热力循环比较

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热力学循环的分类与特点分析

热力学循环的分类与特点分析

热力学循环的分类与特点分析热力学循环是能量转换过程中最重要的一种方式,广泛应用于发电、制冷、空调等领域。

根据工作物质的特点和循环过程的性质,热力学循环可以分为理想循环和实际循环。

理想循环是基于一些假设和简化条件建立的,旨在研究系统的基本特性。

最常见的理想循环包括卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环。

卡诺循环是热力学循环中最重要的理论模型之一。

它是通过两个等温过程和两个绝热过程组成的。

卡诺循环的特点是高效率和可逆性。

在卡诺循环中,工作物质在高温热源吸热、进行等温膨胀、在低温热源放热、进行等温压缩的过程中,实现了最大的功输出。

卡诺循环的效率只取决于高温和低温热源的温度差异,与工作物质的性质无关。

斯特林循环是一种基于气体的热力学循环,通过气体的等温膨胀和等温压缩来实现能量转换。

斯特林循环的特点是低效率和可逆性。

斯特林循环的效率取决于气体的热容比和高温、低温热源的温度差异。

相比于卡诺循环,斯特林循环的效率较低,但是由于其结构简单、工作稳定,被广泛应用于小型发电机和制冷设备。

布雷顿循环是一种基于蒸汽的热力学循环,通过蒸汽的汽化、膨胀、冷凝和压缩来实现能量转换。

布雷顿循环的特点是高效率和不可逆性。

布雷顿循环的效率取决于蒸汽锅炉和冷凝器的温度差异,以及蒸汽涡轮机和泵的效率。

布雷顿循环是目前最常用的发电循环,广泛应用于火力发电厂和核电站。

除了理想循环,实际循环也是热力学循环的重要研究对象。

实际循环考虑了各种实际条件和能量损失,更符合真实工程应用。

实际循环包括朗肯循环、卡诺-朗肯循环和布雷顿-朗肯循环等。

朗肯循环是一种基于气体的实际循环,通过气体的等熵膨胀和等熵压缩来实现能量转换。

朗肯循环的特点是中等效率和不可逆性。

朗肯循环的效率取决于气体的热容比和高温、低温热源的温度差异,以及压缩机和涡轮机的效率。

卡诺-朗肯循环是理想循环和实际循环的结合,通过在卡诺循环中引入朗肯循环的等熵过程,来提高循环的效率。

卡诺-朗肯循环的特点是较高的效率和一定程度的可逆性。

热力学知识:热力学中的两大热学循环和三大热学过程

热力学知识:热力学中的两大热学循环和三大热学过程

热力学知识:热力学中的两大热学循环和三大热学过程热力学作为物理学的一个分支,研究的是与能量转换和热流相关的问题,常常用于分析热力学循环和热学过程。

在热力学中,有两大热学循环和三大热学过程,它们对能源转换、环境保护和工业生产等方面都具有很大的影响。

一、两大热学循环热学循环是指在某种工质内进行加热、膨胀、冷却和压缩等过程后,以达到某种特定的目的的一种过程。

当我们讨论热力学循环时,通常指的是两种最常见的热学循环,即卡诺循环和布雷顿循环。

1.卡诺循环卡诺循环是一种被认为是最理想的热力学循环,因为它有最高的效率。

卡诺循环由两种等温过程和两种等熵过程组成。

这种循环通常被用来描述热量机的理论效率,也可以用来与实际的热力学循环进行比较。

卡诺循环的方程可以表示为:效率= 1 - (T2 / T1)其中,T1和T2分别表示循环中的高温和低温。

卡诺循环的主要优点是,如果实际循环可以接近卡诺循环,那么它可以达到很高的效率。

但是,卡诺循环不可逆和理论性质使它不能够应用于实际应用中。

2.布雷顿循环布雷顿循环是一种最常见并且应用最广泛的热力学循环,广泛应用于汽车引擎、电力厂和空调等领域。

布雷顿循环由四个不同的过程组成,包括等压加热、等压膨胀、等温冷却和等温压缩。

布雷顿循环的方程可以表示为:效率= (燃料的高位热值-废气传出热量)/燃料的高位热值二、三大热学过程热学过程是指在恒定的压强和体积下,引入或使系统中的热量流失的过程。

