水蒸气的热力性质与蒸汽动力循环

第九章

水蒸气的热力性质和蒸汽动力循环9-1水蒸气的饱和状态汽化

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液体转变为汽体的过程液化

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蒸汽或气体转变为液体的过程蒸发

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液体表面在任何温度进行的缓慢汽过程

饱和状态是汽化和液化达到动态平衡共存的状态

液化的微观机制汽化的微观机制

演示图9-1图9-2饱和的含义、饱和水、饱和水蒸气湿饱和蒸汽（湿蒸汽）干饱和蒸汽过热水蒸汽过冷水或未饱和水饱和压力ps、饱和温度ts9-1水蒸气的饱和状态饱和温度与饱和压力的对应关系一定的饱和温度总是对应着一定的饱和压力一定的饱和压力总是对应着一定的饱和温度饱和温度愈高，饱和压力也愈高实验测出饱和温度与饱和压力的关系如图9-2中曲线AC所示9-1水蒸气的饱和状态饱和温度与饱和压力的对应关系适用范围温度t>tC时，液相不可能存在，而只可能气相，tC称为临界温度。

与临界温度相对应的饱和压力pC称为临界压力临界温度是最高的饱和温度。临界压力是最高的饱和压力。9-1水蒸气的饱和状态临界状态（临界点）由临界温度和临界压力确定的状态就是临

界状态。临界状态是汽液两相模糊不清不易区分的

状态。临界状态也是最高的饱和状态。9-1水蒸气的饱和状态演示水（或水蒸气）的临界参数值为：

9-1水蒸气的饱和状态三相点压力p<pA时，液相也不可能存在，而只可能是气相或固相。pA称为三相点压力;tA称为三相点温度。三相点压力是最低的汽-液两相平衡的饱和压力。三相点温度是最低的汽-液两相平衡的饱和温度。三相点是汽液固共存的状态，也是最低的饱和状态。9-1水蒸气的饱和状态水的三相点温度和三相点压力为：9-1水蒸气的饱和状态水蒸气的饱饱和温度与与饱和压力力的对应关系及计算算查饱和水蒸蒸气表（参参看附表6和附表7）根据经验公公式计算。粗略的经验验公式如（9-1）式中：ps单位为atm；ts单位为。C该式只能用用于100。C附近9-1水水蒸气的饱饱和状态严家禄饱饱和蒸汽汽压计算算式从三相点点到临界界点，其其结果全全部符合合1985年国际水水蒸气性性质骨架架表中规规定的允差要求：：9-1水水蒸气的饱饱和状态9-1水水蒸气的饱饱和状态沸腾--液体表面和和液体内部部在温度达达到和超过过饱和温度时通通过产生汽汽泡所进行行的激烈的的汽化过程。沸腾和蒸发发的区别：：蒸发是在任任何温度下下液体表面面通过分子子飞升的方方式进行的缓缓慢的汽化化过程。沸腾是在温温度达到和和超过饱和和温度时通通过产生汽汽泡和分子飞飞升的方式式所进行的的激烈的汽汽化过程。。9-1水水蒸气的饱饱和状态9-2水水蒸气的产产生过程水蒸气的产产生过程分分为三个阶阶段1、未饱和和水变成饱饱和水的定定压预热过过程将1kg、0。C的水定压加加热到该压压力p下的饱和温度ts时所需加入入的热量q’称为水的液体热。（9-3）式中，-水的比定压压热容，热量q’也等于焓的的增量：（9-4）演示式中：-饱和水的焓焓；-温度为0。C时水的焓。饱和水的焓焓为（9-5）水的液体热热随压力提提高而增大大（见图9-3）表9-1不同压力下下水的液体体热压力p/MPa0.010.115102022.064=pc液体热q’/kJ/kg191.80417.47761.871149.21397.11807.12063.89-2水水蒸气的产产生过程2、饱和水水变为饱和和水蒸汽的的定压汽化化过程使1kg饱和水在一一定压力下下完全变为为相同温度的饱和和水蒸气所所需加入的的热量称为为水的汽化潜热热，用符号号r表示。