第九章蒸汽动力装置循环ppt课件
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第九章蒸汽动力循环装置
第九章 蒸汽动力循环装置工业上最早使用的动力机是用水蒸气做工质的蒸汽动力装置。
在蒸汽动力装置中水时而处于液态，时而处于气态，如在蒸汽锅炉中液态水汽化产生蒸汽，经汽轮机膨胀作功后，进入冷凝器又凝结成水再返回锅炉，而且在汽化和凝结时可维持定温，因而蒸汽动力装置循环不同于气体动力循环。
此外，水和水蒸气不能助燃，只能从外热源吸收热量，所以蒸汽循环必需配备锅炉，因此装置设备也不同于气体动力循环。
由于燃烧产物不参与循环，故而蒸汽动力装置可利用各种燃料，如煤、渣油,甚至可燃垃圾。
第一节简单蒸汽动力装置循环———朗肯循环一、 工质为水蒸气的卡诺循环热力学第二定律已证明，在相同温限内卡诺循环的热效率最高。
在采用气体作工质的循环中,因定温加热和放热难于进行，而且气体的定温线和绝热线在p-v图上的斜率相差不多，以致卡诺循环所作的功并不大，故在实际上难于采用。
在采用蒸汽作工质时，由于水的汽化和蒸汽的凝结，当压力不变时温度也不变，因而实际上也就有了定温加热和放热的可能。
更因这时定温过程亦即定压过程，在p-v图上其与绝热线之间的斜率相差亦大，故所作的功也较大。
所以，以蒸汽为工质时原则上可以采用卡诺循环，如图11-1中循环6-7-8-5-6所示。
然而在实际(b)(a)图9-1 水蒸气的朗肯循环的蒸汽动力装置中不采用卡诺循环，其主要原因是：首先，在压缩机中绝热压缩过程8-5难于实现，因状态8是水和蒸汽的混合物，压缩过程中压缩机工作不稳定，同时状态8的比体积比水的比体积大得多，需用比水泵大得多的压缩机；其次，循环局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高；再次，膨胀末期，湿蒸汽干度过小，即含水分甚多，不利于动力机安全。
实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为其基础。
二、朗肯循环及其热效率简单蒸汽动力装置流程示意图如图9-2所示，其理想循环———朗肯循环图9-2简单蒸汽动力装置流程示意图的p-v图和T-s图见图9-1。
蒸汽动力装置循环PPT课件
(17106 Pa 5103 Pa) 0.001 005 3 m3/kg 17.06103 kJ/kg
h4 h3 wP h2 wP 137.72 kJ/kg 17.06 kJ/kg 154.78 kJ/kg q1 h1 h4 3 426 kJ/kg 154.78 kJ/kg 3 271.22 kJ/kg
1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生。
2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 4）蒸汽是无污染、廉价、易得的工质。
4
6. 蒸汽动力装置工作流程和简化 蒸汽电厂示意图
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59 2777.67 2798.66 2803.19 2793.64 2724.46 2085.87
2484.1 2443.6 2432.2 2422.8 2392.0 2357.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2 2014.8 1890.0 1794.9 1639.5 1317.2
由第一定律
q1 h1 h4
代入已得数据
q1 h1 h4 3 213.6 kJ/kg 195.8 kJ/kg 3 017.8 kJ/kg
14
蒸汽轮机
控制体积: 蒸汽轮机。 进入状态: p1、T1已知；状态确定 出口状态: p2已知。 据第一定律 wt h1 h2
据第二定律 s1 s2
wP
4
vdp
2'
v
p4
h4 h3 wP h2 wP 137.72 kJ/kg 17.06 kJ/kg 154.78 kJ/kg q1 h1 h4 3 426 kJ/kg 154.78 kJ/kg 3 271.22 kJ/kg
1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生。
2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 4）蒸汽是无污染、廉价、易得的工质。
4
6. 蒸汽动力装置工作流程和简化 蒸汽电厂示意图
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59 2777.67 2798.66 2803.19 2793.64 2724.46 2085.87
2484.1 2443.6 2432.2 2422.8 2392.0 2357.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2 2014.8 1890.0 1794.9 1639.5 1317.2
由第一定律
q1 h1 h4
代入已得数据
q1 h1 h4 3 213.6 kJ/kg 195.8 kJ/kg 3 017.8 kJ/kg
14
蒸汽轮机
控制体积: 蒸汽轮机。 进入状态: p1、T1已知；状态确定 出口状态: p2已知。 据第一定律 wt h1 h2
据第二定律 s1 s2
wP
4
vdp
2'
v
p4
工程热力学蒸汽动力循环装置PPT课件
T
wt ,act wt
h1 h2act h1 h2
h2act h2 1T h1 h2 h2 1T h0
h0 h1 h2 称为理想绝热焓降
大功率汽轮机的ηT在0.85~0.92之间
▪ 实际循环内部功wnet,act：每千克蒸汽在实际工作循环中作出的循 环净功
wnet,act wt,act wP,act wt,act h1 h2act