在热力学中,有三种最常见的热学过程,分别是等容过程、等压过程和等温过程。

1.等容过程等容过程(也称为等体积过程)是指在恒定的体积下,将热量引入系统或让系统中的热量流失的过程。

例如,加热密封容器中的气体就可以被认为是一个等容过程,因为容器的体积是不变的。

2.等压过程等压过程(也称为等压加热或等压膨胀过程)是指在恒定的压强下,引入或使系统中的热量流失的过程。

例如,让气体在一个搅拌锅内加热,使气体的内部压强不变,即为等压过程。

热力学循环的分类和工作原理

热力学循环的分类和工作原理

热力学循环的分类和工作原理热力学循环是指通过一系列的热能转换过程,将热能转化为机械能的过程。

它在能源领域扮演着重要的角色,广泛应用于发电、制冷、加热等领域。

热力学循环可以根据工作介质、工作原理等方面进行分类。

在本文中,我们将探讨几种常见的热力学循环分类及其工作原理。

一、卡诺循环卡诺循环是热力学循环中最为理想的循环,它由两个等温过程和两个绝热过程组成。

在卡诺循环中,工作介质通常是气体,如理想气体。

首先,气体在恒温高温热源中吸热,然后通过绝热膨胀过程将热能转化为机械能,接着在恒温低温热源中放热,最后通过绝热压缩将剩余的热能排出。

卡诺循环的工作原理是利用热能从高温区流向低温区的自发性,实现热能转化为机械能的目的。

二、斯特林循环斯特林循环是一种基于气体的热力学循环,它通过气体的等温膨胀和等温压缩过程来实现热能转化。

斯特林循环的工作原理是利用气体在不同温度下的体积变化,通过循环过程将热能转化为机械能。

在斯特林循环中,气体首先在高温热源中吸热膨胀,然后通过冷却过程将热能转移到低温热源中,最后再通过等温压缩过程将剩余的热能排出。

斯特林循环的独特之处在于它可以通过外部燃烧产生的热源或太阳能等可再生能源来驱动。

三、朗肯循环朗肯循环是一种常见的蒸汽动力循环,广泛应用于发电厂和工业领域。

在朗肯循环中,工作介质是水蒸汽。

循环的工作原理是通过蒸汽的膨胀和压缩过程来实现热能转化。

首先,水蒸汽在锅炉中受热产生高温高压蒸汽,然后通过膨胀机将蒸汽膨胀,将热能转化为机械能。

接着,蒸汽进入冷凝器中被冷却,变成液体状态,最后通过泵将液体压缩为高压蒸汽,重新进入锅炉循环。

四、布雷顿循环布雷顿循环是一种常见的燃气轮机循环,常用于发电厂和航空领域。

它的工作原理是通过燃气轮机和蒸汽轮机的组合来实现热能转化。

首先,燃气轮机通过燃烧燃料产生高温高压燃气,然后将燃气驱动轮叶转动,产生机械能。

接着,燃气进入余热锅炉中,产生蒸汽,再通过蒸汽轮机将蒸汽的热能转化为机械能。

热力学循环与效率

热力学循环与效率

热力学循环与效率热力学循环是热能转化为机械能的过程,它在工程和物理学领域有着广泛的应用。

通过不同的热力学循环,能够实现热能的转化和利用,提高能源利用效率。

本文将介绍几种常见的热力学循环,以及与之相关的效率。

一、卡诺循环卡诺循环是一种理想的热力学循环,它具有最高的效率。

它由两个等温过程和两个绝热过程组成。

在等温过程中,工作介质与热源和冷源之间发生热交换;在绝热过程中,工作介质与外界不发生热交换,只进行功交换。

卡诺循环的效率可以通过以下公式计算:η = 1 - Tc/Th其中,η为循环的效率,Tc为冷源的温度,Th为热源的温度。

由于卡诺循环的温度必须是绝对温度,因此单位要统一为开尔文温标。

二、布雷顿循环布雷顿循环是一种常见的蒸汽动力循环,用于产生机械功。

它是由卡诺循环和锅炉、凝汽器、汽轮机和泵组成的系统。

布雷顿循环的主要过程包括压缩、加热、膨胀和冷却。

在布雷顿循环中,蒸汽被压缩成饱和液体,并在锅炉中加热蒸发,产生高温高压蒸汽。

然后,高温高压蒸汽进入汽轮机中膨胀,产生功。

