化工热力学-第六章-蒸汽动力循环与制冷循环讲课稿
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化工热力学制冷
W S H 2 H 1K K J 1 g
第16页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷机所消耗的理论功率 N T G W S KW
制冷系数
q0 H1 H4 WS H2 H1
Ø 制冷剂的选择：
蒸发潜热要大；蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大 于大气压力，常温下冷凝压力要低；较高的临界温度和 较低的凝固温度；较强的化学稳定性。
蒸气压缩制冷
吸收制冷 消耗内能型
蒸汽喷射制冷
第7页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷，即根据热力学第二定律的原理，消耗功 把热量自低温物体移向高温物体并保持低温的过 程。工程上习惯把TL>173K称为普通冷冻简称普 冷，把TL<173K称为深度冷冻简称深冷。
第8页，本讲稿共56页
第34页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 深冷与普冷是有区别的。主要表现在： 普冷：两个封闭式循环，制冷循环与被冷物 系是两种物质，是封闭循环。 深冷：制冷循环与分离、液化物质是同一 种物
质，且是不封闭循环
第35页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） Ø ⑵热力学计算（以处理1Kg气体为基准） 林德循环的基本计算主要是液化量、耗功量和制冷量 。 ①气体液化量（液化率）x 定义：液化率就是1Kg被处理的气体所能产生的液体 Kg数
第11页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
TH
3
2
TL
4
1
0
S4
S1
第12页，本讲稿共56页
第16页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷机所消耗的理论功率 N T G W S KW
制冷系数
q0 H1 H4 WS H2 H1
Ø 制冷剂的选择：
蒸发潜热要大；蒸发压力要低且相应的饱和蒸汽压大 于大气压力，常温下冷凝压力要低；较高的临界温度和 较低的凝固温度；较强的化学稳定性。
蒸气压缩制冷
吸收制冷 消耗内能型
蒸汽喷射制冷
第7页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
制冷，即根据热力学第二定律的原理，消耗功 把热量自低温物体移向高温物体并保持低温的过 程。工程上习惯把TL>173K称为普通冷冻简称普 冷，把TL<173K称为深度冷冻简称深冷。
第8页，本讲稿共56页
第34页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） 深冷与普冷是有区别的。主要表现在： 普冷：两个封闭式循环，制冷循环与被冷物 系是两种物质，是封闭循环。 深冷：制冷循环与分离、液化物质是同一 种物
质，且是不封闭循环
第35页，本讲稿共56页
6.5 深度冷冻循环
林德循环（LindeCycle） Ø ⑵热力学计算（以处理1Kg气体为基准） 林德循环的基本计算主要是液化量、耗功量和制冷量 。 ①气体液化量（液化率）x 定义：液化率就是1Kg被处理的气体所能产生的液体 Kg数
第11页，本讲稿共56页
6.4制冷循环
6.4.1 蒸汽压缩制冷循环
TH
3
2
TL
4
1
0
S4
S1
第12页，本讲稿共56页
化工热力学61动力循环1
状态点4： 0.005MPa 2’-4为等熵过程
H7=2561KJ· Kg-1 H5=138KJ· Kg-1 S2’=S4=7.898KJ· Kg-1· K-1 S7=8.394KJ· Kg-1· K-1 S5=0.476KJ· Kg-1· K-1
状态点4为低压下的湿蒸汽，根据熵平衡式
6.1 蒸汽动力循环
QH
Ⅱ
Ⅰ
2
锅炉
4’
2 ’
6’
3
α
4’
水预热器
1’ 6’
P2
1 6 0 S1
泵
WP2
6
5 S S4
7
泵 1 开式回热预热器 WP1
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
4. 采用回热循环