1 1 h1 1 1 h1
h2 h2
h1 h1
h2 h2
▪ 回热循环工质平均吸热温度提高，平均放热温度不变，故循环热效率 提高，大于单纯朗肯循环热效率
第34页/共44页
▪ 回热循环工质吸热量减少，锅炉热负荷减低，节省金属材料 ▪ 由于汽耗率增大，汽轮机高压端蒸汽流量增加，低压端流量减小，
wt
wp q1
h1 h2 h4 h3 h1 h4
第5页/共44页
水泵功的近似值为
wp h4 h3 u4 p4v4 u3 p3v3
p4 p3 v3 p1 p2 v2
可t 得 hh热11 效hh率32 的 pp近11 似pp22式vv22
h1 h2 p1 h1 h2 p1
p2 v2 p2 v2
略
t
去w
h1 h2 p简h化1 为h2
循环初压力p1甚高时，水泵功约占汽轮机作 第6页/共44页
➢ 蒸汽参数对热效率的影响 ▪ 初温t1对热效率的影响 在相同的初压及背压下，提高新蒸汽的温度可使热效率增大 提高初温还可使终态2的干度x2增大，有利于提高汽轮机内效率和 延长汽轮机的使用寿命 提高初温受材料耐热性能的限制，最高蒸汽温度很少超过600℃
用轴功率表示为
Ps mT P0 mT Dh1 h2
蒸汽动力循环与制冷循环PPT课件
热力学分析
汽轮机中工质对外作功量(过程1→2) WS(R) H H2 H1 (kJ kg-1)
冷凝器中工质对外放热量
QL H H3 H2 (kJ kg-1)
水泵消耗的压缩功量
Wpump H H4 H3 V3 p4 p3 (kJ kg-1)
工质从锅炉中吸收的热量
QH H H1 H4 (kJ kg-1)
T
等温冷凝
T放 3
2
WS
T吸 4
1
等温蒸发
S
耗功过程：耗功量最小。 实际过程的耗功量要大于逆向卡诺循环的耗功量
二.蒸汽压缩制冷循环
1. 工作原理及T-S图
3
主要设备有：
节膨
压缩机
流胀 阀机
或
冷凝器
膨胀机（节流阀）
4
蒸发器
四部分组成。
冷凝器
QH
2
压 缩 机
1 QL 载冷体
蒸发器
在制冷过程中，要涉及到相变、工质、压力、沸点等问题
点燃式内燃机(汽油机) 定容加热循环 混合加热循环
压燃式内燃机(柴油机) 定压加热循环
Jetta柴油车
8.2.1 定容加热循环 Otto循环
p
3
3
3
p
T
2
4
0
大气压力
1
2
V
2
4
4
排气阀 进气阀
(a)实际工作原理图
1
(b) p-V 图 V
1 S
(c) T-S 图
图 8-8 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
T
5
锅炉
发电机
4
6
2’
1 1’ 56
汽轮机中工质对外作功量(过程1→2) WS(R) H H2 H1 (kJ kg-1)
冷凝器中工质对外放热量
QL H H3 H2 (kJ kg-1)
水泵消耗的压缩功量
Wpump H H4 H3 V3 p4 p3 (kJ kg-1)
工质从锅炉中吸收的热量
QH H H1 H4 (kJ kg-1)
T
等温冷凝
T放 3
2
WS
T吸 4
1
等温蒸发
S
耗功过程：耗功量最小。 实际过程的耗功量要大于逆向卡诺循环的耗功量
二.蒸汽压缩制冷循环
1. 工作原理及T-S图
3
主要设备有：
节膨
压缩机
流胀 阀机
或
冷凝器
膨胀机（节流阀）
4
蒸发器
四部分组成。
冷凝器
QH
2
压 缩 机
1 QL 载冷体
蒸发器
在制冷过程中，要涉及到相变、工质、压力、沸点等问题
点燃式内燃机(汽油机) 定容加热循环 混合加热循环
压燃式内燃机(柴油机) 定压加热循环
Jetta柴油车
8.2.1 定容加热循环 Otto循环
p
3
3
3
p
T
2
4
0
大气压力
1
2
V
2
4
4
排气阀 进气阀
(a)实际工作原理图
1
(b) p-V 图 V
1 S
(c) T-S 图
图 8-8 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
T
5
锅炉
发电机
4
6
2’
1 1’ 56
水蒸气与蒸汽动力循环课程PPT(32张)
（4）查附表5，p1MPa，ts179.916℃，tts。故第四 种情况是饱和状态，但无法确定是饱和水，干饱和水蒸 气还是湿蒸汽，其余参数也无法确定。
三、水蒸气的焓熵图
欲获得水蒸汽的状态参数,可查
水蒸气表
精确度高,但往往不 太方便、且不直观
水蒸气的焓熵图(莫里尔图)
方便、直观, 但不够精确
临界点C 上界线（x1） 下界线（x0）
——单位质量湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称
为湿蒸汽的干度。表示式为
饱和液体和饱和 蒸汽的混合物
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量
x0 ，饱和液体
干度x的取值范围为0～1。 0﹤x﹤1 ，湿(饱和)蒸汽
x1 ，干饱和蒸汽
• 引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的
6. 了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了 解热电合供循环的基本思想和经济性指标。
本章难点
1. 本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。 学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理 意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。
2. 熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶 段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。
