蒸汽动力循环及制冷循环

③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热用户的热量/输入的总 热量。

QL QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环

特点： ① 工质部分供热，部分作功 ② 供热量与乏汽无关 ③ 热电循环效率

QRH QH
QH H 1 H 7
Q RH H 6 H 2 ws 热效率 QH
ws QH QL (1 )(H 3 H 2 ) 1 QH QH H1 H 6
抽气量α取回热器作能量衡算
H 2 H 5 (1 )H 5 H 4
,
H5 H4 H 2, H 4
结论：
（1）减少了工作介质吸热过程的温差（不可逆），由TH-T4
2
锅炉 冷 凝 器
压力下的饱和水，放出的 热量由冷却水带走，达到 状态3，饱和水经水泵升
4
水泵
3
压到P1进入锅炉，在锅炉
吸收热量，使工质变化到 状态1，完成一个循环。
问题在于： （1）湿蒸汽对 汽轮机和水泵有浸蚀 作用，汽轮机带水量 不得超过 10% ，水泵 不能带入蒸汽进泵； （2）绝热可逆 过程实际上难以实现 。 第一个具有 实际意义的蒸汽动力 循环是郎肯循环。
ws H 1 H 2 (1 )H 2 H 3
ws Qh 能量利用参数 QH
4.应用举例

[P140-143
例6-3~6-4] 自看
6.2


节流膨胀与作外功的绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
高压流体经过节流阀后迅速膨胀到低压的过程称为节 流膨胀。 1. 特点：等焓过程 由热力学第一定律：
(3) 汽轮机工作介质的单位产功量
ws H12' H 2' H1 ws H12 H 2 H1
∵
kJ/kg （理想）
WS H1 H 2' s WSR H1 H 2
∴
WS sWSR
(4) 耗功量
水泵中工作介质的单位 kJ/kg
wp H H 4 H 3
由于液态水的不可压缩性，水泵中工作介质耗功量可按下列 式近似计算
w p vdp vp v p 4 p3
(5) 热效率 定义：锅炉中所提供的热量中转化为净功的量 数学式：

ws wp QH
H 2 H1 H 4 H 3 H1 H 4
wp ws ws QH
1 2 H c gZ q ws 2
Q=0（来不及传热）， Ws=0（不做功） 若忽略掉动能、位能的影响 ∴ΔH=0 对于 H=f （ T ， P ） 之发生变化 ∵ P 发生变化 ∴ T 也随
2. 微分节流效应（焦汤效应）
（1） 定义式 流体节流时，由于压力变化而引起的温度变化， 称为微分节流效应 数学式：
水泵中进行
锅炉进行，
水在锅炉中恒压加热。
3. 郎肯循环过程的热力学计算
(1) 工作介质在锅炉中吸热量
QH H 41 H1 H 4
(2) 工作介质在冷凝器中排放的热量
kJ/kg
QL H 2'3 H 3 H 2'
kJ/kg （理想）
QL H 23 H 3 H 2
6.1

蒸汽动力循环
一. 蒸汽动力循环为正向卡诺循环 二. 蒸汽动力循环
1. 工作原理及T-S图 蒸汽动力循环的主要设备有： 透平机（汽轮机）
冷凝器
水泵 锅炉、过热器等组成 工作介质一般为水
1
气 轮 机
P1T1的高压高温蒸汽进入 气轮机等熵膨胀到状态2，
同时对外做功，2点状态
为乏汽从汽轮机流出后进 入冷凝器，乏汽在冷凝器 中放出汽化潜热而变为该
4.
应用举例
[P135-138 例6-1~6-2]自看

例6-2
插图
1
t=320 ℃ 核 反 应 堆
汽轮机
T P1=7MPa t1=360 ℃ 1
锅 炉 4
2
或 2’ 冷 凝 器
4 3 2 2’ P2=0.008MPa S
3
一. 提高郎肯循环热效率的措施
ws TL 1 对wenku.baidu.com诺循环： c QH TH
减少到TH-T6 （2）热效率提高，但设备成本提高。
3. 热电循环


分为两种： （1）
特点： ① 冷凝器中冷却工质的介质为热用户的介质（不一定是冷 却水）冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用；
背压式汽轮机联合供电供热循环

② 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高 , 大于 大气压力；
（5）工作介质吸热过程不同
水
定压升温 沸点定温定压汽化 饱和蒸汽定压升温 过热蒸汽
1—2’ 机 1 2’—3 冷凝器进行 对应于汽轮
T
， 在 冷凝 器里 冷 却水 把 4 3 2 2’ 工 作 介质 的热 量 带走 使 其由气体转变为液体。
3 —4
S 4 —1
T-S图
T
T吸 T放
4
3
QH
1
Ws 2
QL
S
2.
郎肯循环
卡诺循环：湿蒸汽
郎肯循环也是由四个步骤组成，与卡诺循环不同表现在 （1）工质进汽轮机状态不同
郎肯循环：干蒸汽
（2）膨胀过程不同 （3）工质出冷凝器状态不同 （4）压缩过程不同 卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程 卡诺循环：气液共存 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 略掉工作介质水的摩擦与散热，可 简化为可逆过程。 卡诺循环：等温过程 郎肯循环：不可逆吸热过程， 沿着等压线变化
w w w w Q Q Q
s SH SL H RH
再热循环的热效率
p
wSH wSL QH QRH
3
p2
p3
1
4 5
2 QR
H
3
wsh+wsL 4
S 结论： （1）η 提高 （2）乏汽湿含量减少，干度增加。
2.回热循环
回热循环的热效率：

ws w p QH
对郎肯循环：
要使η↑： (1) H2↓，降低压力P2（汽轮机出口蒸汽压力） (2) H1↑，提高汽轮机进口蒸汽的压力或温度 (3) 使吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效率
ws H1 H 2 H1 H 2 QH H1 H 4 H1 H 3
1.再热循环
T 1 8 7 6 2 P1