工程热力学主要循环图示
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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
工程热力学第十章 动力循环ppt课件
1
T2 T1
p2 p1
,
1
T3 T4
p3 p4
p3 p2, p1 p4
T4 T3 , T1 T2
p2 p1
t
1
1
( 1)
由上式可见，燃气轮安装循环的热效率仅与增
压比 有关。 越大，热效率越高。普通 燃气轮机安装增压比为3~10。
t
w0 q1
(h1 h6)(1a1)(h6
h8)(1a1 a2)(h8 h1 h7
h2)
二、再热循环
再热循环热效率计算
q1 (h1 h3) (h1 h6 )
q2 h2 h3
t
q1 q2 q1
(h1
h3) (h1 h6 ) (h2 (h1 h3) (h1 h6 )
h3)
(h1 h6 ) (h1 h2 ) (h1 h3) (h1 h6 )
第三节 热电循环
一、背压式热电循环 排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机
二、调理抽气式热电循环
第四章 内燃机循环
气体动力循环按热机的任务原理分类，可分为内燃 机循环和燃气轮机循环两类。内燃机的熄灭过程在热机 的汽缸中进展，燃气轮机的熄灭过程在热机外的熄灭室 中进展。
二、定压加热循环
工质吸热、放热和循环热效率：
q1 cp(T3 T2), q2 cv(T4 T1)
t
1q2 q1
1cp(T4 T1) cv(T3 T2)
11 T1(T4T11)
T2(T3T2 1)
1
T1 T2
v2 v1
1
1
,
T4 T1
v3 v2
t,p
1
1 ( 1) 1
第十章 动力循环
工程热力学(清华大学)-——斯特林循环.
热效率
T
3
t'
w净 ' q1'
oi
k 1
k
1
c
k 1 k
1
1
1
c
4’
2’
2
4
1
s
影响燃气机实际循环热效率的因素
t'
w净 ' q1'
oi
k 1
k
1
c
k 1 k
1
1
1
c
·c oi
t'
· 一定， · 一定，有最佳
t'
opt t'
· opt t' 右移
opt t'
和 w'
T3
T1
最佳增压比 op（t w净）的求解
1k
k 1 T
w净 cpT1 k k 1
T3
令 w净 0
k
opt (w净 ) 2(k 1)
T1
s
最大循环净功
2
wopt cpT1 1
燃气轮机的实际循环
压气机：不可逆绝热压缩 燃气轮机：不可逆绝热膨胀
定义：
T
3
4’
2’
2
4
压气机绝热效率
t简
2R 2A
2 1
3 4
4R
s
压气机间冷intercooling的图示
Intercooler
间冷器 5
2
3
燃烧室 6 2’
燃气轮机
4
1
压气机
压气机间冷在Ts图上的表示
t间
w净 q1
？T
3
12341和62’256联合工作
工程热力学第11讲-第6章热力循环
2
2'
s
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
t1 , p1不变，p2 ↓
T
1
优点： •T2 ↓ ηt ↑ 4
5
6
缺点： 3 •p2↓ 受环境限制 •现在大型机组p2为3.5~5kPa， 相应的饱和 温度约为27~ 33℃ ，已接近可能达到的最低 限度。 •冬天热效率高
4'
2
3'
2'
s
提高循环热效率的途径
' 2
' h2 h2
t,RG t
物理意义： kg工质100%利用,1- kg工质效率未变。
蒸汽抽汽回热循环的特点
优点： 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 缺点： 循环比功减小，汽耗率增加 增加设备复杂性 回热器投资 小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火力发电厂 一般为 4～8级。
蒸汽回热循环热效率计算
T 吸热量： 1
1kg
6 kg a
q1,RG h1 h5 h1 ha'
放热量：
4
3
5
(1- )kg 2
q2,RG 1 h2 h2'
净功： s
wRG h1 ha 1 ha h2
热效率：
整体煤气化联合循环发电（IGCC）
IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤 气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好环保性能， 是一种有发展前景的洁净煤发电技术。