之后,蒸汽在凝汽器中冷凝,成为饱和液体,再经泵压缩回锅炉中。

布雷顿循环的效率取决于锅炉和凝汽器的温度。

提高锅炉温度和降低凝汽器温度可以提高效率。

然而,由于实际工作中存在不可避免的能量损失,布雷顿循环的效率往往低于卡诺循环。

三、循环效率的影响因素除了循环的类型和温度之外,循环效率还受到其他多个因素的影响。

1. 压力比:循环中的压力比是指膨胀机出口压力与进口压力之比。

压力比越大,循环效率越高。

2. 温度差:循环中的温度差是指热源温度与冷源温度之差。

温度差越大,循环效率越高。

3. 排气温度:循环中的排气温度是指膨胀机排气温度。

排气温度越低,循环效率越高。

4. 绝热效率:绝热效率是指膨胀机的绝热过程的实际功与可逆功之比。

绝热效率越高,循环效率越高。

综上所述,热力学循环与效率密切相关。

通过选择适合的循环类型和优化循环参数,我们可以提高能源利用效率,降低能源消耗,实现可持续发展。

热力学循环与热效率

热力学循环与热效率

热力学循环与热效率热力学循环是一种将热能转化为功的过程,其应用广泛于各种热能转换系统中。

而热效率则是衡量热力学循环能够将输入的热能转化为有用功的比例。

本文将介绍几种常见的热力学循环,并探讨不同循环中热效率的特点。

1. 卡诺循环(Carnot Cycle)卡诺循环是理想的可逆循环,其工作原理是利用两个等温过程和两个绝热过程。

在等温过程中,系统从高温热源吸收热量Qh并将一部分能量以有用功Wc的形式输出;在绝热过程中,系统无热量交换,只进行功交换;在等温过程中,系统将剩余的能量以热量Qc的形式释放到低温热源。

卡诺循环的热效率由以下公式给出:η = 1 - (Tc / Th)其中,η表示热效率,Tc和Th分别表示低温和高温热源的温度。

卡诺循环的热效率是理论的极限,而实际循环往往无法达到这个效率。

2. 斯特林循环(Stirling Cycle)斯特林循环是由两个等温过程和两个等容过程组成的。

在等温过程中,系统从高温热源吸收热量Qh并输出功Wc;在等容过程中,系统进行热交换但不进行功交换;在等温过程中,系统将剩余热量以热量Qc的形式释放到低温热源。

斯特林循环的热效率由以下公式给出:η = 1 - (Tc / Th)与卡诺循环类似,斯特林循环的热效率也受到温度比的限制。

3. 布雷顿循环(Brayton Cycle)布雷顿循环是一种常用于燃气轮机和喷气发动机中的循环。

它由压缩、燃烧、膨胀和排气四个过程组成。

在压缩过程中,空气被压缩成高温高压状态;在燃烧过程中,燃料被喷入并燃烧,使空气加热;在膨胀过程中,高温高压气体推动涡轮产生功;最后,在排气过程中,气体被排出系统。

布雷顿循环的热效率由以下公式给出:η = 1 - (1 / r^γ-1)其中,η表示热效率,r表示压缩比,γ表示比热容比。

4. 朗肯循环(Rankine Cycle)朗肯循环是蒸汽动力机中最常用的循环,包括四个过程:压缩、加热、膨胀和冷凝。

在压缩过程中,蒸汽被压缩为高压状态;在加热过程中,蒸汽被加热至高温高压状态;在膨胀过程中,高温高压蒸汽推动涡轮工作,产生功;最后,在冷凝过程中,蒸汽被冷凝为水,回到低压状态。

活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较

活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较

活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较一、引言活塞式内燃机是一种广泛应用的发动机类型,它通过燃料的燃烧产生高温高压气体驱动活塞运动,从而提供机械能。

