动力循环、热效率计算及提高热效率的方法和途径
工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环
第四节 回热循环
一、回热循环的装置系统图和T-S 图 分析朗肯循环，导致平均吸热温度不高的原 因是水的预热过程温度较低，故设法使吸热过程 的预热热量降低，提出了回热循环。 回热是指从汽轮机的适当部位抽出尚未完全 膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽，去回热 加热器中加热低温冷凝水。这部分抽汽未经凝汽 器，因而没有向冷源放热，但是加热了冷凝水， 达到了回热的目的，这种循环称为抽汽回热循环。
b
5
a
6
（4）
A
图8 再热循环的T-S图
二、再热循环工作原理
从图可以看出，再热部分实际上相当于在原来 的郎肯循环1A3561的基础上增加了一个附加的循环 ab2Aa。一般而言，采用再热循环可以提高3%左右的 热效率。
三、再热循环经济性指标的计算
1、热效率
t
w0 q1
(h1 ha ) (hb h2 )
第七章 蒸汽动力循环
本章重点
水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循 环、热电循环的组成、热效率计算及提高 热效率的方法和途径
第一节 朗肯循环
一、水蒸汽的卡诺循环
1、水蒸汽的卡诺循环的组成，如图1 2、水蒸汽的卡诺循环在蒸汽动力装置中不被应用
原因：
T
（1）、T1不高（最高
不超 374 0 C ），T2不低
(h1
h2
)
(hb
h a
)
2、汽耗率
d 3600
3600
w0 (h1 ha ) (hb h2 )
四、再热循环分析
1、采用再热循环后，可明显提高汽轮机排 汽干度，增强了汽轮机工作的安全性； 2、正确选择再热循环，不仅可提高汽轮机 排汽干度，还可明显提高循环热效率； 3、采用再热循环后，可降低汽耗率； 4、因要增设再热管道、阀门等设备，采用 再热循环要增加电厂的投资，故我国规定 单机容量在125MW及以上的机组才采用此循 环。 [例7-2] 注意，再热后，各经济指标的变化
提高火力发电厂热效率的几种方法
提高火力发电厂热效率的几种方法2011级动力工程赵健 201120202507[摘要]节能减排是我国的基本国策，火力发电厂是一次能源的使用大户，火力发电厂的节能对全国能源的节约具有重要的意义。
提高火力发电厂的热效率意味着提高能源的使用效率。
本文试对提高火力发电厂的热效率需要考虑的若干问题作一研讨，为火力发电厂的节能减排提供参考。
[关键词]火力发电厂热效率汽轮机发电机组的常用热经济性指标为热耗率，其含义是汽轮发电机组单位发电量的耗热量。
现代大容量汽轮发电机组的热耗率为7900千焦/千瓦时左右。
提高汽轮机发电机组的热效率，目前主要有以下5个方法：一、提高蒸汽初参数。
上图为火力发电厂的蒸汽朗肯循环T-S图和循环效率的公式。
从图中和公式中可以看出，热源与冷源的温度决定在此温差范围内的任何热机所能具有的最高热效率。
因此,尽可能提高汽轮机动力装置的新蒸汽参数,降低排汽温度，可显著提高该装置的热效率。
现代制造的汽轮机动力装置采用的初蒸汽温度基本上已达到了当前冶金工业技术经济水平所能达到的最高极限值(565℃左右)。
再提高汽温则需要大量使用价格昂贵、加工工艺复杂的奥氏体钢，综合经济效果并非有利。
提高进汽压力也能提高该装置的热效率。
但在一定的进汽温度下，过高的进汽压力会导致排汽湿度增大，不但会加大湿汽损失，而且会加剧低压部分叶片的冲刷腐蚀。
所以现代汽轮机动力装置参数的提高，主要体现在中间再热循环的采用上。
1.蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响；从以上T-S图中可以看出：在极限初压力内，提高蒸汽初压，循环效率提高。
2.蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响；从上图可以看出：蒸汽初压力和终压力不变，蒸汽初温度上升，高温段吸热量增加，平均吸热温度增加，循环效率增加。
二、降低蒸汽终参数；由上图可以看出：降低蒸汽终参数可以提高循环效率。
1.理论极限分析：凝汽器的工作压力是靠冷却水不断带走排汽的放热量而维持，因此排汽温度不可能低于冷却水的进水温度t1。
工程热力学教学大纲
《工程热力学》课程教学大纲一．课程的地位、作用和任务本课程是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是采暖与通风空调专业的主要技术基础课程之一。