整体煤气化联合循环发电（IGCC）
整体煤气化联合循环发电（IGCC）
工程热力学12
wnet h2 h1
qc
wnet
h1 h4 h2 h1
23
T1 T4 T2 T1
三.状态参数确定
qc h1 h4
wnet h2 h1
24
25
26
例：某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率为 105kJ/h若已知冷凝温度为27°c，蒸发温度为-5 °c，试求： 制冷剂的质量流量；压缩机功率及增压比；冷凝器放热 量及循环制冷系数。
建筑物采暖，一年节煤100万吨。 使用限制： 1.ε'与TR-T0反比，所以北方ε'比较低。 2.制冷，供暖联合运行工质性质要求苛刻。 3.环境热源土壤，水，空气分别存在λ小、 凝固、腐蚀等。
36
冻 水的凝结到（0熔°化C的）冰热所r需=3冷34量k。J/kg
1冷吨=3.86 kJ/s 1美国冷吨=3.517 kJ/s
制冷循环种类
√ 空气压缩制冷
压缩制冷
√ 蒸汽压缩制冷 √ 吸收式制冷
制冷循环
吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
7
§12-2 压缩气体制冷循环
-- Gas-compression refrigeration cycle
常用工质：氨（制冷剂）＋水（吸收剂） 水（制冷剂）＋溴化锂 （吸收剂）
工作过程（氨＋水）：吸收器中，氨水溶液吸收来自蒸发器的 氨蒸气。由于氨溶解时产生溶解热，为了保持溶液的吸收能力，要 用冷却水冷却吸收器。泵浓溶液加压后送入蒸气发生器。蒸气发生 器加热浓溶液，使其中所溶解的氨蒸发产生氨气。
蒸气发生器中氨气蒸发后低浓度的氨水溶液，经节流降 压后流回吸收器重新利用。
降，为兼顾 Qc及ε，采用大流量叶轮压缩 机 并回热。
15
回热后： 因为 面积12nm1=面积45gk4
qc
wnet
h1 h4 h2 h1
23
T1 T4 T2 T1
三.状态参数确定
qc h1 h4
wnet h2 h1
24
25
26
例：某压缩蒸汽制冷装置用氨作制冷剂，制冷率为 105kJ/h若已知冷凝温度为27°c，蒸发温度为-5 °c，试求： 制冷剂的质量流量；压缩机功率及增压比；冷凝器放热 量及循环制冷系数。
建筑物采暖，一年节煤100万吨。 使用限制： 1.ε'与TR-T0反比，所以北方ε'比较低。 2.制冷，供暖联合运行工质性质要求苛刻。 3.环境热源土壤，水，空气分别存在λ小、 凝固、腐蚀等。
36
冻 水的凝结到（0熔°化C的）冰热所r需=3冷34量k。J/kg
1冷吨=3.86 kJ/s 1美国冷吨=3.517 kJ/s
制冷循环种类
√ 空气压缩制冷
压缩制冷
√ 蒸汽压缩制冷 √ 吸收式制冷
制冷循环
吸附式制冷 蒸汽喷射制冷 半导体制冷 热声制冷
7
§12-2 压缩气体制冷循环
-- Gas-compression refrigeration cycle
常用工质：氨（制冷剂）＋水（吸收剂） 水（制冷剂）＋溴化锂 （吸收剂）
工作过程（氨＋水）：吸收器中，氨水溶液吸收来自蒸发器的 氨蒸气。由于氨溶解时产生溶解热，为了保持溶液的吸收能力，要 用冷却水冷却吸收器。泵浓溶液加压后送入蒸气发生器。蒸气发生 器加热浓溶液，使其中所溶解的氨蒸发产生氨气。
蒸气发生器中氨气蒸发后低浓度的氨水溶液，经节流降 压后流回吸收器重新利用。
降，为兼顾 Qc及ε，采用大流量叶轮压缩 机 并回热。
15
回热后： 因为 面积12nm1=面积45gk4
工程热力学主要循环图示
1. 卡诺循环
1 → 2 等温吸热 2 → 3
绝热压缩
3 → 4
绝热膨胀
4 →1
等温放热
是两个热源的可逆循环 个热源的可逆循环 可逆
5
理想混合加热循环(萨巴德循环 理想混合加热循环 萨巴德循环) 萨巴德循环
1 2 等熵压缩；2 3 等容吸热； 等熵压缩； 等容吸热； 3 4 定压吸热；4 5 等熵膨胀； 定压吸热； 等熵膨胀； 5 1 定容放热 特性参数： 特性参数 压缩比(compression ratio) 压缩比 定容增压比(pressure ratio) 定容增压比
工程热力学
克劳修斯不等式的推导
1、正循环（卡诺循环） 、正循环（卡诺循环）
Q Q1 Q2 ∫ T = T1 T2 = 0
热力系统分类
以系统与外界之间能量和物质交换情况划分： 有 无