的液体沸点不同。
汽化过程是吸热过程。
如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
如水蒸汽冷凝为
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
水
气态物质
同压力下蒸汽的凝结 温度与液体的沸点相
等
汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度 越快。
三、水蒸气的焓熵图
欲获得水蒸汽的状态参数,可查
水蒸气表
精确度高,但往往不 太方便、且不直观
水蒸气的焓熵图(莫里尔图)
方便、直观, 但不够精确
临界点C 上界线（x1） 下界线（x0）
——单位质量湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称
为湿蒸汽的干度。表示式为
饱和液体和饱和 蒸汽的混合物
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量
x0 ，饱和液体
干度x的取值范围为0～1。 0﹤x﹤1 ，湿(饱和)蒸汽
x1 ，干饱和蒸汽
• 引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的
6. 了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了 解热电合供循环的基本思想和经济性指标。
本章难点
1. 本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。 学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理 意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。
2. 熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶 段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。
的液体沸点不同。
汽化过程是吸热过程。
如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
如水蒸汽冷凝为
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
水
气态物质
同压力下蒸汽的凝结 温度与液体的沸点相
等
汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度 越快。
蒸汽动力循环及制冷循环
特点： ① 冷凝器中冷却工质旳介质为热顾客旳介质（不一定是冷
却水）冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用； ② 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高,不小
于大气压力；
③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热顾客旳热量/输入旳总 热量。
QL
QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环
J
P P 0 cp
这阐明了理想气体在 节流过程中温度不发 生变化
② 真实气 体
有三种可能旳情况，由定义式知
J
T P H
当μJ>0时，表达节流后压力下降，温度也下降
V T V 0
致冷
T P
当μJ=0时，表达节流后压力下降，温度不变化
V T V 0 不产生温度效应 T P
这就阐明了在相同条件下等熵膨胀系数不小于节 流膨胀系数,所以由等熵膨胀可取得比节流膨胀更加 好旳致冷效果.
(3) 积分等熵温度效应
等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起旳温度变化，
称之。
p2
Ts T2 T1 s dp
p1
计算积分等熵温度效应旳措施有4种：
① 利用积分等熵温度效应
Ts
p2
s dp
（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 卡诺循环：气液共存
（4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同
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 视掉工作介质水旳摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
6.2 节流膨胀与作外功旳绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
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,不小
于大气压力；
③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热顾客旳热量/输入旳总 热量。
QL
QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环
J
P P 0 cp
这阐明了理想气体在 节流过程中温度不发 生变化
② 真实气 体
有三种可能旳情况，由定义式知
J
T P H
当μJ>0时，表达节流后压力下降，温度也下降
V T V 0
致冷
T P
当μJ=0时，表达节流后压力下降，温度不变化
V T V 0 不产生温度效应 T P
这就阐明了在相同条件下等熵膨胀系数不小于节 流膨胀系数,所以由等熵膨胀可取得比节流膨胀更加 好旳致冷效果.