在温熵图上上汽化潜潜热则相应应于水平线线段下的矩矩形面积：：（9-6）9-2水水蒸气的的产生过程程水的汽化潜潜热可由实实验测定。压力愈高，汽化潜潜热愈小，，而当压力力达到临界界压力时，汽汽化潜热变变为零（见见图9-4）表9-2不同压力下下水的汽化化潜热压力p/MPa0.010.115102022.064=pc汽化潜热r/kJ/kg2392.02257.62014.81639.51317.2585.909-2水水蒸气的的产生过程程9-2水水蒸气的的产生过程程图9-3图图9-4式中：-饱和水蒸气气的熵；-饱和水的熵熵。汽化潜热也也等于定压压汽化过程程中焓的增增加：（9-7））式中：-饱和水蒸气气的焓。饱和水蒸气气的焓为（9-8））9-2水水蒸气的的产生过程程湿蒸汽状态态计算干度（9-9））湿度（9-10）式中：-湿蒸汽中饱饱和水蒸气气的质量-湿蒸汽汽中饱和水水的质量-湿蒸汽汽的质量9-2水水蒸气的的产生过程程干度与湿度度关系饱和水饱和水蒸气气湿蒸汽（9-11）9-2水水蒸气的的产生过程程湿蒸汽的比比状态参数数计算9-2水水蒸气的的产生过程程式中：-饱和水的比比体积、比比焓、比热力学能能、比熵；；-饱和水蒸气气的比体积积、比焓、、比热力学能能、比熵；；-湿蒸汽的比比体积、比比焓、比热力学、、比熵。湿蒸汽的压压力和温度度，也是饱饱和压力和和饱和温度度9-2水水蒸气的的产生过程程3、饱和水水蒸气变为为过热水蒸蒸气的定压压过热过程程将1kg饱和水蒸气气在一定压压力下继续续加热，变变成温度为为t的过热水蒸气所吸收收的热量，，即过热热热量q”为：（9-13）式中：-过热水蒸气气的比定压压热容。-过热水水蒸气的平平均比定压压热容。-过热水水蒸气的过过热度，表表示过热水水蒸气的温温度超出该压力下饱饱和温度的的度数。表明过热水水蒸气离开开饱和状态的远远近程度。9-2水水蒸气的的产生过程程水蒸气在定定压过热过过程中吸收收的热量也也等于焓的增加加：（9-14）式中，h一一定压力为为p、温度为t时过热水蒸蒸气的焓。过热水蒸气气的焓为（9-15）9-2水水蒸气的的产生过程程在这整个定定压加热过过程中所吸吸收的热量量为（9-16）图9-5表表示水从0。C定压加热热变为温度度为t的过热水蒸气气所需的热热量q,以及三个加加热阶段所需热量q’、r、q”因压力不同同而变化的的情况9-2水水蒸气的的产生过程程图9-51、水蒸气气的压容图图、温熵图图和焓熵图图使水在不同同压力定压压预热、汽汽化、过热热、变成过过热水蒸气。将各定压线线上所有开开始汽化的的各点连接接起来，形形成一条曲线线A1-C，称为为下界线。下界线上各各点相应于不同压压力下的饱饱和水，因因此下界线线又称为饱饱和液体线。显然，它同同时又是x=0的定干度线线9-3水水蒸气图图表演示将定压线上上所有汽化化完毕的各各点连接起起来，形成成另一条曲线线A2–C，称为为上界线。上界线各点点相应于不同压力力下的饱和和水蒸气，，因此上界界线又成为为饱和水蒸汽汽线。它同时又是是x=1的定干度线线下界线和上上界线相交交于临界点点C，这样就形形成了饱和曲线A1-C-A2所包围的饱饱和区（或或称为湿蒸蒸汽区）。超出饱和区区的范围（（p>pc）便不再有有水的定压汽汽化过程。9-3水水蒸气图图表水蒸气热力力性质图结结构特征口口诀“一点点连双双线三三区五五态含含”一点–临界点双线–饱和水线、、饱和水蒸蒸气线三区–未饱和水区区、饱和蒸蒸汽（湿蒸蒸汽、两相相）区、过热水蒸气气区五态–未饱和水态态、饱和水水态、湿蒸蒸汽态、饱饱和水蒸汽态、过热热水蒸气态态9-3水水蒸气图图表水蒸气图中中不同区域域内的不同同定值线的的形状是由由于内在的的物理特性性决定的。