是否传质 是否传热 是否传功 是否传热、功、质 开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
v1 ε= v2
p3 λ= p2
定压预胀比 (cutoff ratio)
v4 ρ= v3
定压加热循环（狄塞尔 循环) 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环 循环
定容加热循环（奥托 循环) 定容加热循环（奥托OTTO循环 循环
柴油机与汽油机动力循环图示
柴油机，压燃式
汽油机，点燃式
定压加热理想循环－ 定压加热理循环－布雷顿循环
强度参数与广延参数
强度参数：与物质的量无关的参数 如压力p、温度T 广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S 比参数： V U S H u= h= v= s= m m m m 比容 比内能 比焓 比熵 具有强度参数的性质，不可加性
1 → 2 等温吸热 2 → 3
绝热压缩
3 → 4
绝热膨胀
4 →1
等温放热
是两个热源的可逆循环 个热源的可逆循环 可逆
5
理想混合加热循环(萨巴德循环 理想混合加热循环 萨巴德循环) 萨巴德循环
1 2 等熵压缩；2 3 等容吸热； 等熵压缩； 等容吸热； 3 4 定压吸热；4 5 等熵膨胀； 定压吸热； 等熵膨胀； 5 1 定容放热 特性参数： 特性参数 压缩比(compression ratio) 压缩比 定容增压比(pressure ratio) 定容增压比
工程热力学
克劳修斯不等式的推导
1、正循环（卡诺循环） 、正循环（卡诺循环）
Q Q1 Q2 ∫ T = T1 T2 = 0
热力系统分类
以系统与外界之间能量和物质交换情况划分： 有 无
是否传质 是否传热 是否传功 是否传热、功、质 开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
v1 ε= v2
p3 λ= p2
定压预胀比 (cutoff ratio)
v4 ρ= v3
定压加热循环（狄塞尔 循环) 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环 循环
定容加热循环（奥托 循环) 定容加热循环（奥托OTTO循环 循环
柴油机与汽油机动力循环图示
柴油机，压燃式
汽油机，点燃式
定压加热理想循环－ 定压加热理循环－布雷顿循环
强度参数与广延参数
强度参数：与物质的量无关的参数 如压力p、温度T 广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S 比参数： V U S H u= h= v= s= m m m m 比容 比内能 比焓 比熵 具有强度参数的性质，不可加性
工程热力学-第十章动力循环之朗肯循环
02
初参数对朗肯循环热效率的影响
1. 初温t1
T 1 T 2不变 t
或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21
t11t2t21
t123561
t
02
2. 初压力 p1
T 1 ,T 2不变 t 但 x2下降且 p太高造成强度问题
3. 背压 p2
实际并不实行 卡诺循环
01
02. 朗肯循环的热效率
02
朗肯循环的热效率
t
wn wt,T wt,P
wt,T h1 h2 ? cp T1 T2
wt,P h4 h3
wnet h1 h2 h4 h3
02 T 1不变 ,T 2 t 但受制于环境温度，不能任意
降低 p2 6kPa,ts 36.17 C; p2 4kPa,ts 28.95 C
同时，x2下降 。
思考： 我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？
THANK YOU
第十章 动力循环 之
朗肯循环
CONTENTS
01. 朗肯循环的流程 02. 朗肯循环的热效率
01. 朗肯循环的流程
01
朗肯循环 (Rankine cycle)
1）流程图
2）p-v，T-s图
01
3）水蒸气的卡诺循环
水蒸气卡诺循环有可能实现，但：
（1）温限小 （2）膨胀末端x太小 （3）压缩两相物质的困难
t
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
5）耗汽率(steam rate)及耗汽量
理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
工程热力学(清华大学)-——斯特林循环.