(3) 积分等熵温度效应
等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起旳温度变化，
称之。
p2
Ts T2 T1 s dp
p1
计算积分等熵温度效应旳措施有4种：
① 利用积分等熵温度效应
Ts
p2
s dp
（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 卡诺循环：气液共存
（4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同
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 视掉工作介质水旳摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
6.2 节流膨胀与作外功旳绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
9蒸汽动力循环
背压式机组(背压>0.1MPa)
1 过热器 锅炉 4 给水泵 汽轮机
2' 热用户 3
用发电厂作了功的 蒸汽的余热来满足 热用户的需要，这 种作法称为热电联 ( 产) 供。 背压式缺点： 热电互相影响 供热参数单一
第九章 小 结 Summary
1、熟悉郎肯循环图示与计算 2、郎肯循环与卡诺循环 3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4、再热、回热原理
How can we increase the efficiency of the Rankine cycle
T 5 4 3 2 s 1 6
h1 h2 t h1 h3
影响热效率的参数？
p1
t1
p2
蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T 5 优点：
• •
T1 v2'
t
1 4
3 2
1
4 3
2
s
s
郎肯循环与卡诺循环
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
T
4'
5 4 3 8 6
1
7 2 s
7点x小,不利于汽机 安全； 8-5两相区 难压缩； wnet卡诺小
郎肯循环功和热的计算
，汽轮机出口
5'
1' 1 6'
6
4
4'
3
2' 2
s
尺寸小 缺点： • 对强度要求高 • x2' 不利于汽 轮机安全。一般 要求出口干度大 于0.85~ 0.88
蒸汽初温对郎肯循环热效率的影响
1 过热器 锅炉 4 给水泵 汽轮机
2' 热用户 3
用发电厂作了功的 蒸汽的余热来满足 热用户的需要，这 种作法称为热电联 ( 产) 供。 背压式缺点： 热电互相影响 供热参数单一
第九章 小 结 Summary
1、熟悉郎肯循环图示与计算 2、郎肯循环与卡诺循环 3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4、再热、回热原理
How can we increase the efficiency of the Rankine cycle
T 5 4 3 2 s 1 6
h1 h2 t h1 h3
影响热效率的参数？
p1
t1
p2
蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T 5 优点：
• •
T1 v2'
t
1 4
3 2
1
4 3
2
s
s
郎肯循环与卡诺循环
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
T
4'
5 4 3 8 6
1
7 2 s
7点x小,不利于汽机 安全； 8-5两相区 难压缩； wnet卡诺小
郎肯循环功和热的计算
，汽轮机出口
5'
1' 1 6'
6
4
4'
3
2' 2
s
尺寸小 缺点： • 对强度要求高 • x2' 不利于汽 轮机安全。一般 要求出口干度大 于0.85~ 0.88
蒸汽初温对郎肯循环热效率的影响
蒸汽动力循环 ppt课件
2
1
4
13
4
h1
h1 = 129.3 kJ/kg s h2 = 3330.7 kJ/kg s
ppt课件
21
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
qhwt
T
1
q=0
wt hh1h2
可逆过程： s
p1 p2 2 2’
不可逆过程
s
ppt课件
22
二、朗肯循环功和热的计算
T
汽轮机作功： wT h1 h2
1
凝汽器中的定压放热量：
1 6
2 s
ppt课件
t
h1 h2 h1 h3
p1 t1 p2
29
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1 对热效率ηt 的影响
p1 , p2不变，t1
T
1'
1
5
6
t
1
T2 T1
优点：