水的压缩性性很小，压压容图中，，定温线处处于下界线线左边的线线段是很陡陡的，几乎乎是垂直线线段。这说明水在在定温压缩缩时，即使使压力提高高很多，比比体积的减减小也是不不显著的。水的压缩性性很小，定定熵消耗的的功很少，，即使压力力提高很多多，热力学学能也增加加及少，温温度几乎没没有提高。因此，温熵熵图中不同同压力的定定压线处于于下界线左左边的线段段靠得很近近，并且几几乎都和下下界线重合合在一起。在焓熵图中中，由于水水在定熵压压缩后焓的的增加也有有限，所以以这些定压压预热线段段和下界线线还是靠得得比较近的的。9-3水水蒸气图图表饱和温度与与饱和压力力的对应关关系及其形形状在饱和区中中，定温线线同时也是是定压线在定容图中中，定温线线处于饱和和区中的线线段是水平平线段（定压压线）在温熵图中中，定压线线处于饱和和区中线段段也是水平平线段（定温温线）在焓熵图中中，定压线线（定温线线）处于饱饱和区中的的线段是不同同斜率的斜斜直线9-3水水蒸气图图表在焓熵图中中，定压线上各各点的斜率率正好等于于各点的温温度在饱和区中中，由于定定压线同时时也是定温温，压力不变，相应应的饱和温温度也不变变，因此（9-17）定压线的斜斜率是常数数，定压线线当然就是是直线。9-3水水蒸气图图表在焓熵图中中，定压线线（定温线线）处于饱饱和区中的线段是直直线段。同时，压力力愈高，相相应的饱和温度也愈愈高，定压压线的斜率率就愈大，，在焓熵图中也就愈愈陡。2、水蒸气气热力性质质表“饱和水与与饱和水蒸蒸气性质表表”“未饱和水水与过热水水蒸气性质质表”9-3水水蒸气图图表饱和水与饱饱和水蒸气气热力性质质表列成两两个一个按温度度排列，对对温度取比比较整齐的的数值，按次序排列列，相应地地列出饱和和压力以及及饱和水蒸气的比体体积、焓、、熵和汽化化潜热。一个按压力力排列，对对压力取比比较整齐的的数值，按次序排列列，相应地地列出饱和和温度以及及饱和水与饱和水蒸蒸气的比体体积、焓、、熵和汽化化潜热。9-3水水蒸气图图表未饱和水与与过热水蒸蒸气热力性性质表中，，根据不同同温度和不同压力力，按次序序排列（因因为温度与与压力没有有对应关系），相相应地列出出未饱和水水（粗黑线线以上）和过热水蒸气（粗黑线以以下）的比体积、、焓和熵。按1985年第三十十届国际水水蒸气性质质大会通过过的骨架表表规定，以三三相点压力力（611.66Pa）下饱和和水的热力力学能和熵为零零。这些图表中中的数据均均由严家禄禄教授提供供的水蒸气统统一热物性性方程计算算而得，符符合国际骨骨架表规定的允差差要求。9-3水水蒸气图图表9-4水水蒸气的的热力过程程利用图表进进行水蒸气气热力过程程的计算步步骤如下：：（1）将过程画在在焓熵图中中，以便分分析（2）根据据焓熵图或热力性质质表查出过过程始末各各状态参数数值将热力学能能：演示（3）计算算热量（不不考虑摩擦擦）：定容过程（无膨胀功功的过程））（6-18））定压压过过程程（无无技技术术功功的的过过程程））（6-19））定温温过过程程（6-20））定熵熵过过程程（绝绝热热过过程程））（6-21））9-4水水蒸蒸气气的的热热力力过过程程（4））计计算算功功（（不不考考虑虑摩摩擦擦））：：定容容过过程程（（无无膨膨胀胀功功的的过过程程））（9-22））（9-23））定压压过过程程（（无无技技术术功功的的过过程程））（9-24））（9-25））9-4水水蒸蒸气气的的热热力力过过程程定温温过过程程（9-26））（9-27））定熵熵过过程程（（绝绝热热过过程程)(9-28））（9-29））9-4水水蒸蒸气气的的热热力力过过程程9-5基基本本的的蒸蒸汽汽动动力力循循环环——朗朗肯肯循循环环1、、湿湿蒸蒸汽汽的的卡卡诺诺循循环环及及其其改改进进湿蒸蒸汽汽区区可可以以实实现现卡卡诺诺循循环环。