在设计和优化活塞式内燃机时,理想循环是一个重要的概念,因为它可以提供最高效率的理论基础。

本文将介绍几种常见的理想循环,并比较它们之间的热力学性能。

二、理想循环1. Otto循环Otto循环是一种常见的四冲程汽油发动机循环。

在该循环中,空气被压缩到极限压力后,点火器点火将混合物点燃。

然后,高温高压气体通过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。

Otto循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。

- 点火(2-3):混合物被点火并等容地燃烧。

- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。

- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。

2. Diesel循环Diesel循环是一种常见的柴油发动机循环。

在该循环中,空气被压缩到高压状态,然后喷入燃料并点燃。

然后,高温高压气体通过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。

Diesel循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。

- 燃烧(2-3):燃料被喷入并等容地燃烧。

- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。

- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。

3. Brayton循环Brayton循环是一种常见的涡轮喷气式发动机循环。

在该循环中,空气经过压缩和加热后进入涡轮机,驱动涡轮机旋转并产生功。

然后,高温高压气体经过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。

Brayton循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。

- 加热(2-3):空气被等压地加热。

- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。

- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。

三、比较1. 热效率对于给定的入口条件,不同的理想循环具有不同的最大理论热效率。

热学热力学循环与热效率

热学热力学循环与热效率

热学热力学循环与热效率热学热力学循环是指通过热能转化为其他形式的能量的过程。

在工程领域中,热学热力学循环被广泛应用于热能转换设备,例如蒸汽发电厂、内燃机等。

而热效率是衡量热学热力学循环的性能指标之一,它表示了热能转化的效率。

本文将探讨热学热力学循环与热效率的关系以及一些常见循环的特点。

1. 理想热力学循环理想热力学循环指的是在没有内部能量损失和摩擦损失的情况下进行的热学热力学循环。

理想循环通常包括卡诺循环和斯特林循环等。

这些循环以其高效率和清晰的工作过程而受到广泛关注。

2. 卡诺循环及其热效率卡诺循环被认为是最理想的热力学循环之一,其由两个等温过程和两个绝热过程组成。

在卡诺循环中,等温过程发生在高温热源和低温热源之间,绝热过程在两个等温过程之间。

卡诺循环的热效率可以通过热源温度之比来计算,即:热效率 = 1 - (低温热源温度 / 高温热源温度)可以看出,热效率与热源温度之比成反比关系,即低温热源温度越低,热效率越高。

3. 斯特林循环及其热效率斯特林循环是一种外燃循环,其中工作流体在两个等温过程之间经历了两个绝热过程。

这种循环被广泛用于发电机组等设备中。

斯特林循环的热效率可以通过热源温度之差和高温热源温度之比来计算,即:热效率 = 1 - (低温热源温度 / 高温热源温度)斯特林循环的特点是具有高效率和可逆性,但实际应用中受到一些技术限制。

4. 布雷顿循环及其特点布雷顿循环是一种常用于蒸汽发电厂的循环,其包括蒸汽锅炉、汽轮机和冷凝器等组件。

在布雷顿循环中,燃烧产生的热能被用于产生蒸汽,然后蒸汽通过汽轮机驱动发电机发电。

布雷顿循环的热效率受到锅炉效率和汽轮机效率的影响。

5. 实际循环中的能量损失在现实应用中,由于摩擦和不可逆过程的存在,热学热力学循环总会发生一些能量损失。

这些能量损失会导致实际循环的热效率低于理想循环。

工程师们通过改进设备设计和优化工艺参数来降低能量损失,提高热效率。

总结:热学热力学循环是热能转化的重要过程,热效率是评估循环性能的关键指标之一。

热力循环比较.doc

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斯特林循环Stirling cycle所热气机(即斯特林发动机)的理想热力循环,为19 世纪苏格兰人提出,因而得名。

图[斯特林循环的-R.斯特林和-图 ]- 和 - 图" class=image> 为斯特林循环在压 -容( - ) 图和温 -熵 (T-S)图上的表示。

它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环,而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。

