第十章 蒸汽动力装置循环 第一节 水蒸汽作为工质的卡诺循环 第二节 基本蒸汽动力装置理想循环— 朗肯循环 第三节 再热循环与回热循环 蒸汽及蒸汽动力装置 (steam power plant) （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、价廉、易得的工质 第一节 水蒸汽作为工质的卡诺循环 1.汽水混合物压缩过程c-5难以实现 2.循环局限于饱和区，上限温度受限于临界温度（647.3K）， 效率不高 3.膨胀末期水分过多，不利于动力机 简单蒸汽动力装置 的主要热力设备：蒸汽 锅炉、汽轮机、冷凝器 和给水泵 第二节 基本蒸汽动力装置的理想循环——朗肯循环 一、朗肯循环及其工作过程 卡诺与朗肯的比较 蒸汽动力装置的工作循环可以 理想化为由两个可逆定压过程和两 个可逆绝热过程组成的理想循环。
即：0-1—定压吸热过程， 1-2—绝热膨胀过程， 2-3—定压放热过程， 3-0—绝热加压过程 该循环称为朗肯循环，也称为简单蒸汽动力装置循环 二、朗肯循环热效率分析 循环工质吸热 q1＝h1－h0 工质放热 汽轮机所作轴功 (ws,T)1-2＝h1－h2 水泵耗功 循环净功 朗肯循环热效率 朗肯循环热效率 水泵耗功很少，约占汽轮机轴功的2%，可忽略，即认为 则朗肯循环的热效率可近似地表示为 例：某远洋船的汽轮机按朗肯循环用过热蒸汽工作，蒸汽的初 始参数为： p1=5Mpa，t1=440℃，冷凝器中的蒸汽压力 p2=0.005Mpa，试求循环热效率 解 根据p1=5Mpa，t1=440℃， 由水蒸气h-s图中找到点1， 查得h1=3293.2kJ/kg h s x=1 p1 t11 p2 2 h2=2069.2kJ/kg p2=0.005Mpa查饱和水蒸气表得 h 2′ =137.77 kJ/kg h s x=1 三、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 1.初温t1对热效率的影响 t1 T m 1 t 提高初温还能提高绝热膨胀终 点的干度。
提高初温要受到金 属耐热性能的限制，目前初温 的高限在600℃左右 2.初压ｐ1对热效率的影响 p1 T m 1 t 提高初压将使绝热膨胀终点的干度下降因为提高初温能 提高废汽的干度,所以提高初压和提高初温应同步进行所以提高初压和提高初温应同步进行 干度下降这会引起汽 轮机内部的耗散增加 特别是干度较低而 水分过多时，由于水 滴的冲击，汽轮机叶 片的表面受破坏，甚 至引起叶片振动，影 响叶片的使用寿命 3.终压 p2 对热效率的影响 p2 Tm2 t 终压p2(t2对应的饱和压力)的降低受到环境压力的限制对于 汽轮机动力装置,终压的范围为ｐ2＝0.003-0.004MPa 四、 汽耗率 汽耗率也是衡量蒸汽动力装置工作好坏的重要经汽耗率也是衡量蒸汽动力装置工作好坏的重要经 济指标之一济指标之一汽耗率ｄ表示每产生1千瓦小时的功(等 于3600kJ）需要消耗多少kg的蒸汽 １kg蒸汽在一个循环中所作的功为 汽耗率ｄ随热效率ηt 的提高而降低 第三节 再热循环与回热循环 一、再热循环 初压ｐ1对热效率的影响 p1 t 问题！ 工作过程：当蒸汽在汽轮机的高 压汽缸中膨胀作功而压力降低到某个 中间压力时，把蒸汽从汽轮机引出， 送至再热器重新加热，使蒸汽的温度 再次达到较高的温度，然后送回汽轮 机的低压汽缸，进一步膨胀作功。
采用再热措施的理想循环称为再热 循环 蒸汽再热循环的热效率 再热循环本身不一 定提高循环热效率 与再热压力有关 x2 ,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％～ 3.5％ 二、回热循环 从汽轮机中某个部位抽取经过 适当膨胀后的蒸汽，其温度总高于 凝结水的温度，用来预热锅炉给水 ，使得水的加热过程从较高温度开 始，使平均加热温度增高，而平均 放热温度不变，从而提高循环热效 率 0’-1—1kg水蒸气的定压吸热过程， 1-a—1kg水蒸气的绝热膨胀过程； a-b—从汽轮机中抽出的αkg蒸汽回热器中定压回热过程； a-2—抽汽后剩余的(1－α)kg水蒸气的绝热膨胀过程， 2-3—(1－α)kg乏汽的定压放热过程， 3-0—(1－α)kg水的绝热加压过程， 0-b—(1－α)kg水在回热器中的定压预热过程； b-0’—回热后重新汇合后的1kg水的绝热加压过程 ` 作业 第4版：P345 习题10-2 。