但存存在在诸诸多多缺缺点点：：一、、受受临临界界点点限限制制循循环环的的吸吸热热温温度度不不会会很很高高，，因因此此循循环环热热效率率较较低低；；二、、水水泵泵工工作作在在高高湿湿度度区区，，不不仅仅水水泵泵压压缩缩湿湿蒸蒸汽汽耗耗功功多多，，而而且且稳稳定定性性差，，压压缩缩效效率率低低；；三、、蒸蒸汽汽轮轮机机也也在在湿湿度度较较高高的的区区域域工工作作，，不不仅仅湿湿蒸蒸汽汽膨膨胀胀时时速速度度三三角角形形会会发发生生畸畸变变，，气气动动性性能能不不好好，，效效率率大大为为降降低低，，而而且且蒸蒸汽汽轮轮机机末末级级叶叶片片腐腐蚀蚀严严重重，，安安全全性性差差。改进后的朗朗肯循环：：一、水泵压压缩饱和水水，降低压压缩功耗，，提高了压压缩效率和和工作稳定定性。二、在蒸汽汽轮机中膨膨胀的是过过热蒸汽，，提高了循循环吸热温温度和蒸汽汽膨胀作功能力，，降低了叶叶片的腐蚀蚀，机组运运行安全性性增强。9-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环2、基本蒸蒸汽动力循循环—朗肯肯循环1）朗肯循循环蒸汽动动力装置构构成及工作作原理主要设备：蒸汽锅炉蒸蒸汽轮轮机凝汽器水水泵泵（图9－6）图9-69-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环工作原理来自于给水水泵的凝结结水在蒸汽汽锅炉中预预热、汽化化并过热，变成过过热水蒸气气。过热水蒸气气进入到蒸蒸汽轮机膨膨胀作功带带动发电机机发电或带动其它它原动机工工作。蒸汽轮机作作功后的乏乏汽进入到到凝汽器凝凝结放热，，放出的凝结热被被冷却水带带走，凝结结水进入给给水泵。给水泵压缩缩凝结水并并将其打入入蒸汽锅炉炉再进行下下一个循环。9-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环2）简单肯朗循循环构成及及其在压容容图、温熵熵图和焓熵图图上的表示示。图9-7图9-8图9-99-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环未饱和水在在蒸汽锅炉炉中的定压压加热过程程（过程0→1）。来自于给水水泵的凝结结水在蒸汽汽锅炉中预预热、汽化化并过热，，变成过热热水蒸气。每千克蒸汽汽获得的热热量：(9-30)在图9-8中,q1表示为面积积60176。在图9-9中,q1表示为线段段a。9-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环过热水蒸气气在蒸汽轮轮机中膨胀胀作功过程程（过程1→2）。从蒸汽锅炉炉出来的水水蒸气（即即所谓新汽汽）进入蒸蒸汽轮机膨膨胀作功。认为过程是是绝热的。在绝热（定定熵）膨胀胀过程中，，水蒸气通通过蒸汽轮轮机对外所所作的功（（技术功））为：（9-31）在图9-7中，wT表示为面积积41254。在图9-9中，wT表示为线段段b。9-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环作功后的乏乏汽在凝结结放热过程程（过程2→→3）。从蒸汽轮机机作功后的的乏汽进入入到凝汽器器凝结放热热，放出的的凝结热被被冷却水带带走。每千克乏汽汽所放出的的热量为：：（9-32）在图9-8中，q2表示为面积积63276。在图9-9中，q2表示为线段段c。9-5基基本的蒸汽汽动力循环环——朗朗肯循环作功后的乏乏汽在凝结结放热过程程（过程2→3）。从蒸汽轮机作作功后的乏汽汽进入到凝汽汽器凝结放热热，放出的凝凝结热被冷却却水带走。