过程的热效率或称热利用系数
H
或
4
H 4 1 H 4 H 5 H 4 H 6 H 4 H1
P1
2
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
（5）循环过程中工质作出的净功
P
W N W SR W P H 5 H 4 H 1 H 6 H 4 H 1 H 5 H 6
相当于面积1234S4S11-面积 56S1S45=面积1234561。 （6）循环过程的热效率
4）了解热-电装置的节能原理，背压式透平和 凝气式透平的使用。 5）熟悉等熵膨胀和节流膨胀的原理及同异。 6）了解深冷液化分离装置的方法原理。
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 制冷循环 6.3 气体的压缩 6.4 膨胀过程 6.5 深度冷冻循环
6.1 蒸汽动力循环
H7=2561KJ· Kg-1 H5=138KJ· Kg-1 S2’=S4=7.898KJ· Kg-1· K-1 S7=8.394KJ· Kg-1· K-1 S5=0.476KJ· Kg-1· K-1
状态点4为低压下的湿蒸汽，根据熵平衡式
6.1 蒸汽动力循环
QH
Ⅱ
Ⅰ
2
锅炉
4’
2 ’
6’
3
α
4’
水预热器
1’ 6’
P2
1 6 0 S1
泵
WP2
6
5 S S4
7
泵 1 开式回热预热器 WP1
6.1 蒸汽动力循环
6.1.3 提高郎肯循环热效率的措施
4. 采用回热循环
过程的热效率或称热利用系数
H
或
4
H 4 1 H 4 H 5 H 4 H 6 H 4 H1
P1
2
6.1 蒸汽动力循环
6.1.1 理想郎肯循环
（5）循环过程中工质作出的净功
P
W N W SR W P H 5 H 4 H 1 H 6 H 4 H 1 H 5 H 6
相当于面积1234S4S11-面积 56S1S45=面积1234561。 （6）循环过程的热效率
4）了解热-电装置的节能原理，背压式透平和 凝气式透平的使用。 5）熟悉等熵膨胀和节流膨胀的原理及同异。 6）了解深冷液化分离装置的方法原理。
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 制冷循环 6.3 气体的压缩 6.4 膨胀过程 6.5 深度冷冻循环
6.1 蒸汽动力循环
华科热力学蒸汽动力装置循环讲课文档
16.5
550,535
20万， 30万，
60万
25
⑸ 汽轮机的相对内效率和汽耗率
实际的汽轮机内部过程是不可逆的
①汽轮机的相对内效率（定熵效率）
T
h1 h2 h1 h2s
②汽耗率Steam Rate (d)
装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
The mass of steam used to perform a unit of work.
• 燃烧产物不参与循环，因此蒸汽动力装置可以使用各 种常规的固体、液体、气体燃料及核燃料，可以利用 劣质煤和工业废热，还可以利用太阳能和地热等能源 ，这是这类循环的一大优点。
20222//11//1100
2
第二页，共53页。
20222//11//1100
3
第三页，共53页。
20222//11//1100
低参数
汽轮机进 汽压力
（MPa）
汽轮机进 汽温度 （℃）
发电机功 率 （P/ kW）
20222//11//1100
第二十五页，共53页。
1.3
340
1500 ～
3000
中参数
3.5
435 6000
～ 25000
高参数 9
535 5~10
万
超高参数 13.5
550,535 12.5万,20
万
亚临界参 数
蒸汽参数对循环热效率的影响归纳(续)
• 3. 尽管采用较高的蒸汽参数，但由于水蒸汽性质的限 制，循环吸热平均温度仍然不高，故对蒸汽动力循环 的改进主要集中于对吸热过程的改进，即采用种种提 高吸热平均温度的措施。
2022/11//1100
24
第二十四页，共53页。
550,535
20万， 30万，
60万
25
⑸ 汽轮机的相对内效率和汽耗率
实际的汽轮机内部过程是不可逆的
①汽轮机的相对内效率（定熵效率）
T
h1 h2 h1 h2s
②汽耗率Steam Rate (d)
装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
The mass of steam used to perform a unit of work.