热机在定温 (T1)膨胀过程中从高温热源吸热,而在定温 (T2)压缩过程中向低温热源放热。

斯特林循环的热效率为[0727-01] 式中W 为输出的净功; Q 1 为输入的热量。

根据这个公式,只取决于 T1 和 T2,T1 越高、 T 2 越低时,则越高,而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。

因此,斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。

斯特林循环也可以反向操作,这时它就成为最有效的制冷机循环。

卡诺热机循环的效率让我们分析以理想气体为工作物质的卡诺热机循环并求其效率。

以v 表示理想气体的摩尔数,以 T1和2分别表示高温和低温热库的温度。

气体的循环过T程如图 10.12 所示。

它分为以下几个阶段,两个定温和两个绝热过程。

1→2:使温度为 T1的高温热库和气缸接触,气缸内的气体吸热作等温膨胀。

体积由 V1增大到2。

由于气体内能不变,它吸收的热量就等于它对外界做的功。

利用公式 (10.3)V 可得2→3:将高温热库移开,气缸内的气体作绝热膨胀,体积变为V3,温度降到T2。

3→4:使温度为 T2的低温热库和气缸接触,缸内的气体等温地被压缩到体积V4,使状态4和状态1位于同一条绝热线上,在这一过程中,气体向低温热库放出的热量为4→1:将低温热库移开,缸内的气体绝热地被压缩到起始状态 1,完成一次循环。

在一次循环中,气体对外做的净功为W=Q1-Q2卡诺循环中的能量交换与转化关系可用图10.13 那样的能流图表示。

根据热机效率的定义公式(10.23) ,可得理想气体卡诺热机循环的效率为根据理想气体的绝热过程方程,对两条绝热线应分别有两式相比,可得从而有(10.25)这就是说,以理想气体为工作物质的卡诺循环的效率只由两热库的温度决定。

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斯特林循环Stirling cycle热气机(即斯特林发动机)的理想热力循环,为19世纪苏格兰人R.斯特林所提出,因而得名。

图[斯特林循环的-和-图]-和-图" class=image>为斯特林循环在压-容(-)图和温-熵(T-S)图上的表示。

它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环,而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。

热机在定温(T1)膨胀过程中从高温热源吸热,而在定温(T2)压缩过程中向低温热源放热。

斯特林循环的热效率为[0727-01]式中W为输出的净功;Q1为输入的热量。

根据这个公式,只取决于T1和T2,T1越高、T2越低时,则越高,而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。

因此,斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。

斯特林循环也可以反向操作,这时它就成为最有效的制冷机循环。

卡诺热机循环的效率让我们分析以理想气体为工作物质的卡诺热机循环并求其效率。

以v表示理想气体的摩尔数,以T1和T2分别表示高温和低温热库的温度。

气体的循环过程如图10.12所示。

它分为以下几个阶段,两个定温和两个绝热过程。

1→2:使温度为T1的高温热库和气缸接触,气缸内的气体吸热作等温膨胀。

体积由V1增大到V2。

由于气体内能不变,它吸收的热量就等于它对外界做的功。

利用公式(10.3)可得2→3:将高温热库移开,气缸内的气体作绝热膨胀,体积变为V3,温度降到T2。

3→4:使温度为T2的低温热库和气缸接触,缸内的气体等温地被压缩到体积V4,使状态4和状态1位于同一条绝热线上,在这一过程中,气体向低温热库放出的热量为4→1:将低温热库移开,缸内的气体绝热地被压缩到起始状态1,完成一次循环。

在一次循环中,气体对外做的净功为W=Q1-Q2卡诺循环中的能量交换与转化关系可用图10.13那样的能流图表示。

根据热机效率的定义公式(10.23),可得理想气体卡诺热机循环的效率为根据理想气体的绝热过程方程,对两条绝热线应分别有两式相比,可得从而有(10.25)这就是说,以理想气体为工作物质的卡诺循环的效率只由两热库的温度决定。

