工程热力学第六版素材第10章 动力循环

第十章 动力循环

1．基本概念

热机：将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机。

动力循环：热机的工作循环称为动力循环。根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。

朗肯循环（Rankine Cycle ）：由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定压冷却过程组成的热力循环，主要工质为水。若使用有机工质，则为有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle ，简称ORC ）

抽汽回热循环：分级抽取汽轮机中的蒸汽加热低温段的水，提高平均吸热温度，从而提高水蒸气动力循环的热效率。

再热循环：为了克服汽轮机尾部蒸汽湿度过大造成的危害，将汽轮机高压段中膨胀到一定压力的蒸汽重新引到锅炉的中间加热器（称为再热器）加热升温，然后再送入汽轮机使之继续膨胀做功。

奥托循环：定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环。理论上，由可逆绝热压缩过程、定容加热过程、可逆绝热膨胀过程、定容冷却过程组成。

狄塞尔（Diesel ）循环：定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化。理论上，由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定容冷却过程组成。

燃气轮机：燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机。燃气轮机装置主要由三部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。

布雷顿（Brayton ）循环：理论上，由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定压冷却过程组成。

2．常用公式

朗肯循环的热效率:

31323112

11s.p s.t 10t )

()('

'----=

-=-==

h h h h h h q q q q w w q w ＝消耗收获η

通常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此33h h ='，于是可简化为

3

12

1t h h h h --=

η

二级回热循环热效率:

()()()()()1616812820

t 1

17

11h h a h h a a h h q h h ωη-+--+---=

=

-

式中 h 1、h 2——汽轮机入口蒸气与乏汽的焓;

h 6、h 8——第一、第二次抽汽的焓；

h 7、h 9——第一、第二次抽汽压力下饱和水的焓； h 3——乏汽压力下凝结水的焓。 再热循环热效率:

()()()()()

131'62'312t 1131'6h h h h h h q q q h h h h η-+----=

=-+- 或

()()()()

161'2'131'6t h h h h h h h h η-+-=

-+-

定容加热循环热效率：

1t,v 11

2211

2111

1111T T T v T v κκηε--=-

=-=-=-⎛⎫

⎪⎝⎭

式中，1

2

v v ε=

称为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的程度。 定压加热循环热效率：

()t.p 1

1

11κκρηκρε

--=-- 混合加热循环热效率：

()()

t,c 1

1

1

111κκλρηελκλρ--=--+- 燃气轮机的理想循环热效率：

t (1)1

1κκ

ηβ-=-

3．重要图表