• 燃烧产物不参与循环，因此蒸汽动力装置可以使用各 种常规的固体、液体、气体燃料及核燃料，可以利用 劣质煤和工业废热，还可以利用太阳能和地热等能源 ，这是这类循环的一大优点。
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第二页，共53页。
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低参数
汽轮机进 汽压力
（MPa）
汽轮机进 汽温度 （℃）
发电机功 率 （P/ kW）
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第二十五页，共53页。
1.3
340
1500 ～
3000
中参数
3.5
435 6000
～ 25000
高参数 9
535 5~10
万
超高参数 13.5
550,535 12.5万,20
万
亚临界参 数
蒸汽参数对循环热效率的影响归纳(续)
• 3. 尽管采用较高的蒸汽参数，但由于水蒸汽性质的限 制，循环吸热平均温度仍然不高，故对蒸汽动力循环 的改进主要集中于对吸热过程的改进，即采用种种提 高吸热平均温度的措施。
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化工热力学 蒸汽动力循环与制冷循环
31
(2) T-S图法
TH T2 T1
T 等H线 T1
P1 P2
T2
S (3) 利用经验公式估算
对于空气，当压力变化不太大时，不考虑温度的
影响，可直接按下式近似估算：
TH 0.29( p2
p1
)
273 T1
2
式中：压力单位为大气压atm，温度单位为热力学温度开尔文。
对于不同的流体，其表达式不同。
图读取ΔTS
T2
P1 P2
S 37
④ 用等焓节流效应计算
s
J
V Cp
Ts
p2
J dp
p1
V p2 dp
C p1 p
若Cp=const
1 p2
Ts
TH
Cp
V dp
p1
38
2.不可逆对外做功的绝热膨胀
对活塞式膨胀机
➢ 当t<30℃
ηs=0.65
➢ 当t>30℃ ηs=0.7～0.75
T 1
3
卡诺循环产功 很大，但难于实现， 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 循环是朗肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
4
2. 郎肯循环
dH H dT H dP T P P T
dH 0
H
T P T
P H
H
T P
25
H T
P
Cp
第6章 蒸汽动力装置循环(中文课件)
将在汽轮机中做了部分功的蒸汽从汽轮机中抽出来，
用以加热进入锅炉前的给水，这样不仅避免抽汽的冷源
损失，锅炉的给水温度也同时提高。
2. 回热装置系统图及T-s图
郭煜《工程热力学与传热学 》
过热器 6
锅炉
10
1 kg 1
7 kg 冷
凝 器
发 电 机 (1- ) kg 2
3 冷却水
9 给水泵
回热
4
凝结水泵
工程热力学与传热学
工程热力学 第六章 动力装置循环
郭煜 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院
郭煜《工程热力学与传热学 》
第六章 动力装置循环
内容要求
掌握蒸汽动力装置的理想循环—朗肯循环 掌握再热循环，回热循环 了解活塞式内燃机循环 了解燃气轮机装置的理想循环
郭煜《工程热力学与传热学 》
的经济性，寻求提高经济性的方法和途径。
方法和步骤 （1）首先：把实际问题抽象为可逆理论循环。分析找出
热效率及提高该循环热效率的可能措施，以指导实际循 环的改善。 （2）然后：分析实际循环与理论循环的偏离程度。找出 实际损失的部位，大小，原因，及改进措施。
郭煜《工程热力学与传热学 》
6-1 蒸汽动力装置循环
T
及汽轮机出口干度。 1
汽耗率：
56
蒸汽动力装置输出１kＷ.h
4
（3600kJ）功量所消耗的蒸汽量。 3
2
0
s
朗肯循环T–s图
例题
郭煜《工程热力学与传热学 》
3. 与上题相同，蒸汽进入汽轮机的压力P1=13.5MPa，
初温度t1=550ºC，乏气压力为0.004MPa。当蒸汽在
汽轮机中膨胀至３MPa时，再加热到 t1，形成一次再热
化工热力学第六章 蒸汽动力循环与制冷循环
WS=(1-)(H3- H2)+(H2-H1)
6.1 蒸汽动力循环
ws 热效率 QH ws Qh 能量利用参数 QH
6 蒸汽动力循环与制冷循环
6.1 蒸汽动力循环 6.2 膨胀过程 6.3 制冷循环
6.2 膨胀过程
膨胀过程在实际当中经常遇到，如：高压流 体流经喷嘴、汽轮机、膨胀器及节流阀等 设备或装置所经历的过程，都是膨胀过程。 下面讨论膨胀过程的热力学现象。着重讨 论工业上经常遇到的节流膨胀和绝热膨胀 过程及其所产生的温度效应
