§4 回热循环

采用回热循环的目的:朗肯循环热效率不高的主要原
因是经水泵升压后的未饱水温度较低，导致循环的
平均吸热温度较低，采用回热的方法可以提高循环
的平均吸热温度，从而提高循环热效率 t 1 T2 。

回热循环：在一定压力下从汽机适当部位抽出部分 作了一定功的蒸汽，将其引入回热加热器内加热给 水，使循环中水的吸热温度提高，以使 T1 提高而达 到提高循环热效率的目的。也称为抽汽回热循环。
和平均放热温度，由T-s图分析。
一、进汽温度的影响：
在p1，p2保持不变的情下， T ↑t1→ηt↑，且 x2 ↑ 到
1 5 6 1
T2 增大，由图 所以： t 1 T1 可见，同时x2↑。有利于汽轮
，则 T↑，而 T不变， t1 1 2
如图：进汽温度由t1提高
4
3 2 2
机的安全工作。但t1的提高受 到了过热器金属材料耐高温性 能的限制,一般t1在550℃右。
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p2
2
（b）
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s
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饱和蒸汽卡诺循环的局限性： 1) 湿蒸汽的绝热压缩过程难以实现。因为湿汽的比容比水 的比容大得多，压缩湿汽耗功很大，且压缩机工作极不 稳定。 2) 卡诺循环局限在饱和区内。工质吸热的上限温度受临界 温度的限制，工质放热的下限温度受环境温度的限制， 所以热效率也不很高。上限温度较高的其它循环的热效 率完全有可能高于卡诺循环的效率。 3) 饱和蒸汽膨胀终态的湿度很大，影响汽轮机工作的安全 性。 分析卡诺循环存在的问题，为改进实际循环指明了 方向。实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为基础。
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2．分析简化： 工质的工作流程简图如图： 1 q1 S 方法：根据每一设备的工作 2 6 T q2 特点将其中的实际工作过程用近 B 似的或等效的可逆过程代替。 C 循环由下列过程组成： P 吸热过程（4-5-6-1）：可 2 4 看作可逆定压吸热过程。 膨胀过程（1-2）：可看作可逆绝热（定熵）膨胀过程。 放热过程（2-3）：可看作可逆定压放热过程同时也是 定温过程。 压缩过程（3-4）：可看作可逆绝热（定熵）压缩过程。 压力升高后的水再次进入锅炉完成一次循环。 忽略了一切不可逆因素之后,便得到了相应的反映该实 际动力装置循环基本特征的可逆循环。
！注意各点工质所处的状态。
状态1：p1，t1 的过热汽 状态3：p2下的饱和水 状态2：p2，s2=s1的湿蒸汽 状态4：p1, t4≈t3 的未饱和水
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5．说明： 1） wP 与wT相比可略,认为T-s图中的状态点4与点3相重合,则 h4≈h3 大为简化了计算，而对计算精度的影响很小。 2） 以上讨论的是理想化的可逆循环，故其热效率也称理想热 效率。对有摩阻的实际不可逆循环，常以汽机相对内效率和 泵效率来修正。 ？在蒸汽动力循环中，乏汽凝结对外放出大量热量 而使循环热效率不高，是否可以取消凝汽器而用压缩机将乏 汽升压后送回锅炉再加热成新蒸汽呢？
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二、朗肯循环:
1．概念：
朗肯循环系统的组成： 锅炉、汽轮机、凝汽器和水泵四大主要设备用管道连接。
针对饱和蒸汽卡诺循环的局限性进行的改进：
1）使放热过程一直延至蒸汽全部凝结成饱和水，用水泵取代压 缩机，水泵耗功比压缩机少得多且工作稳定。 2）使工质的吸热过程沿等压线延至过热蒸汽区，提高了循环的 平均吸热温度，既提高了循环热效率又增大了乏汽的干度。 朗肯循环是切实可行的蒸汽动力装置基本循环，现在各 种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改进 而得到的。
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3．p-v图、T-s图：
p
e 4 5 6 T 1 5 6
1 4
3 (2)
2
f
O
3 (2)
2
v
(a)
O
m （b）
n
s
！各图中的相应点标注符号要对应。
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4.计算： 对1kg工质而言： 1）热量和功： 吸热量： q1 h1 h4 即T-s 图中面积m4561nm 放热量： q2 h2 h3 即T-s 图中面积m32nm 作技术功： wT h1 h2 即p-v图中面积e12fe 耗技术功：w p h4 h3 即p-v图中面积e43fe 循环净热： q q q 循环净功: w0 wT w p 或：w0 q0 q1 q2 2）热效率: w0 T1 q2 t or t 1 or t 1
一、再热循环的系统装置图、T-s图：
1
T
1 B A 5 6
6
2 B
4 3
A
2 2
4
3
0
s
吸热过程增加了A-B过程,膨胀过程为1-A和B-2过程，显
然x2增大了,再热压力pzr适当时,热效率 t (1 T2 )
T1
二、计算： 1.计算表达式: 工质在锅炉内的总吸热量为工质在省煤器、 蒸发面和过热器内的吸热量与在再热器内的 吸热量之和： q1==(h1-h4)+(hB-hA) 工质在汽轮机内所作的轴功为工质在汽轮机 高、低压缸内所作的轴功之和： wTs=(h1-hA)+(hB-h2) 工质在凝汽器内的放热量为： q2=h2-h3 工质在水泵内消耗的轴功为：wPs=h4-h3