这里,我们再指出一点,卡诺循环被设想为是理想气体的准静态过程,此外还假设在循环过程中气缸和活塞以及热机各部件之间无摩擦。

这样工质推动活塞所做的功将全部向热机之外输出。

所以卡诺循环是无摩擦的准静态的理想循环。

卡诺热机是理想热机,是对实际热机抽象的结果。

卡诺采用科学抽象的方法,从复杂的热机中抽出一般的、本质的、普遍的属性进行研究,以便简化条件,突出它的主要矛盾。

恩格斯对卡诺的研究方法给予了很高的评价。

他写道:“萨迪·卡诺是第一个认真研究这个问题的人。

”“他研究了蒸汽机,分析了它,发现蒸汽机中的基本过程并不是以纯粹的形式出现,而是被各种各样的次要过程掩盖了;于是他撇开了这些对主要过程无关重要的次要情况而设计了一部理想的蒸汽机(或煤油机)。

的确,这样一部机器就像几何学上的线或面一样是决不可能制造出来的,但是它按照自己的方式起了像这些数学抽象所起的同样的作用,它表现为纯粹的、独立的、真正的过程。

”现代热电厂的汽轮机利用的水蒸汽温度可达580℃,冷凝水的温度为30℃,若按卡诺循环计算,其效率为实际汽轮机的效率比这低得多,最高只到36%左右,这是因为实际的循环和卡诺循环差很多。

例如热库并不是恒温的,因而工质可以随处和外界交换热量,而且它进行的过程也不是准静态的。

尽管如此,(10.25)式还是有一定的实际意义。

由于低温热库的温度受到大气温度的限制,所以由(10.25)式可知提高高温热库的温度是提高效率的途径之一。

狄塞尔循环:柴油机的一种理想的热力循环。

狄塞尔循环是19世纪德国工程师狄塞尔﹐R.提出的﹐因而得名。

图1 狄塞尔循环为狄塞尔循环在压-容(-V )图和温-熵(T -S )图上的表示。

它是由绝热压缩过程1-2﹑定压加热过程2-3﹑绝热膨胀过程3-4和定容放热过程4-1所组成的可逆循环。

狄塞尔循环的热效率为式中W 为输出的净功﹔Q 1 为输入的热量﹔为比热容比。

这个公式说明﹕随压缩比的增大而提高﹔随预胀比的增大而降低。

图2 与﹑的关系表示出=1.35时与和的关係。

实际上这一类柴油机的压缩比是有限制的。

的下限值应保证燃料的可靠自燃﹐因而取决於燃料的自燃特性。

虽然增大可提高﹐但将使机械效率降低﹐因而值并非越大越好﹐而要选择适当﹐使实际效率最高。

蒸汽动力基本循环一朗肯循环朗肯循环是最简单的蒸汽动力理想循环,热力发电厂的各种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改进而得到的一、装置与流程蒸汽动力装置:锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等四部分主要设备。

工作原理:p-v、T-s和h-s。

朗肯循环可理想化为:两个定压过程和两个定熵过程。

3’-4-5-1水在蒸汽锅炉中定压加热变为过热水蒸气,1-2过热水蒸气在汽轮机内定煽膨胀,2-3湿蒸气在凝汽器内定压(也定温)冷却凝结放热,3-3’凝结水在水泵中的定情压缩。

二、朗肯循环的能量分析及热效率取汽轮机为控制体,建立能量方程:三、提高朗肯循环热效率的基本途径依据:卡诺循环热效率1提高平均吸热温度直接方法式提高蒸汽压力和温度。

2降低排气温度..例1:某朗肯循环的蒸汽参数取为=550,=30bar,=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:=3568.6KJ/kg =7.3752kJ/kgK=2236kJ/kg =7.3752kJ/kgK=137.8kJ /kg =0.4762kJ/kgK=140.9kJ/kg则1) 水泵所消耗的功量为=140.9-137.78=3.1kJ/kg2) 汽轮机作功量=3568.6-2236=1332.6kJ/kg3) 汽轮机出口蒸汽干度=0.05bar时的=0.4762kJ/kgK =8.3952kJ/kgK.则0.87或查h-s图可得=0.87.4) 循环净功=1332.6-3.1=1329.5kJ/kg5) 循环热效率=3568.6-140.9=3427.7KJ/kg故=0.39=39%(i)p3a=6.867bar,t3a=490℃水泵的功=0.001(686.7-9.81)÷0.8=0.846kJ/kgwnet=923.57-0.846=922.72kJ/kg(ii) p3b=58.86 bar,t3b=490℃水泵的功=0.001(5886-9.81)÷0.8=7.34 kJ/kgwnet=1057.5-7.34=1050.16 kJ/kg11.2再热循环与回热循环一、再热循环再热的目的:克服汽轮机尾部蒸汽湿度太大造成的危害。

