第十一章 蒸汽动力循环

第十一章 第一节 第二节

蒸汽动力循环

水蒸汽作为工质的卡诺循环基本蒸汽动力装置理想循环

第三节

— 朗肯循环其他蒸汽动力循环简介

基本要求：1。熟练掌握朗肯循环的工作过程和原理 2。熟练掌握影响朗肯循环热效率的因素、有关 热效率的计算和和分析及p-v图和T-s图 3。了解其他蒸汽动力循环

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，效率不高。 3.膨胀末期水分过多，不利于动力机。

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1. 工作过程

2. 朗肯循环的p-v图和T-s图 p T1 4 5 6 1 4 3 2 3 5 6

2

v 1—2:汽轮机中绝热膨胀 2—3:冷凝器中定压冷凝 3—4:给水泵中绝热压缩 4—5—6:锅炉中定压加热 6—1:过热器中定压加热

s

p

T1 4 5 6 1 4 3 5 6

3

2

2 b

v1. 热效率

a

s

二、朗肯循环的热效率、汽耗率每千克新蒸汽在锅炉和过热器中吸收的热量为

q1 h1 h4

=面积4561ba4

每千克废汽在冷凝器中向冷却水放出的热量为

q2 h2 h3 =面积23ab2

p

T1 4 5 6 1 4 3 5 6

d

c

3

2

2 b

v循环净热量为

a

s

q q1 q2 (h1 h4 ) (h2 h3 )

每千克蒸汽在汽轮机中作功为 ws1 h1 h2 =面积12cd1 每千克蒸汽在水泵中耗功为 ws 2 h4 h3 =面积34dc3 循环净功为

w ws1 ws 2 (h1 h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 ) (h2 h3 )

w (h1 h2 ) (h4 h3 ) 循环的热效率为 t q1 (h1 h4 )略去水泵消耗比轴功，

q=w

h3 h4

h1 h2 t h1 h3h3=h2’ 蒸汽动力装置的热效率为

T1 5 4 3 6

h1 h2 t h1 h2

2

s

例11-1 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,t=440℃,由水蒸气h-s图(附图1)中找到

点1,查得h1=3293.2kJ/kg。h2=2069.2kJ/kg p2=0.005Mpa查饱和水蒸气表得 h2′=137.77 kJ/kg

h

1

p1

t1

p2 X=1

2

h1 h2 32932 20692 . . t 0.3879 32932 137.77 . h1 h2

s

2. 汽耗率 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。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

w h1 h2

3600 d h1 h2

kg /(kW h)

h1 h2 t (h1 h' 2 )3600 d t (h1 h' 2 ) kg /(kW h)

汽耗率d随热效率ηt的提高而降低

三、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响h1 h2 t h1 h21.初温t1对热效率的影响t1 t T1 5 4 3 6

初温、初压和

终压

1’

提高初温还能提高绝热膨胀终 点的干度。

2 2’

s

2.初压p1对热效率的影响 T1’ 1 5’ 5 4 3 6’ 6

p1 t

2’ 2

s 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。

3.终压p2对热效率的影响

T6

1 5 4 3

p2 t

4’ 3’

2 2’

s 终压p2(t2对应的饱和压力)的降低受到环境温度的限制。

对于汽轮机动力装置,终压的范围为p2=0.003-0.004MPa。

例11-2 某基本蒸汽动力装置，其新汽压力p1=170bar,t1=550℃,汽轮 机排汽压力p2=0.05bar。求汽轮机所产生的功；循环热效率；汽耗 率；若汽轮机相对内效率ηoi=0.90,则实际循环热效率与实际汽耗率 为多少？

解 根据p1=170bar,t1=550℃,查表得 h1=3424kJ/kg,s1=6.4434kJ/(kg· K)。 h可逆过程1—2: s2=s1= 6.4434kJ/(kg· K) p2=0.05bar时， h2’=137.77kJ/kg h2”=2561.2 kJ/kg , s1 ’=0.4762kJ/(kg· K) s2” =8.3952 kJ/(kg· K)

1

p1

t1

p2X=1

2

s 2 s1' 6.4434 0.4762 x2 " ' 0.75 s 2 s 2 8.3952 0.4762" ' h2 x2 h2 (1 x2 )h2 1980 / kg kJ

s

w h1 h 2 3424 1980 1444kJ / kg 3424 1980 h1 h2 t h h 0.4394 1 2 3424 137 .77d 3600 3600 2.49kg /(kW h) h1 h2 3424 1980 h1

p1

t1

1-3为实际过程

h1 h3 oi h1 h2 h3 h1 oi (h1 h2 ) 3424 0.9 14442 3

p2X=1

2124 4kJ / kg . 3424 2124 .4 h1 h3 t h h 0.3955 1 2 3424 137 .77 3600 3600 d 2.77kg /(kW h) oi (h1 h2 ) 0.90 (3424 1980)

s

本章小结：1。朗肯循环的基本原理和基本计算

工作原理、热效率及有关计算、汽耗率、 p-v图和T-s图2。蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响

初温t1、初压p1、终压p23。了解其他蒸汽动力循环 再热循环、回热循环、热电合供循环

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