•T1
t
• x 2 ' ，有利于汽轮
机安全。
4
缺点：
3
2 2 ' • 对耐热要求高，
目前初温一般小
s 于620℃
锅炉Boiler设备图
ppt课件
12
汽轮机（透平Turbine）机组刨面图
ppt课件
13
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
ppt课件
14
Natura冷l-却dr塔if实t 体C图ooling Tower
ppt课件
15
10-1、简单蒸汽动力循环——朗肯循环
一、蒸汽动力循环简化
1
12 汽轮机 s 膨胀
基本内容
ppt课件
2
动力循环：以获得功为目的
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0 1 2
q1
q1
T 2
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章节
3）汽耗率:
若循环的汽耗量为D(kg/h),循环净功为w0（kJ/kg） 则循环净功率为: P D w kW 0 0 3600 汽耗率：产生1kW·h(3600kJ)功所需消耗的蒸汽量。是循环的另一 D 3600 经济性指标。 d kg/（kW·h） P w0 0 ！注意式中各量的单位。 4．各点参数的确定： 利用“水和水蒸气的热力性质图表”或计算程序确定。
和平均放热温度，由T-s图分析。
一、进汽温度的影响：
在p1，p2保持不变的情下， T ↑t1→ηt↑，且 x2 ↑ 到 t 1 ，则 T ↑，而 T 不变， 1 2 T2 增大，由图 所以： 1
t
1 5 6 1
如有利于汽轮 机的安全工作。但t1的提高受 到了过热器金属材料耐高温性 能的限制,一般t1在550℃右。
上一页
p2
2
（b ）
下一页
s
章节
饱和蒸汽卡诺循环的局限性： 1) 湿蒸汽的绝热压缩过程难以实现。因为湿汽的比容比水 的比容大得多，压缩湿汽耗功很大，且压缩机工作极不 稳定。 2) 卡诺循环局限在饱和区内。工质吸热的上限温度受临界 温度的限制，工质放热的下限温度受环境温度的限制， 所以热效率也不很高。上限温度较高的其它循环的热效 率完全有可能高于卡诺循环的效率。 3) 饱和蒸汽膨胀终态的湿度很大，影响汽轮机工作的安全 性。 分析卡诺循环存在的问题，为改进实际循环指明了 方向。实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为基础。
第九章蒸汽动力装置循环
动力装置循环
分析循环的目的方法步骤
§1 §2 §3 §4 朗肯循环 蒸汽参数对循环热效率的影响 再热循环 回热循环
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分析动力循环的目的： 在于揭示循环中能量利用的完善程度，分析影响循环热 力性能的主要因素, 探讨评价循环性能的方法，寻求提高循 环经济性的途径。 方法： 1.热平衡法:以热力学第一定律为依据,从能量的数量关系 分析，用热效率来评价循环的经济性。 2. 效率来全面地评价循环的经济性。 步骤（以热平衡法为例）： 1.将实际循环合理地抽象简化为理想循环。 2.将简化好的理想可逆循环画在p-v图、T-s图上。 3.对理想循环进行分析计算。 4.定性分析影响循环性能的主要因素，寻求提高循环经济性 的途径。 5.分析实际循环与理想循环的偏离程度，对理想循环的计算 结果引入必要的修正，提出相应的改善措施。
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2．分析简化： 工质的工作流程简图如图： 1 q1 S 方法：根据每一设备的工作 2 6 T q2 特点将其中的实际工作过程用近 B 似的或等效的可逆过程代替。 C 循环由下列过程组成： P 吸热过程（4-5-6-1）：可 2 4 看作可逆定压吸热过程。 膨胀过程（1-2）：可看作可逆绝热（定熵）膨胀过程。 放热过程（2-3）：可看作可逆定压放热过程同时也是 定温过程。 压缩过程（3-4）：可看作可逆绝热（定熵）压缩过程。 压力升高后的水再次进入锅炉完成一次循环。 忽略了一切不可逆因素之后,便得到了相应的反映该实 际动力装置循环基本特征的可逆循环。
！注意各点工质所处的状态。
状态1：p1，t1 的过热汽 状态3：p2下的饱和水 状态2：p2，s2=s1的湿蒸汽 状态4：p1, t4≈t3 的未饱和水
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5．说明： 1） wP 与wT相比可略,认为T-s图中的状态点4与点3相重合,则 h4≈h3 大为简化了计算，而对计算精度的影响很小。 2） 以上讨论的是理想化的可逆循环，故其热效率也称理想热 效率。对有摩阻的实际不可逆循环，常以汽机相对内效率和 泵效率来修正。 ？在蒸汽动力循环中，乏汽凝结对外放出大量热量 而使循环热效率不高，是否可以取消凝汽器而用压缩机将乏 汽升压后送回锅炉再加热成新蒸汽呢？