每千克乏汽所所放出的热量量为：（9-33））在图9-8中中，q2表示为面积63276。。在图9-9中中，q2表示为线段c。9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环循环所作的净净功（或循环环的净热量））两个定压过程程（或者说由由两个不作技技术功的过程程）和两个绝绝热过程组成成的最简单的的蒸汽动力循循环，称为朗朗肯循环。每千克工质，，每完成一个个循环，对外外界作出的功为：（9-34）9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环朗肯循环的理理论热效率考虑给水泵耗耗功时为（9-35））忽略给水泵耗耗功时为（9-36））9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环汽耗率蒸汽轮机每发发出一千瓦小小时（一度电电）功所消耗的蒸汽量量。do=D/No=3600/wT(kg/kw.h)式中D-蒸汽总消消耗量（kg/h）No-总功率（kw）热耗率蒸汽轮机每发发出一千瓦小小时（一度电电）功所消耗的热量。。（大卡/kw.h）煤耗率蒸汽轮机每发发出一千瓦小小时（一度电电）功所消耗的标煤克克数。（g/kw.h）9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环火电机组供电电平均煤耗：：国外350g/kw.h国内400g/kw.h（97-98年）上海海350-360g/kw.h青海、、新疆疆520-800g/kw.h黑龙龙江江420-430g/kw.h9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环3、蒸汽参数对对朗肯循环热热效率的影响响1）新汽温度（（初温T1）的影响假定新汽和乏乏汽压力保持持为p1和p2不变，将新汽汽的温度从T1提高到T1’（图9-10），朗肯循环环的平均吸热热温度有所提提高（T’m1>Tm1），而平均放放热温度未变变，循环的热热效率也提高高了同同时可以降低低汽耗率和汽汽轮机乏汽湿湿度，减少机机组腐蚀。9-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环图9-10图9-119-5基本本的蒸汽动力力循环——朗肯肯循环2)新汽的压力（（初压p1）的影响假定新汽温度度和乏汽压力力保持为T1和p1不变，将新汽汽压力由p1提高到p1’（图9-11）。通常也能能提高朗肯循循环的平均吸吸热温度（T’m1>Tm1），而平均放放热温度不变变，因而可以以提高循环的的热效率。需要注意的是是，如果单独独提高初压会会使膨胀终了了时乏气的湿湿度增大（图9-11y，2>y2）。乏汽湿度度过大，不仅仅影响蒸汽轮轮机最末几级级的工作效率，而而且危及安全全。现代大型型蒸汽动力装装置除了采用用疏水和蒸汽轮机最末末几级动叶进进汽边背弧硬硬化处理外，，均对湿度加加以限制大型型凝凝汽汽式式机机组组湿湿度度为为9-10%，调调节节抽抽气气式式机机组组湿湿度度为为14%-18%。蒸汽汽的的初初温温和和初初压压一一般般都都是是同同时时提提高高的的，，这这样样既既可可避避免免单单独独提提高高初初压压带带来来的的乏乏汽汽湿湿度度增增大大的的问问题题，，又又可可使使循循环环热热效效率率的的增增长长更更为为显显著著。提高高蒸蒸汽汽的的初初温温和和初初压压一一直直是是蒸蒸汽汽动动力力装装置置的的发发展展方方向向，，现现代代大大型型蒸蒸汽汽动动力力装装置置蒸蒸汽汽初初温温达达550。C，初初压压超超过过15MPa。