再热循环: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作功。

二、回热循环抽气回热循环:用分级抽汽来加热给水的实际回热循环。

设有1kg过热蒸汽进入汽轮机膨胀作功。

当压力降低至时,由汽轮机内抽取α1kg蒸汽送入一号回热器,其余的(1-α1) kg蒸汽在汽轮机内继续膨胀,到压力降至时再抽出α2kg蒸汽送入二号回热器,汽轮机内剩余的(1-α1-α2) kg蒸汽则继续膨胀,直到压力降至时进入凝汽器。

凝结水离开凝汽器后,依次通过二号、一号回热器,在回热器内先后与两次抽汽混合加热,每次加热终了水温可达到相应抽汽压力下的饱和温度。

注意:电厂都采用表面式回热器(即蒸汽不与凝结水相混合),其抽汽回热的作用相同。

例2:某蒸汽动力循环。

汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar的干饱和蒸汽,设环境温度t0=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:h1=3194.7kJ/kg s1=7.2244kJ/(kg·K) kJ/kgkJ/(kg·K)kJ/kg kJ/(kg·K)(1)汽轮机的实际功量:w12=h1-h2=3194.7-2577.1=617.6 kJ/kg汽轮机的理想功量:kJ/kg汽轮机的相对内效率(2)汽轮机的最大有用功和熵效率汽轮机的最大有用功汽轮机的熵效率:(3)汽轮机的相对内效率和熵效率的比较计算结果表明,汽轮机的对内效率小于熵效率。

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。

注意:汽轮机内工质实现的不可逆过程1-2,可由定熵过程1-2’和可逆的定压定温加热过程2’-2两个过程来实现。

定熵过程1-2’的作功量为kJ/kg在可逆的定压定温加热过程2′-2中,使x2′=0.8684的湿蒸汽经加热变为相同压力下的干饱和蒸汽,其所需热量为q2=h2-h2′。

因为加热过程是可逆的,故可以想象用一可逆热泵从环境(T0=293K)向干饱和蒸汽(T2=314.7K)放热。

热泵消耗的功量为w2′2=q2-T0kJ/kg。

故1-2过程的最大有用功为kJ/kg与前面计算结果相同。

显见,与的差别为而11.3 热电循环3背压式热电循环优点:热能利用率高缺点:热负荷和电负荷不能调节4调节抽气式热电循环实质:利用气轮机中间抽气来供热。

重点:郎肯循环的组成与分析难点:抽气回热循环中回热器的能量平衡分析布雷顿制冷循环等熵膨胀制冷高压气体绝热可逆膨胀过程,称为等熵膨胀。

气体等熵膨胀时,有功输出,同时气体的温度降低,产生冷效应。

这是获得制冷的重要方法之一,尤其在低温技术领域中。

常用微分等熵效应来表示气体等熵膨胀过程中温度随压力的变化,其定义为:(1)因总为正值,故气体等熵膨胀时温度总是降低,产生冷效应。

对于理想气体,膨胀前后的温度关系是:(2)由此可求得膨胀过程的温差(3)对于实际气体,膨胀过程的温差可借助热力学图查得,如图1所示。

图1 等熵过程的温差由于等熵膨胀过程有外功输出,所以必须使用膨胀机。

当气体在膨胀机内膨胀时,由于摩擦、漏热等原因,使膨胀过程成为不可逆,产生有效能损失,造成膨胀机出口处工质温度的上升,制冷量下降。

工程上,一般用绝热效率来表示各种不可逆损失对膨胀机效率的影响,其定义为:(4)即为膨胀机进出口的实际比焓降Δhpr与理想焓降(即等熵焓降)Δhid之比。

目前,透平式膨胀机的效率可达到0.75~0.85,活塞式膨胀机的效率达0.65~0.75。

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