本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
通过对本门课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的锻炼。
二．教学内容和教学要求（一．）绪论1．掌握工程热力学的学习任务、学习方法以及应注意的问题。
2．理解能源的组成以及各种能源之间的转换途径。
3．了解几种热能转换装置的工作过程（二．）基本概念1．掌握工程热力学中的一些基本术语和概念：热力系统、平衡状态、准静态过程、可逆过程2．掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等；绝对压力和相对压力的计算；几种温标间的相互换算。
掌握热量和功量过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。
3．理解热力循环的概念，了解正、逆热力循环的工作系数的计算方法。
（三．）理想气体性质1．熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式，应用定值比热计算过程热量。
2．理解比热的物理意义、定压比热与定容比热之间的关系；理解混合气体性质。
3．了解真实比热与平均比热的概念、实际气体状态方程。
（四．）热力学第一定律1．掌握热量、储存能、功的概念；内能、焓的物理意义。
2．熟练应用热力学第一定律解题。
牢固掌握闭口系统的热力学第一定律解析式及开口系统稳定流动能量方程式在不同场合的具体应用以及它们之间的内在联系，也应掌握充气和放气过程的计算。
3．理解膨胀功、轴功、技术功、流动功的联系与区别。
（五．）理想气体热力过程及气体压缩1．掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、t；Δu、Δh、Δs的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v、t-s图上的表示。
混合加热循环热效率公式推导过程
混合加热循环热效率公式推导过程1. 引言嘿，朋友们，今天我们要聊的是一个看似复杂但其实非常有趣的话题——混合加热循环的热效率。
乍一看，可能有些人会觉得“哎呀，这个听上去太难了吧”，但别担心，我会用简单易懂的方式来告诉你这个过程。
就像吃巧克力蛋糕一样，分层而下，慢慢品味。
我们先来理清一下思路，看看热效率到底是个啥玩意儿。
1.1 什么是热效率？热效率，简单来说，就是你能从热源中获取多少有用的能量，剩下的就叫“浪费”。
就好比你去吃火锅，点了满满一桌子菜，结果只吃了几口，剩下的全成了食物浪费，这就是热效率不高。
理想情况下，我们希望能把每一滴热量都转化为动力，干嘛要浪费呢，对吧？1.2 混合加热循环是啥？说到混合加热循环，它其实就是把多种加热方式结合起来，像是一场美味的火锅盛宴，各种食材都有。
我们可以把它想象成把蒸汽和气体轮流用，既能提高效率，还能让能源利用更聪明。
就像把不同的调料搭配在一起，味道才更丰富。
这种循环能让我们在使用能源时，做到事半功倍，真是一举两得！2. 热效率公式推导好啦，接下来我们要进入“公式推导”的环节。
听上去可能有点干，但其实就像拼图一样，把不同的部分组合起来就行了。
咱们慢慢来，别急。
2.1 理论基础首先，我们得知道混合加热循环中的两种主要热源，分别是高温源和低温源。
高温源就像是我们煮水的火锅底料，热腾腾的；低温源则像是那一盘新鲜的生菜，温度没那么高。
为了计算热效率，我们得用到卡诺效率公式，这个公式看似神秘，实际上就跟你做饭时要控制火候一样简单。
2.2 热效率的计算热效率的计算公式可以写成η = (Q_out / Q_in)，其中 Q_out 是我们获取的有用热量，Q_in 是我们输入的总热量。
打个比方，假如你火锅里加了很多食材，但只吃掉了一小部分，那你能想象自己花了多少钱又浪费了多少食材吗？所以，想要提高热效率，我们就得想办法减少浪费，提升有用的输出。
3. 提升热效率的小窍门既然我们已经知道了热效率的基础，接下来就聊聊怎么提升它。
《内燃机学》第4版课后习题答案
《内燃机学》课后习题答案（第4版）第一章概论1-1.内燃机发明对工业进程的影响。
①内燃机的发明，既给传统的动力机械创造了新的动力源，又推动了一大批新兴工业产业（例如交通运输、发电、工程机械等）落地生根，在一定程度解放了生产力，促进了人类工业文明的发展。
②内燃机的发明，带动了包括石油炼制、钢铁、汽车等一大批上下游企业的产生与发展，给国民经济发展创造了新支柱，并推动很多国家走上了工业化道路。