9-5基基本本的的蒸蒸汽汽动动力力循循环环——朗朗肯肯循循环环3））乏汽汽的的压压力力（（终终压压p2）的的影影响响假定定新新汽汽温温度度和和压压力力保保持持为为T1和P1不变变，，将乏乏汽汽压压力力有有p2降低低到到p2’（图图9-12），，循环环的的平平均均放放热热温温度度显显著著降降低低了了，，循循环环的的平均均吸吸热热温温度度降降低低很很少少，，因因此此随随着着乏乏汽汽压压力的的降降低低，，朗朗肯肯循循环环的的热热效效率率有有显显著著的的提提高。但是是由由于于乏乏汽汽是是饱饱和和的的，，其其压压力力受受到到相相对对于于该该乏汽汽压压力力的的饱饱和和温温度度的的限限制制，，而而乏乏汽汽温温度度也也只只能降降低低到到和和天天然然冷冷源源（（大大气气、、海海水水））的的温温度度相相等，，乏乏汽汽压压力力的的降降低低也也是是有有限限度度的的。目前前大大型型蒸蒸汽汽动动力力装装置置中中蒸蒸汽汽轮轮机机的的乏乏汽汽压压力力p2=0.004MPa（因因为为相相应应的的饱饱和和温温度度为为29oＣ）已经经到到了了下下限限。图9-129-6蒸蒸汽汽再再热热循循环环1、、蒸蒸汽汽再再热热循循环环热热采用用蒸蒸汽汽再再热热循循环环也也是是提提高高热热效效率率的的一一个个有有效效措施施。图9-13表表示示一一个个采采用用再再热热循循环环的的蒸蒸汽汽动动力装装置置。过热热水水蒸蒸气气在在蒸蒸汽汽轮轮机机中中并并不不一一下下子子膨胀胀到到最最低低压压力力，，而而是是先先膨膨胀胀到到某某个个中中间间压压力力，，接着着到到再再热热器器中中再再次次加加热热，，然然后后到到第第二二段段蒸蒸汽汽轮轮机中中继继续续膨膨胀胀。其它它过过程程和和朗朗肯肯循循环环相相同同。9-6蒸蒸汽汽再再热热循循环环再热热循循环环在在温温熵熵图图中中如如图图9-14所所示示。采用再热循环环还可以显著著地降低乏汽汽的湿度（y’2<y2）目前大型超超高压蒸汽动动力装置几乎乎都采用再热热循环。图9-13图图9-149-6蒸蒸汽再热循环环再热循环的热热效率计算如如下：(9-37)蒸汽再热的温温度T1一般与新蒸汽汽的温度T1相同或稍低。在初压（p1）和终压（p2）之间再热的的中间压力如如何选择方为为最佳呢？从热力学的角角度分析，权权衡利弊，将将再热压力选选得比热力学学意义上的最最佳值稍高些些，应更为有有利。9-6蒸蒸汽再热循环环2、抽汽回热热肯循环从卡诺定理对对热机的指导导原则可知，，在循环平均均放热温度不不变的情况下下，提高热效效率的关键是是提高循环的的平均吸热温温度。在朗肯循环中中，定压吸热热过程（图9-8中过程程01）的的平均吸热温温度远低于新新汽温度，这这主要是由于于水的预热过过程温度较低低。如能设法使吸吸热过程不包包括这一段水水的低温预热热过程，那么么循环的平均均吸热温度将将会提高，循循环的热效率率也就能相应应地得到提高高。采用抽汽回热热来预热给水水正是出于这这种考虑。9-6蒸蒸汽再热循环环图9-15表表示一个采用用二次抽汽回回热的蒸汽动动力装置。这个抽气循环环在温熵图中中如图9-16所示。从蒸汽轮机的的不同中间部部位抽出一小小部分不同压压力的蒸汽，，使它们定压压冷却，完全全凝结（过程程a→a’、b→b’）,放出的热热量用来预热热锅炉给水（（过程b”→a’’、’c→b’’），其余大部部分蒸汽在蒸蒸汽轮机中继继续膨胀作功功。这样一来，使使蒸汽锅炉中中的吸热过程程变为(a”→1)，提高了吸吸热平均温度度，从而提高高了循环的热热效率。抽气回热是提提高蒸汽动力力装置循环热热效率的切实实可行和行之之有效的方法法，因而几乎乎所有火力发发电厂中的蒸蒸汽动力装置置都采用这种种抽汽的回热热循环。抽汽次数少则则三，四次，，多则五、六六次，有的甚甚至高达七、、八次。