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3．p-v图、T-s图：
p
e 4 5 6 T 1 5 6
1 4
3 (2)
2
f
O
3 (2)
2
v
(a)
O
m （b）
n
s
！各图中的相应点标注符号要对应。
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4.计算： 对1kg工质而言： 1）热量和功： h h 吸热量： q 即T-s 图中面积m4561nm 1 1 4 h h 放热量： q 即T-s 图中面积m32nm 2 2 3 h h 作技术功： w 即p-v图中面积e12fe T 1 2 h h 耗技术功：w 即p-v图中面积e43fe p 4 3 q 循环净热： q q w w q q q 循环净功: w 或：w 0 T p 0 0 1 2 2）热效率: w T q2 t 0 or t 1 or t 1 1
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§2 蒸汽参数对朗肯循环的影响
蒸汽参数：指汽轮机的进汽参数(初温、初压)
和排汽参数（终压）。
由公式 热的外不可逆性提高 T ，降低 T 2 ，即可提高循环 1 热效率（此处不考虑汽轮机中工质膨胀时摩擦引 起的内部不可逆性）。为方便采用平均吸热温度
T2 t 1 T1
可见减少循环中温差传
章节
§1 朗肯循环
一、卡诺循环的局限性： ？热力学第二定律证明了在相同的温度限之间， 卡诺循环的热效率是最高的，为什么在蒸汽动力装置中 不采用卡诺循环呢？ （这是因为在实际采用卡诺循环时有很多困难。其定温吸、放
热过程以气体为工质难以实现。以水蒸汽作为工质利用工质的集态 变化可以实现，但仅局限于饱和蒸汽区）。如图： T p 1 4 4 1 p1 3 3 O (a) 2 v O
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二、朗肯循环:
1．概念：
朗肯循环系统的组成： 锅炉、汽轮机、凝汽器和水泵四大主要设备用管道连接。
针对饱和蒸汽卡诺循环的局限性进行的改进：
1）使放热过程一直延至蒸汽全部凝结成饱和水，用水泵取代压 缩机，水泵耗功比压缩机少得多且工作稳定。 2）使工质的吸热过程沿等压线延至过热蒸汽区，提高了循环的 平均吸热温度，既提高了循环热效率又增大了乏汽的干度。 朗肯循环是切实可行的蒸汽动力装置基本循环，现在各 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。
q1
q1
T 2
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3）汽耗率:
若循环的汽耗量为D(kg/h),循环净功为w0（kJ/kg） 则循环净功率为: P D w kW 0 0 3600 汽耗率：产生1kW·h(3600kJ)功所需消耗的蒸汽量。是循环的另一 D 3600 经济性指标。 d kg/（kW·h） P w0 0 ！注意式中各量的单位。 4．各点参数的确定： 利用“水和水蒸气的热力性质图表”或计算程序确定。
和平均放热温度，由T-s图分析。
一、进汽温度的影响：
在p1，p2保持不变的情下， T ↑t1→ηt↑，且 x2 ↑ 到 t 1 ，则 T ↑，而 T 不变， 1 2 T2 增大，由图 所以： 1
t
1 5 6 1
如有利于汽轮 机的安全工作。但t1的提高受 到了过热器金属材料耐高温性 能的限制,一般t1在550℃右。
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p2
2
（b ）
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s
章节
饱和蒸汽卡诺循环的局限性： 1) 湿蒸汽的绝热压缩过程难以实现。因为湿汽的比容比水 的比容大得多，压缩湿汽耗功很大，且压缩机工作极不 稳定。 2) 卡诺循环局限在饱和区内。工质吸热的上限温度受临界 温度的限制，工质放热的下限温度受环境温度的限制， 所以热效率也不很高。上限温度较高的其它循环的热效 率完全有可能高于卡诺循环的效率。 3) 饱和蒸汽膨胀终态的湿度很大，影响汽轮机工作的安全 性。 分析卡诺循环存在的问题，为改进实际循环指明了 方向。实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为基础。
第九章蒸汽动力装置循环
动力装置循环
分析循环的目的方法步骤
§1 §2 §3 §4 朗肯循环 蒸汽参数对循环热效率的影响 再热循环 回热循环