1-2.内燃机燃料和润滑油对内燃机技术进步的影响。
①内燃机的燃料众多，常见的有汽油、柴油、煤油、气体燃料等，不同的燃料物理化学性质不同，对内燃机的要求也不同，根据内燃机的实际工作情况合理选择不同的燃料，不仅可以提高内燃机的动力性、经济性，降低排放，还能带动内燃机新型燃烧技术的发展与完善。
②内燃机内部的摩擦副众多，工作时的摩擦损失不仅会降低内燃机的机械效率，还会加剧零部件的摩擦，降低内燃机寿命。
采用润滑油对关键零部件进行润滑，对于提高内燃机效率、延长寿命极为重要。
1-3.内燃机引进技术消化和吸收存在的问题。
国外内燃机于1901年开始进入中国市场，随后中国的一些工厂开始借鉴仿制，经历了由单缸到双缸，由低速到高速的过程。
新中国成立后，我国通过自主研发、仿制和接受援建，成立了一大批内燃机骨干企业，内燃机工业初具规模。
20世纪60年代，我国的内燃机由仿制转为自主研制生产，由小批量生产转为大批量生产，功率大大提高，并逐渐在农业、发电、船舶等领域得以应用。
20世纪80年代后，内燃机行业进行了一系列调整和改革，技术水平有所提高，很多合资企业出现，新型内燃机的研制受到重视，并逐渐融入了世界内燃机工业体系。
1-4.车用内燃机发展技术分析。
内燃机作为一种热动力装置，发明之初人们更倾向于它的动力性能与热效率，前期的一系列改进与创新也主要围绕效率和动力性能展开，并逐渐对其他方面的性能进行优化。
经历了一个半世纪的发展，在燃烧理论的指导下，通过材料、机械加工、燃料、电控等技术的发展与完善，其动力性、经济性、耐久性等技术指标的强化程度不断提高，满足了绝大部分固定和移动用途的要求，取得了广泛的应用。
热电厂热力过程及效率研究
热电厂热力过程及效率分析第一部分：热力学基础热电厂是以蒸汽为工质的一个热力系统，因此，对热电厂的分析必须建立在热力学定律及理想热力循环的基础上。
一、热力学的基本概念：1．热力系：在分析热力过程或现象时，常从若干物体中取出需要研究的对象，这被取出的研究对象称为热力系。
热力系可以是元件或设备，也可以是系统或空间。
在同一个大的热力系统中，因研究问题的不同所选择的热力系也不同。
以热电厂为例，可以把锅炉、汽轮机或单独一部分蒸汽管道作为一个热力系研究锅炉运行、汽轮机运行或管道损失问题，也可以把锅炉、管道及汽轮机共同作为一个热力系研究发电供汽过程存在的问题。
外界：热力系以外的物质世界统称为外界或环境；边界：热力系与外界的分界面称为边界；因此热力系即为由界面包围的作为研究对象的物体的总和。
按热力系与外界进行物质、能量交换的情况不同，热力系主要有：闭口系：热力系与外界无物质交换；开口系：热力系与外界之间有物资交换，或者说有物质穿过边界。
按热力系绝热系：热力系与外界无热量交换；孤立系：热力系与外界既无能量交换又无物质交换；2.热力过程与热力循环：2.1概念：热力系状态连续变化的过程称为热力过程。
热力系统过程，称为热力循环。
2.2工程中常见的两类热力循环：P热能动力和制冷装置热机的经济性用热效率衡量，等于净功2 2的热量比，η=W/Q43T热力循环WW热能动力装置 制冷装置二、热力学第一定律：1.第一定律的实质：热力学第一定律是能量守恒与能量转换定律在热力学中的具体体现。
热力学第一定律：在任何发生能量传递和转换的热力过程中，传递和转换的能量的总量保持恒定不变。
“永动机是不可能制造成功的”。
2.热力过程的两种能量传递方式：热力系与外界传递能量的方式有两种：作功和传热。
2.1功：力学中功的定义为物体所受的力与沿力的方向所产生的位移之积。
δW=F.dx在热力学中功的定义为：功是物系间相互作用而传递的能量，当系统完成作功时，其对外界的作用可用在外界举起重物的单一效果来代替。
第六章 热 力 循 环
二、朗肯循环热效率
定压吸热过程吸入的热量
q1 h1 h4
wtT h1 h2
1
汽轮机作功(定熵膨胀技术功)： 凝汽器中的定压放热量： h
q2 h2 h3
水泵绝热压缩耗功：
wtp h4 h3
锅炉中的定压吸热量：
4
2
3
s
q1 h1 h4
朗肯循环热效率的计算
水的压缩过程可视为定容压缩过程
wnet 只采用热效率 t 显然不够全面 q1 能量利用系数 ，但未考虑热和电的品位不同
q供热＋wnet 已被利用的能量 K 工质从热源得到的能量 q1
Ex经济学评价
热电联产、集中供热是发展方向，经济环保
6.5压缩空气制冷循环
• 动力循环 —正循环 输入热,通过循环输出功 • 制冷（热泵)循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），从低温 热源取热 • 热泵循环 —逆循环 输入功量（或其他代价），向高温 热用户供热