9-6蒸蒸汽再热循环环图9-15图图9-169-7抽抽汽回热循环环抽汽量的计算算根据质量守恒恒和能量平衡衡方程，假定定进入蒸汽轮轮机的水蒸气气量为1kg;第一、第二次次抽汽量分别别为,则可得（不考考虑散热损失失）：从而解得（9-38））9-7抽抽汽回热循环环回热循环的热热效率为（9-38））多级抽汽回热热时各级的抽抽气压力如何何确定才对提提高循环热效效率最有利，，这是一个值值得探讨的问问题。目前有不同的的确定方法如如焓降分配法法、等焓差分分配法、等温温升分配法、、等温比分配配法等。严家禄教授认认为从冷凝器器出口温度到到锅炉给水温温度之间，按按最简单的等等温升法分配配各级回热之之温升（即每每一级回热器器中水的预热热温升相同））即可获得接接近最佳的效效果。9-8热热电联产循环环虽然现代化大大型蒸汽动力力装置，发电电效率可达50%左右。但是燃料中仍仍有另一半能能量作为废热热由凝汽器排排向了大气而而损失掉了。然而，另一方方面，生产和和生活中需要要用热的地方方，又往另外外消耗燃料来来生产中、低低压力和温度度的蒸汽直接接供给用户，，而没有利用用蒸汽的作功功潜能。如果设法将热热和电的需要要集中由大型型热电厂提供供，便可以有有效地提高燃燃料能量的利利用率，这就就是热电联的的概念热电联产是根根据热用户的的要求，从汽汽轮机的中间间部位抽出所所需温度和压压力的一部分分蒸汽送往热热用户。流经汽轮机抽抽汽口后面的的蒸汽量将减减少，也减少少气轮机输出出功率，并使使循环热效率率比不抽汽时时有所降低，，但是由于这这时电厂不仅仅提供了电力力，还提供了了热能，总的的能量利用率率还是显著提提高了。9-8热热电联产循环环热电联产两种种方式：背压压式汽轮机和和调节式机组组背压式汽轮机机组－用于具具有相当规模模和稳定需求求热用户。蒸汽在汽轮机机中不是一直直膨胀到接近近环境温度，，而是膨胀到到某一较高的的压力和温度度（例如对于于采暖用热，，可将汽轮机机背压设计为为0.12MPa左右，相应的的饱和温度为为105。C左右），然后后将汽轮机全全部排汽直接接提供给热用用户（图9-17、图9-18））。图9-17、、图图9-189-8热热电联产循环环背压式汽轮机机的优点是能能量利用率高高。理论上蒸汽能量的利用用率可达100%。能量利用率为为：（9-39））式中未计及锅锅炉中的热损损失和供热管管道等其它损失，实际的的燃料能量利利用率约为70%左右。9-8热热电联产循环环调节式机组－－由于背压式式的热电联供供，其电产量量和热产量的的比例不能调调节，在用热热不足时，发发点也受限制制而使机组不不能发挥应有有的效能。调节式的热电电联可以克服服这个缺点，，这种方式可可以根据用户户在不同时期期电热需求的的变化灵活地地调节输出的的电能和热能能（图9-20）。图9-209-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析算例：有一燃油的火火力发电厂，，按朗肯循环环工作（参看图9-21、、9-22））汽轮机的新汽汽参数p1=13.5Mpa、t1=550。C，汽轮机的乏汽汽压力（亦即即凝汽汽压力力）p2=0.004MPa汽轮机相对内内效率锅炉给水压力力（即水泵出出口压力）为为p4=14MPa水泵效率燃料的高发热热量（计及燃烧产产物在低温下下水蒸气放出出的凝结潜热热）低发热量（燃烧产物在在低温下仍为为气态，不考考虑水蒸气的的凝结）锅炉效率9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析图9-20图图9-219-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析1、能量分析法法a)水泵水泵理论上（（定熵时）应应消耗的功与与实际消耗功的比值为水水泵效率：查得：9