h A h4 A hA h4
忽略泵功则：h4=h3=h2′
工质在锅炉内的吸热量为 q1=h1-hF=h1-hA′ 工质在汽轮机内所做的轴功为 wTs=(h1-hA)+(1-αA)(hA-h2) 工质在凝汽器内的放热量为 q2=(1-αA)(h2-h3) 工质在水泵内消耗的总轴功为 wPs=(1-αA)(h4-h3)+(hF-hA) 忽略泵功，回热循环的热效率和汽耗率分别为 3600 wTs d t wTs q1
O
m （b）
n
s
二、进汽压力的影响：
在t1, p2保持不变的情况下， ↑p1→ ηt↑，且 x2 ↓
如图：进汽压力从p1提高到
则 T 5 4 4 3 5 1 1 6 6 2 2
， p1
T1
T ↑，而
1
T2 不变。所以， T2 t 1
增大，由图可见，同时x2 ↓，对汽轮机
的安全工作不利，且随压力的增大，相 应的饱和温度增加较慢，当进汽压力已 经较高时，继续提高进汽压力，则循环 热效率提高甚微，所以提高p1的同时应 O m n s
0 1 2
q1
q1
T2
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3）汽耗率:
若循环的汽耗量为D(kg/h),循环净功为w0（kJ/kg） 则循环净功率为: P D w kW 0 0 3600 汽耗率：产生1kW·h(3600kJ)功所需消耗的蒸汽量。是循环的另一 D 3600 经济性指标。 d kg/（kW·h） P0 w0 ！注意式中各量的单位。 4．各点参数的确定： 利用“水和水蒸气的热力性质图表”或计算程序确定。
2.各点参数的确定:
利用“水和水蒸气的热力性质图表”或计算程序确 定。 ！注意各点工质所处的状态。 状态1： p1，t1 的过热汽 状态A：pzr， sA=s1 的过热汽 状态B： pzr，tB 的过热汽 状态2： p2，s2=sB的湿蒸汽 状态3： p2下的饱和水 状态4： p1, t4≈t3 的未饱和水
第九章 蒸汽动力装置循环
太原电力高等专科学校 山西大学工程学院
卢改林副教授
电话：2646224（办）
动力装置循环
分析循环的目的方法步骤
§1 §2 §3 §4 朗肯循环 蒸汽参数对循环热效率的影响 再热循环 回热循环
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分析动力循环的目的： 在于揭示循环中能量利用的完善程度，分析影响循环热 力性能的主要因素, 探讨评价循环性能的方法，寻求提高循 环经济性的途径。 方法： 1.热平衡法:以热力学第一定律为依据,从能量的数量关系 分析，用热效率来评价循环的经济性。 2. 效率来全面地评价循环的经济性。 步骤（以热平衡法为例）： 1.将实际循环合理地抽象简化为理想循环。 2.将简化好的理想可逆循环画在p-v图、T-s图上。 3.对理想循环进行分析计算。 4.定性分析影响循环性能的主要因素，寻求提高循环经济性 的途径。 5.分析实际循环与理想循环的偏离程度，对理想循环的计算 结果引入必要的修正，提出相应的改善措施。
2.再热压力的合理选择: 由T-s图可见：若pzr太低，则x2增大明 显但可能降低η t,若pzr太高，则η t提高了， 但x2增大很少，达不到再热的目的，综合 考虑pzr对x2和η t的影响，存在一个最佳的 pzr既使x2满足规定的技术要求又能提高ηt ， 经过技术经济比较后，一般选 pzr=（20～ 30）％ p1范围，ηt 可提高（4～5）％ 。
循环净功为： w0=wTs-wPs=(h1-hA)+(hB-h2)-(h4-h3) 再热循环的热效率为：

w0 (h1-hA)+(hB-h2)-(h4-h3) ηt ＝ q ＝ 1 (h -h )+(h -h )
1 4 B A

循环的汽耗率：
D 3600 d P0 w0
kg/(kw· h)
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§2 蒸汽参数对朗肯循环的影响
蒸汽参数：指汽轮机的进汽参数(初温、初压)
和排汽参数（终压）。
由公式 热的外不可逆性提高 T ，降低 T2 ，即可提高循环
1
T2 t 1 T1
可见减少循环中温差传
热效率（此处不考虑汽轮机中工质膨胀时摩擦引 起的内部不可逆性）。为方便采用平均吸热温度
提高t1才能取得理想的效果。
三、排汽压力p2的影响：
在p1，t1 不变的情况下， ↓p2→ ηt↑，且 x2 ↓