⑵H1升高，因为水不可压缩耗功很少，一般 可忽略不计，但H1增加，必须使P1、t1增加， P1太大会使设计的强度出现问题，从而使制 造成本增加，提高效率的收益，并不一定 能弥补成本提高的花费。
6.1 蒸汽动力循环
卡诺循环要求等温吸热和等温放热以及等 熵膨胀和等熵压缩。在朗肯循环中，等温 放热、等熵膨胀和等熵压缩这三各过程基 本上能够与卡诺循环相符合，差别最大的 过程是吸热过程。现在主要问题是如何能 使吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效 率。显然改造不等温吸热是提高热效率的 关键，由此提出了蒸汽的再热循环和回热 循环。
6.1 蒸汽动力循环
1）蒸汽动力循环与正向卡诺循环 2）蒸汽动力循环工作原理及T-S图 3）朗肯循环 4）提高朗肯循环热效率的措施 5）应用举例
6.1 蒸汽动力循环
4）提高朗肯循环热效率的措施
要提高朗肯循环的热效率，首先必须找出影响热 效率的主要因素，从热效率的定义来看
对卡诺循环 对朗肯循环
ws TL c 1 QH TH
H ( )T P H ( )p T
H ( ) P CP T
6.2 膨胀过程
H ( )T T J ( ) H P P CP
化工热力学6Chapter6蒸汽动力循环与制冷循环(New)
度下降,故压力一般不单独提高,通常乏汽干度≮88%,为安全起见,最好为饱 和蒸汽。
3.分析举例
Chapter 6.蒸汽动力循环与制冷循环 §6.1蒸汽动力循环
五、提高Rankine循环热效率的主要措施 (一)提高蒸汽的初参数即温度和压力 (二)提高冷凝器效率和尽可能降低冷却水的温度以便尽可能降低 乏汽压力 1.原理 （1）提高冷凝器效率目的是缩小工质与冷却水之间的传热温差 即缩小了传热推动力； （2）降低冷却水的温度的目的是在传热推动力不变的情况下降 低乏汽压力 2.限制 （1）冷凝器效率提高受冷凝器传热面积的限制即冷凝器投资的 限制； （2）冷却水的温度的降低受季节和地理位置的限制 (三)利用其它低温余热预热锅炉给水即提高锅炉进口的水温 原理：缩小工质在锅炉中与燃气之间的传热温差
6．汽耗率 SSC=m/N=60103/(2.045410466.87)=2.943 kg/(kWh)
10
1．例5-8 1.57MPa、484℃的过热水蒸气推动透平机作功，并在 0.0687MPa下排出。此透平机既不可逆也不绝热，输出的轴 功相当于可逆绝热膨胀功的85%。由于隔热不好，每kg蒸汽 有7.12kJ的热量散失于20℃的环境。此过程的理想功、损失 功和热力学效率。
四、计算举例
例 题 6-1(P135~137) 某 蒸 汽 动 力 循 环 按 朗 肯 循 环 工 作 , 锅 炉 压 力 为 4MPa, 产 生 440℃的过热蒸汽,乏汽压力为4kPa,蒸汽流量60吨/时，试按理想朗肯循环计 算①乏汽的干度;②汽轮机的理论功率;③水在锅炉中吸收的热;④水泵的理论 功率;⑤乏汽在冷凝器中放出的热;⑥循环的热效率;⑦循环的汽耗率。
NTid=m(h1h2)/3600=60103(3307.12079.87)/3600=2.0454104 kW 4．泵功率 NP=m(h4h3)/3600=60103(125.472121.46)/3600=66.87 kW
3.分析举例
Chapter 6.蒸汽动力循环与制冷循环 §6.1蒸汽动力循环
五、提高Rankine循环热效率的主要措施 (一)提高蒸汽的初参数即温度和压力 (二)提高冷凝器效率和尽可能降低冷却水的温度以便尽可能降低 乏汽压力 1.原理 （1）提高冷凝器效率目的是缩小工质与冷却水之间的传热温差 即缩小了传热推动力； （2）降低冷却水的温度的目的是在传热推动力不变的情况下降 低乏汽压力 2.限制 （1）冷凝器效率提高受冷凝器传热面积的限制即冷凝器投资的 限制； （2）冷却水的温度的降低受季节和地理位置的限制 (三)利用其它低温余热预热锅炉给水即提高锅炉进口的水温 原理：缩小工质在锅炉中与燃气之间的传热温差
6．汽耗率 SSC=m/N=60103/(2.045410466.87)=2.943 kg/(kWh)
10
1．例5-8 1.57MPa、484℃的过热水蒸气推动透平机作功，并在 0.0687MPa下排出。此透平机既不可逆也不绝热，输出的轴 功相当于可逆绝热膨胀功的85%。由于隔热不好，每kg蒸汽 有7.12kJ的热量散失于20℃的环境。此过程的理想功、损失 功和热力学效率。
四、计算举例
例 题 6-1(P135~137) 某 蒸 汽 动 力 循 环 按 朗 肯 循 环 工 作 , 锅 炉 压 力 为 4MPa, 产 生 440℃的过热蒸汽,乏汽压力为4kPa,蒸汽流量60吨/时，试按理想朗肯循环计 算①乏汽的干度;②汽轮机的理论功率;③水在锅炉中吸收的热;④水泵的理论 功率;⑤乏汽在冷凝器中放出的热;⑥循环的热效率;⑦循环的汽耗率。
NTid=m(h1h2)/3600=60103(3307.12079.87)/3600=2.0454104 kW 4．泵功率 NP=m(h4h3)/3600=60103(125.472121.46)/3600=66.87 kW