动力装置效率
例题6－1
6.3 朗肯循环的改进
为了克服朗肯循环的缺点，工程实际做了许多改进，如回 热循环、再热循环等。
一、回热循环
利用汽轮机中的蒸汽预热锅炉给水，称为回热
循环1－7－d－3－4－5－6－1称为回热循环(实际难以实现)。 循环3－4－5－7－d－3称为概括性卡诺循环。 循环5－7－2－e－5为卡诺循环。 回热循环的热效率高于朗肯循环的热效率。
工程热力学第三版电子教案教学大纲 (3)
教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics (Architecture type)总学时数：54讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。
本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。
本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。
主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、 Krle C.Potter Craig W .Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。
本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。
因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。
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动力循环：工质连续不断地将从高温热源取 得的热量的一部分转换成对外的净功
研究目的：合理安排循环，提高热效率
按工质
气体动力循环：内燃机 空气为主的燃气 按理想气体处理
蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 实际气体
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
热机：将热能转换为机械能的 设备。
热机的工作循环称为动力循环。
• 动力循环：蒸汽动力循环
•
燃气动力循环
§10-1 朗肯循环
水蒸气动力循环系统
汽轮机
四个主要装置：
锅
锅炉
炉
发电机
汽轮机
凝汽器
凝汽器 给水泵
给水泵
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
1 汽轮机 12 汽轮机 s 膨胀
锅
23 凝汽器 p 放热
炉
发电机 34 给水泵 s 压缩
t
1
h2 h1
h2' h2'
物理意义： kg工质100%利用 1- kg工质效率未变
1
h1
ha0Βιβλιοθήκη 蒸汽抽汽回热循环的特点•优点 >缺点 提高热效率 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 可兼作除氧器
动力循环、热效率 计算及提高热效率
的方法和途径
本章基本要求
• 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。
本章重点
1。熟悉朗肯循环图示与计算
2、朗肯循环与卡诺循环
3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4、再热、回热原理及计算
动力循环研究目的和分类
• 我国常见机组，10、12.5、20、30万机组， p1>13.5MPa，一次再热 • 超临界机组， t1>600℃，p1>25MPa，二 次再热
蒸汽再热循环的定量计算
吸热量：
T
1a
q1 h1 h4 ha hb
5
6b
放热量：
4
q2 h2 h3
净功（忽略泵功）：
3
2
wnet h1 hb ha h2
郎肯循环功和热的计算
汽轮机作功：
ws,12 h1 h2
凝汽器中的定压放热量： h
q2 h2 h3
1
水泵绝热压缩耗功：
ws,34 h4 h3
4
锅炉中的定压吸热量：
3
q1 h1 h4
2 s
郎肯循环热效率的计算
t
wnet q1
ws,12 ws,34 q1
h 一般很小，
占0.8~1%，
热效率： t,RH
wnet q1
(h1s hb ) (ha h2 ) (h1 h4 ) (ha hb )
蒸汽再热循环实体照片
§10-3 蒸汽回热循环
(regenerative)