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析所以水泵耗功9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析水泵中进行的的绝热过程，，没有热量散散失，所以QLP=0b)锅炉设每消耗1kg燃料产生mkg新蒸汽，锅炉炉效率查得：h1=3463.9kJ/kg,所以9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析消耗1kg燃料产生11.1037kg蒸汽，所吸收收热量为：锅炉由于排出出温度较高的的烟气、不完完全燃烧及炉炉体散热等因因素造成的热热损失总计为为9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析散热等因素的的热损失占燃燃料低发热量量的百分率c)汽轮机汽轮机相对内内效率为查得：，，所以9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析消耗1kg燃料汽轮机所所作功为汽轮机中进行行的是绝热过过程，没有热热量损失QL，T=09-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析d）凝汽器乏汽在凝汽器器中放出的热热量乏汽在凝汽器器中放出的热热量通过冷却却水全部排放放到大气中，，成为热损失失9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析热损失燃料燃燃料低发热量量的百分率为为总的能量平衡衡（按每千克克燃料计算））：燃料低发热量量=（水泵、锅炉炉、汽轮机、、凝汽器总的的热损失）+（汽轮机作功功－水泵所耗耗功）即9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析亦即以新蒸汽的吸吸热量Q1为100%（不包括锅炉炉的热损失）），循环热效效率为：9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析若以燃料低发发热量HV，L为100%（（包括锅炉的的热损失在内），，则循环热效效率为以燃料的低发发热量为100%，将各各项热损失及及循环作出的功直直观地画在能能流图中（图图9-22））9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析图9-229-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析2、火用分析法碳氢燃料的火用（））与与燃料的高发发热量（））很接接近，对常常用的燃料油油，可以认为为这就是说，燃燃料中的化学学能在理论上（通过可逆逆的化学反应应）绝大部分分都能转化为为有用功。在实际的蒸汽汽动力装置中中，燃料火用在所有的有关关过程都会有不可逆损损失。分析这些损失失在各个相关关设备中的分分布情况，对改进进设备性能，，减少火用损，提高整个个装置的效率有指导意意义。分析仍针对上上述算例进行行。设环境状态为为p0=0.1MPa、T0=293.15K（20。C）9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析a)水泵水泵的火用损查得所以9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析以燃料火用（））为100%，水泵的火用损率为9-9实实际蒸汽动动力循环的能能量分析与（火用）分析b)锅炉锅炉的火用损查得所以9-9实实际蒸汽汽动力循循环的能能量量分析与与（火用））分析锅炉的火用损率为锅炉的火用损高达燃燃