t简
2R 2A
2 1
3 4
4R
s
压气机间冷intercooling的图示
Intercooler
间冷器 5
2
3
燃烧室 6 2’
燃气轮机
4
1
压气机
压气机间冷在Ts图上的表示
t间
w净 q1
？T
3
12341和62’256联合工作
4
t间
w净A q1A
w净B q1B
2
2’ B
5
A
6
结论： t间 t简 w间 w简
1k
k 1 T
w净 cpT1 k k 1
当 不变
w净
t 1
1
k 1
k
但T3 受材料耐热限制
不变
3
3’
2
4
4’ 1
T3
s
T1
对净功的影响
1k
k 1 T
w净 cpT1 k k 1
T3
当 不变
太小 t 太大 t
存在最佳 ，使
w净 w净
最w大净
T1
t 1
1
k 1
k
sHale Waihona Puke ch2 h2'
h1 h1
1
燃气轮机相对内效率
oi
h3 h4' h3 h4
s
燃气轮机的实际循环的净功
净功
T
3
w净 ' h3 h4' h2' h1
oi
h3
h4
h2
c
h1
4’
2’
2
4
k
opt w净' oic 2k 1
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强度参数与广延参数
强度参数：与物质的量无关的参数 如压力p、温度T 广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S 比参数： V U S H u= h= v= s= m m m m 比容 比内能 比焓 比熵 具有强度参数的性质，不可加性
5–2 卡诺循环和卡诺定理
一、卡诺循环及其热效率
工程热力学
克劳修斯不等式的推导
1、正循环（卡诺循环） 、正循环（卡诺循环）
Q Q1 Q2 ∫ T = T1 T2 = 0
热力系统分类
以系统与外界之间能量和物质交换情况划分： 有 无
是否传质 是否传热 是否传功 是否传热、功、质 开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系 闭口系 绝热系 绝功系 → 3
绝热压缩
3 → 4
绝热膨胀
4 →1
等温放热
是两个热源的可逆循环 个热源的可逆循环 可逆
5
理想混合加热循环(萨巴德循环 理想混合加热循环 萨巴德循环) 萨巴德循环
1 2 等熵压缩；2 3 等容吸热； 等熵压缩； 等容吸热； 3 4 定压吸热；4 5 等熵膨胀； 定压吸热； 等熵膨胀； 5 1 定容放热 特性参数： 特性参数 压缩比(compression ratio) 压缩比 定容增压比(pressure ratio) 定容增压比
v1 ε= v2
p3 λ= p2
定压预胀比 (cutoff ratio)
v4 ρ= v3
定压加热循环（狄塞尔 循环) 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环 循环
定容加热循环（奥托 循环) 定容加热循环（奥托OTTO循环 循环
柴油机与汽油机动力循环图示
柴油机，压燃式
汽油机，点燃式
定压加热理想循环－ 定压加热理想循环－布雷顿循环