工程热力学第十章蒸汽动力装置循环作业

第10章 动力循环

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%

例2：在一理想再热循环中，蒸汽在68.67bar 、400℃下进入高压汽轮机，在膨胀至9.81bar 后，将此蒸汽定压下再热至400℃，然后此蒸汽在

在状态点3的压力p3=68.67bar，温度t3=400℃。

从水蒸汽表查得h3=3157.26kJ/kg·K，s3=6.455kJ/kg·K，v3=0.04084m3/kg。

从点3等熵膨胀至43，p4=9.81bar，从h-s图查得h4s=2713.05kJ/kg。

在点5的压力p5=9.81bar，温度t s=400℃，从水蒸汽表查得h5=3263.61kJ/kg, v5=0.3126m3/kg。从点5等熵膨胀至6s，6s点的压力p6s=0.0981bar，从h-s图查得h6s=2369.76kJ/kg。在状态点1，压力p1=0.0981bar，液体的焓h1=190.29kJ/kg，液体的比容v1=0.001m3/kg。

（1）高压汽轮机输出的等熵功；

w t(h)=h3-h4s=3157.26-2713.05=444.21 kJ/kg

低压汽轮机的输出功：

w t(L)=h s-h6s=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(p2s-p1)=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）汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率；（2）汽轮机的最大有用功量、熵效率；（3）汽轮机的相对内效率和熵效率的比较。

解：先将所研究的循环表示在h-s 图（图10.3）上，然后根据已知参数在水蒸气图表上查出有关参数：

h 1=3194.7kJ/kg s 1=7.2244kJ/(kg ·K)

1.257722

2=''=''='h h h kJ/kg

2=s 2=''h 2

=''s h 2=='

(1)21'（2）汽轮机的最大有用功和熵效率 汽轮机的最大有用功

kg

kJ s T h s T h e e w x x n /1.912)2295.22931.2577()2244.72937.3194()

()(20210131max =⨯--⨯-=---=-=⋅ 汽轮机的熵效率

677.01

.9126

.617max 123===

η⋅n x w w （3）汽轮机的相对内效率和熵效率的比较

计算结果表明，汽轮机的对内效率ri η小于熵效率exo η。因为这两个效率没有直接联系，它们表明汽轮机完善性的依据是不同的。

汽轮机的相对内效率ri η是衡量汽轮机在给定环境中，工质从状态可逆绝热地过渡到状态2所完成的最大有用功量（即两状态熵的差值）利用的程度，即实际作功量与最大有用功量的比值。

2=

''x