化工热力学蒸汽动力循环讲课文档
锅炉
Ws，pump
4
冷凝器
QL
2
透
Ws，tur
平
3
7.3.1 Rankine循环及其热力学效率
郎肯循环
理想郎肯循环 非理想郎肯循环
区别在于：
压缩与膨胀过程的可逆 与否。
1）理想郎肯循环工作原理： 它与卡诺循环的主要区别：
第4页，共36页。
A）加热步骤1-2不是可逆的，水在汽化后继续加热， 使之成为过热蒸汽，这样在进入透平膨胀后不 致产生过多的饱和水，并可以提高做功能力。
PL TL L
PL TL g
第34页，共36页。
P H TH g
2）精馏塔开式热泵A型：以乙烯为例，塔顶流出为乙烯，而制热循 环中的介质也是乙烯，即是同一物料将它们沟通起来。
乙烯 PL TL L
P L TL g 压缩机
第35页，共36页。
P H TH g
精馏塔开式热泵A型
3）精馏塔开式热泵B型，以乙烯精馏塔为例，塔釜出料为乙 烷，制热循环工质采用乙 烷，将塔底再沸器与塔顶冷凝器结 合。
第27页，共36页。
工作蒸汽 锅炉供给的 压力较高的 水蒸汽
第28页，共36页。
拉瓦尔喷管:绝热膨胀
压力升高到 冷凝压力
不断从蒸发器中抽汽
蒸发器
T
T
H
T LA
Q
H
3
4
Q0
P
2P
2
1
1 S
7.4.5提高制冷效率：
1）采用多级制冷
T
TH TL
A
QH
P3 P2
4
P1
6
5
2
3 1
Q0
S
第29页，共36页。
Ws，pump
4
冷凝器
QL
2
透
Ws，tur
平
3
7.3.1 Rankine循环及其热力学效率
郎肯循环
理想郎肯循环 非理想郎肯循环
区别在于：
压缩与膨胀过程的可逆 与否。
1）理想郎肯循环工作原理： 它与卡诺循环的主要区别：
第4页，共36页。
A）加热步骤1-2不是可逆的，水在汽化后继续加热， 使之成为过热蒸汽，这样在进入透平膨胀后不 致产生过多的饱和水，并可以提高做功能力。
PL TL L
PL TL g
第34页，共36页。
P H TH g
2）精馏塔开式热泵A型：以乙烯为例，塔顶流出为乙烯，而制热循 环中的介质也是乙烯，即是同一物料将它们沟通起来。
乙烯 PL TL L
P L TL g 压缩机
第35页，共36页。
P H TH g
精馏塔开式热泵A型
3）精馏塔开式热泵B型，以乙烯精馏塔为例，塔釜出料为乙 烷，制热循环工质采用乙 烷，将塔底再沸器与塔顶冷凝器结 合。
第27页，共36页。
工作蒸汽 锅炉供给的 压力较高的 水蒸汽
第28页，共36页。
拉瓦尔喷管:绝热膨胀
压力升高到 冷凝压力
不断从蒸发器中抽汽
蒸发器
T
T
H
T LA
Q
H
3
4
Q0
P
2P
2
1
1 S
7.4.5提高制冷效率：
1）采用多级制冷
T
TH TL
A
QH
P3 P2
4
P1
6
5
2
3 1
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S
第29页，共36页。
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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
卡诺循环：湿蒸汽 郎肯循环：干蒸汽
（2）膨胀过程不同
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程
（3）工质出冷凝器状态不同 （4）压缩过程不同
（5）工作介质吸热过程不同
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。
w s H 1 H 7 (1 ) H 7 H 2
S
热效率 w s QH
能量利用参数
w s Q RH QH
20
4.应用举例
[P140-143 例6-3~6-4]例6-3自看 例6-4某化工厂采用如下的蒸汽动力装置以同时提供动力和热能。
定义：锅炉中所提供的热量中转化为净功的量
数学式： (ws wp) H1 H2H3 H4
QH
H1 H4
wp ws
ws
QH
8
4. 应用举例
[P135-138 例6-1～6-2]例6-1自看
例6-2 某核动力循环如图所示，锅炉从温度为320℃ 的核反应堆 吸入热量Q1产生压力为7MPa、温度为360 ℃ 的过热蒸汽（点1）， 过热蒸汽经汽轮机膨胀做功后于0.008MPa压力下排出（点2），乏 气在冷凝器中向环境温度 t0=20 ℃ 下进行定压放热变为饱和水 （点3），然后经泵返回锅炉（点4）完成循环，已知汽轮机的额 定功率为15104 kW,汽轮机作不可逆的绝热膨胀,其等熵效率为 0.75,而水泵可认为作可逆绝热压缩,试求:
w s H 12 H 2H 1 （理想）
∵
s
WS H1H2' WSR H1H2
∴ WS sWSR
7
(4) 水泵中工作介质的单位耗功量