1 1kg
抽汽 冷凝水
去凝汽器
a2
表面式回热器
αkg
抽汽
6
3
给水
5
4
(1-α)kg
冷凝水
抽汽式回热
混合式回热器
4
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
3 给水泵
郎肯循环
郎肯循环pv图
p 4
3
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
1
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热 2
v
郎肯循环Ts和hs图
12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热
T
h
1
1
4
4
2
3
2
3
s
s
忽略泵功
t
h1 h1
h2 h3
4 3
1 2
s
朗肯循环与卡诺循环比较
T 4'
9 5
4 3 8 12
1 10
6
11 7 2
对比同温限1234’ • q2相同； • q1卡诺> q1朗肯
• 卡诺> 朗肯； •等温
吸热4’1难实现
对比5678
• 卡诺< 朗肯；
• wnet卡诺< wnet 朗肯
对比9-10-11-12
蒸汽抽汽回热循环
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
2
1 1kg
a2
αkg
6
3
5
4
(1-α)kg
由于T-s图上各点质 量不同，面积不再 直接代表热和功
s 1kg 5
a kg (1- )kg
4
抽汽回热循环的抽汽量计算
T
1 以混合式回热器为例
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
尺寸小
缺点： • 对强度要求高
4'
4 3
• x2' 不利于汽
2' 2
轮机安全。一般 要求出口干度大
s 于0.85~ 0.88
蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响
p1 , p2不变，t1
T
5 4
3
1'
1 6
2 2'
s
优点：
• T1 t
• x2' ，有利于汽机
安全。
缺点： • 对耐热及强度要 求高，目前最高 初温一般在550℃ 左右
3
2
净功：
wRG h1 ha
热效率：
s
1 ha h2
t,RG
h1
ha
1
h1 ha'
ha
h2
为什么抽汽回热热效率提高？
T
1
教材P.256推导
6
1kg kg
t,RGa 1
4 5 (1- )kg
h1 h2'
h2 h2'
1
h1
ha
3
2
t,RG t
简单朗肯循环：
s
• 11点x太小,不利于 汽机强度； • 12-9两 相区难压缩；
s • wnet卡诺小
如何提高朗肯循环的热效率
T
5 4
3
t
h1 h1
h2 h3
1
影响热效率
的参数？
6
p1, t1, p2
2
s
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
5'
5
1' 1 6'
6
优点：
• T1 t
• v2' ，汽轮机出口
•尺v寸2'大汽机出口
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
• T2 t
T
5 4
4' 3 3'
1 6
2
2'
s
缺点：
•受环境温度限制， 现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa， 相应的饱和温度约为 27~ 33℃ ，已接近事 实上可能达到的最低 限度。冬天热效率高
§10-2 蒸汽再热循环(reheat)
2
热一律
ha 1 h4 1 h5
h5 h4
ha h4
a kg
s
1kg
(1- )kg
5
4
忽略泵功
ha' h2'
ha h2'
抽汽回热循环热效率的计算
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
吸热量：
q1,RG h1 h5 h1 ha'
放热量：
q2,RG 1 h2 h2'
T
5 4 3
1a 6b
2 s
1
再 热
4
b 2
a
3
蒸汽再热循环的热效率
T
5 4 3
1a 6b
2
• 再热循环本身不一 定提高循环热效率
• 与再热压力有关
• x2降低,给提高初 压创造了条件，选 取再热压力合适， 一般采用一次再热 可使热效率提高2 s ％～3.5％。
蒸汽再热循环的实践
• 再热压力 pb=pa0.2~0.3p1 • p1<10MPa，一般不采用再热