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分析动力循环的目的： 在于揭示循环中能量利用的完善程度，分析影响循环热 力性能的主要因素, 探讨评价循环性能的方法，寻求提高循 环经济性的途径。 方法： 1.热平衡法:以热力学第一定律为依据,从能量的数量关系 分析，用热效率来评价循环的经济性。 2. 效率来全面地评价循环的经济性。 步骤（以热平衡法为例）： 1.将实际循环合理地抽象简化为理想循环。 2.将简化好的理想可逆循环画在p-v图、T-s图上。 3.对理想循环进行分析计算。 4.定性分析影响循环性能的主要因素，寻求提高循环经济性 的途径。 5.分析实际循环与理想循环的偏离程度，对理想循环的计算 结果引入必要的修正，提出相应的改善措施。
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2．分析简化： 工质的工作流程简图如图： 1 q1 S 方法：根据每一设备的工作 2 6 T q2 特点将其中的实际工作过程用近 B 似的或等效的可逆过程代替。 C 循环由下列过程组成： P 吸热过程（4-5-6-1）：可 2 4 看作可逆定压吸热过程。 膨胀过程（1-2）：可看作可逆绝热（定熵）膨胀过程。 放热过程（2-3）：可看作可逆定压放热过程同时也是 定温过程。 压缩过程（3-4）：可看作可逆绝热（定熵）压缩过程。 压力升高后的水再次进入锅炉完成一次循环。 忽略了一切不可逆因素之后,便得到了相应的反映该实 际动力装置循环基本特征的可逆循环。
！注意各点工质所处的状态。
状态1：p1，t1 的过热汽 状态3：p2下的饱和水 状态2：p2，s2=s1的湿蒸汽 状态4：p1, t4≈t3 的未饱和水
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5．说明： 1） wP 与wT相比可略,认为T-s图中的状态点4与点3相重合,则 h4≈h3 大为简化了计算，而对计算精度的影响很小。 2） 以上讨论的是理想化的可逆循环，故其热效率也称理想热 效率。对有摩阻的实际不可逆循环，常以汽机相对内效率和 泵效率来修正。 ？在蒸汽动力循环中，乏汽凝结对外放出大量热量 而使循环热效率不高，是否可以取消凝汽器而用压缩机将乏 汽升压后送回锅炉再加热成新蒸汽呢？
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3．p-v图、T-s图：
p
e 4 5 6 T 1 5 6
1 4
3 (2)
2
f
O
3 (2)
2
v
(a)
O
m （b）
n
s
！各图中的相应点标注符号要对应。
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4.计算： 对1kg工质而言： 1）热量和功： h h 吸热量： q 即T-s 图中面积m4561nm 1 1 4 h h 放热量： q 即T-s 图中面积m32nm 2 2 3 h h 作技术功： w 即p-v图中面积e12fe T 1 2 h h 耗技术功：w 即p-v图中面积e43fe p 4 3 q 循环净热： q q w w q q q 循环净功: w 或：w 0 T p 0 0 1 2 2）热效率: w T q2 t 0 or t 1 or t 1 1
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§2 蒸汽参数对朗肯循环的影响
蒸汽参数：指汽轮机的进汽参数(初温、初压)
和排汽参数（终压）。
由公式 热的外不可逆性提高 T ，降低 T 2 ，即可提高循环 1 热效率（此处不考虑汽轮机中工质膨胀时摩擦引 起的内部不可逆性）。为方便采用平均吸热温度
T2 t 1 T1
可见减少循环中温差传
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§1 朗肯循环
一、卡诺循环的局限性： ？热力学第二定律证明了在相同的温度限之间， 卡诺循环的热效率是最高的，为什么在蒸汽动力装置中 不采用卡诺循环呢？ （这是因为在实际采用卡诺循环时有很多困难。其定温吸、放
热过程以气体为工质难以实现。以水蒸汽作为工质利用工质的集态 变化可以实现，但仅局限于饱和蒸汽区）。如图： T p 1 4 4 1 p1 3 3 O (a) 2 v O
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二、朗肯循环:
1．概念：
朗肯循环系统的组成： 锅炉、汽轮机、凝汽器和水泵四大主要设备用管道连接。
针对饱和蒸汽卡诺循环的局限性进行的改进：
1）使放热过程一直延至蒸汽全部凝结成饱和水，用水泵取代压 缩机，水泵耗功比压缩机少得多且工作稳定。 2）使工质的吸热过程沿等压线延至过热蒸汽区，提高了循环的 平均吸热温度，既提高了循环热效率又增大了乏汽的干度。 朗肯循环是切实可行的蒸汽动力装置基本循环，现在各 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。