wpHH4H3
kJ/kg
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 P P 3 4 V V d p p V p 4 p 3
(5) 热效率
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
Q H H 41 H 1H 4 kJ/kg
(2) 工作介质在冷凝器中排放的热量
Q L H 2'3H 3H 2' kJ/kg Q L H 23 H 3H 2 （理想）
(3) 汽轮机工作介质的单位产功量
w s H 1'2 H 2 ' H 1 kJ/kg
–① 工质部分供热，部分作功 –② 供热量与乏汽无关
18
1
锅 炉
α -αh
6
P’ 7 α
热 用 户
αh
2 冷 凝 器
3
5 水泵 加热器
4
水泵
T
1
6α 5
7
4
1-α
3
2
S
19
③ 热电循环效率 T
QRH
QH
6α 5
1 7
QH H1 H 6
Q RH h H 7 H 5
4
1-α
3
2
却水）冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用； 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； 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
16
1 T
汽轮机
qH
锅 炉
4
WS
2
4
QL
3
3
1
2 S
17
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环 特点：
T
8 7 6
1 P1 3 p2
2 p3
45
S
1
2
wsh+wsL 34
QR
H
结论： （1）η提高
（2）乏汽湿含量减少，干度增加。
13
2.回热循环 1
1kg
T
αkg
(1-α)kg
1
2’
2
水
6
αkg
2’
5
(1-α)kg
6
3
4
3
2
5
4
S
14
回热循环的热效率：
w sw pQ HQ L1(1)H (3H 2)
卡诺循环：等温过程
郎肯循环：不可逆吸热过程，沿 5 着等压线变化
1—2’ 对应于汽轮 T
机
1
2’—3 冷凝器进行
，在冷凝器里冷却水把工
4
作介质的热量带走使其由
3
2 2’
气体转变为液体。 3—4 水泵中进行
S
4—1 锅炉进行，
水 定 压 沸 升 温 定 点 温 定 饱 压汽 和 水 在化 定 锅炉 蒸 压 中 恒过 压升 加汽 热温 。热 6
Q H Q H
H 1H 6
抽气量α取回热器作能量衡算
H2H5(1)H5 H4
H5 H4
H2 H4
结论：
（1）减少了工作介质吸热过程的温差（不可逆），由TH-T4 减少到TH-T6
（2）热效率提高，但设备成本提高。
15
3. 热电循环
分为两种： （1） 背压式汽轮机联合供电供热循环
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
3
卡诺循环产功 很大，但难于实现， 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 循环是朗肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
4
2. 郎肯循环
c
ws QH
1TL TH
ws H1H2H1H2
QH H1H4 H1H3
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
12
1.再热循环
再热循环的热效率
w sw SH w SL w pw SH w SL Q Q HQ RH Q HQ RH
第六章
蒸汽动力循环与制冷循环
1
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 Nhomakorabea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
2
锅炉
4
1
气 轮 机
2
冷 凝 器
3
水泵
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 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 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。
(1)此动力循环中蒸汽的质量流量; (2)汽轮机出口乏气的湿度; (3)循环的热效率.
9
例6-2 插图
t=320 ℃ 核 反 应 堆
4
1 汽轮机
锅
2 或2’
炉
冷
凝
器
3
T P1=7MPa t1=360 ℃ 1
4
3
2 2’
P2=0.008MPa
S
10
解:
11
一. 提高郎肯循环热效率的措施
对卡诺循环： 对郎肯循环：