工程热力学与传热学-§6-1-蒸气动力装置循环课件

§6-1蒸气动力装置循环§6-1蒸气动力装置循环2热能动力装置：将热能转换为机械能的设备，也称为热力发动机，简称热机。

动力装置循环（简称动力循环或热机循环）：蒸汽动力装置循环以蒸汽为工质的热机工作循环（如蒸汽机、蒸汽轮机）气体动力装置循环以气体为工质的热机工作循环（如内燃机、燃气轮机）§6-1蒸气动力装置循环2热能动力装置：将热能转换为机械能的设备，也称为热力发动机3研究热机循环的目的分析其热能利用的经济性（即热效率）、影响热效率的因素、寻找提高热效率的途径。研究热机循环的方法建立实际循环的简化热力学模型，用简单、典型的可逆过程和循环来近似实际复杂的不可逆过程和循环，通过热力学分析确定其基本规律。§6-1蒸气动力装置循环3研究热机分析其热能利用的经济性（即热效率）、影响热效率的因4

火力发电厂的蒸汽动力装置以水蒸气为工质，主要由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵四个设备组成。§6-1蒸气动力装置循环4火力发电厂的蒸汽动力装置以水蒸气为工质，主要由锅炉51.朗肯循环

朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力循环，由4个理想化的可逆过程组成：4-5-6-1：水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程；1-2：水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程；2-3：乏汽在冷凝器中的定压放热过程。3-4：水在给水泵中的可逆绝热压缩过程;§6-1蒸气动力装置循环动画51.朗肯循环朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力62.朗肯循环的净功及热效率在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功根据稳定流动能量方程式每千克蒸汽在锅炉中的定压吸热量为根据热效率定义，可得朗肯循环的热效率为§6-1蒸气动力装置循环62.朗肯循环的净功及热效率在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所7

由于水的压缩性很小，水泵消耗的功与汽轮机作出的功相比甚小，可忽略不计，汽耗率：动力装置每输出1J功所消耗的蒸汽量单位：kg/J工程单位：kg/（kW·h)1kW·h=3600kJ1kg/J=3600kg/(kWh)§6-1蒸气动力装置循环7由于水的压缩性很小，水泵消耗的功与汽轮机作出的功相83．蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响

朗肯循环的热效率与新蒸汽的温度t1(初温)、压力p1(初压)、以及乏汽的压力p2(终压)有关。

将朗肯循环折合成熵变相等、吸（放）热量相同、热效率相同的卡诺循环。

提高吸热平均温度或降低放热平均温度都可以提高循环的热效率。§6-1蒸气动力装置循环83．蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响朗肯循环的热效率9(1)蒸汽初温t1的影响

保持p1、p2不变，将t1提高，则吸热平均温度提高，循环热效率将提高；乏汽干度增加有利于汽轮机安全工作。提高t1受材料耐热强度限制。(2)蒸汽初压的影响

保持t1、p2不变，提高p1，将提高吸热平均温度，提高循环的热效率。然而，乏汽的干度减小，将影响汽轮机后几级叶片安全。x>0.85§6-1蒸气动力装置循环动画动画9(1)蒸汽初温t1的影响保持p1、p2不变，将10(3)乏汽压力的影响

保持t1、p1不变，降低p2，则对应的饱和温度T2（即放热温度）降低，循环热效率将有所提高。但是，终压的降低受冷凝器冷却介质温度(环境温度)的限制。结论：为了提高蒸汽动力循环的热效率，应尽可能提高蒸汽的初压和初温，并降低乏汽压力。§6-1蒸气动力装置循环动画10(3)乏汽压力的影响保持t1、p1不变，降114．提高蒸汽动力循环热效率的其他途径（1）再热循环

再热可以增加蒸汽的干度，以便在初温限制下采用更高的初压，从而提高循环热效率。通常一次再热可使热效率提高2％～3.5％。

再热循环的设备复杂，投资大，只有蒸汽压力在13MPa以上的大型火力发电厂才采用。§6-1蒸气动力装置循环动画114．提高蒸汽动力循环热效率的其他途径（1）再热循环12（2）回热循环

回热循环提高了吸热平均温度，提高了循环热效率。抽汽量的大小根据质量守恒和能量守恒确定，应使kg抽汽所放出的热量等于(1-)kg凝结水加热到抽汽压力下的饱和温度。

§6-1蒸气动力装置循环动画12（2）回热循环回热循环提高了吸热平均温度，提高13根据热力学第一定律，回热加热器中的能量平衡式为：循环热效率为抽汽压力取决于锅炉前给水温度(t10t9

)。

回热级数：级数愈多，t愈高，费用愈大。小型发电厂1～3级，中大型发电厂4～8级。§6-1蒸气动力装置循环13根据热力学第一定律，回热加热器中的能量平衡式为：循环热14（3）热电联供循环1）背压式汽轮机热电联供循环2）抽汽式汽轮机热电联