7KJ/kg

故 1

q w T =

η =0.39=39% （i ）p 3a =6.867bar ，t 3a =490℃ 水泵的功8.0)(12÷-=p p v w a p =0.001(686.7-9.81)÷0.8=0.846kJ/kg

w net =923.57-0.846=922.72kJ/kg

(ii) p 3b =58.86 bar ，t 3b =490℃ 水泵的功8.0)(12÷-=p p v w b p

=0.001(5886-9.81)÷0.8=7.34 kJ/kg

w net =1057.5-7.34=1050.16 kJ/kg

在状态点3的压力p 3=68.67bar ，温度t 3=400℃。

从水蒸汽表查得h 3=3157.26kJ/kg ·K ，s 3=6.455kJ/kg ·K ，v 3=0.04084m 3

/kg 。 从点3等熵膨胀至43，p 4=9.81bar ，从h-s 图查得h 4s =2713.05kJ/kg 。

在点5的压力p 5=9.81bar ，温度t s =400℃，从水蒸汽表查得h 5=3263.61kJ/kg,

v 5=0.3126m 3/kg 。从点5等熵膨胀至6s ，6s 点的压力p 6s =0.0981bar ，从h-s 图查得h 6s =2369.76kJ/kg 。在状态点1，压力p 1=0.0981bar ，液体的焓h 1=190.29kJ/kg ，液

体的比容v 1=0.001m 3

/kg 。 （1）高压汽轮机输出的等熵功；

w t(h)=h 3-h 4s =3157.26-2713.05=444.21 kJ/kg

低压汽轮机的输出功：

w t(L)=h s -h 6s =3263.61-2369.76=893.88 kJ/kg

(2)假设液体的比容保持常数，给水泵的等熵压缩功为：

w p =v (p 2s -p 1)=0.001(6867-9.81)=6.857kJ/kg

(3)循环的热效率：

%

9.37379.056

.5501.2960857

.688.89321.444)()()

()()(4533126543==+-+=

-+----+-=

ηs s s s s th h h h h h h h h h h

（4）蒸汽耗率70.222

.13313600

3600===

net w kg/kW ·h 4点的状态参数p 4=37.278bar ，t 4=400℃，从水蒸汽表查得h 4=3215.46kJ/kg 。显然，由于汽轮机背压p 2的提高使背压式蒸汽发电厂的循环热效率低于凝汽式蒸汽发电厂的循环热效率。但从能量利用的角度来看，背压循环的“能量利用系数”K 又比凝汽

图10.1 朗肯循环的T-s 图

图10.2 理想再热循环的T-s 图

循环高。

工质从热源得到的能量

已被利用的能量

=

K

凝汽循环

409.01

==

q w

K 背压循环（理想情况下）

11

2

=-=

q q w K 实际上由于各种热损失和电、热负荷之间的不协调，一般K=0.7左右。

例3：某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p 1=13.5bar ，t 1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p 2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t 0=20℃,试求：（1）汽轮机的实

解参数：

h 122=''=h h 2

2=''=s s .1732

=''h .02

=''s h h .1732

2=+'=''(1)2''x