郎肯循环也是由四个步骤组成，与卡诺循环不同表现在
（1）工质进汽轮机状态不同
卡诺循环：湿蒸汽 郎肯循环：干蒸汽
（2）膨胀过程不同
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程
（3）工质出冷凝器状态不同 （4）压缩过程不同
（5）工作介质吸热过程不同
卡诺循环：气液共存
郎肯循环：饱和水
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程，若忽 略掉工作介质水的摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
w s H 1 H 7 (1 ) H 7 H 2
S
热效率 w s QH
能量利用参数
w s Q RH QH
20
4.应用举例
[P140-143 例6-3~6-4]例6-3自看 例6-4某化工厂采用如下的蒸汽动力装置以同时提供动力和热能。
定义：锅炉中所提供的热量中转化为净功的量
数学式： (ws wp) H1 H2H3 H4
QH
H1 H4
wp ws
ws
QH
8
4. 应用举例
[P135-138 例6-1～6-2]例6-1自看
例6-2 某核动力循环如图所示，锅炉从温度为320℃ 的核反应堆 吸入热量Q1产生压力为7MPa、温度为360 ℃ 的过热蒸汽（点1）， 过热蒸汽经汽轮机膨胀做功后于0.008MPa压力下排出（点2），乏 气在冷凝器中向环境温度 t0=20 ℃ 下进行定压放热变为饱和水 （点3），然后经泵返回锅炉（点4）完成循环，已知汽轮机的额 定功率为15104 kW,汽轮机作不可逆的绝热膨胀,其等熵效率为 0.75,而水泵可认为作可逆绝热压缩,试求:
w s H 12 H 2H 1 （理想）
∵
s
WS H1H2' WSR H1H2
∴ WS sWSR
7
(4) 水泵中工作介质的单位耗功量
wpHH4H3
kJ/kg
由于液态水的不可压缩性，水泵中工作介质耗功量可按下列式近似 计算
w p P P 3 4 V V d p p V p 4 p 3
(5) 热效率
3. 郎肯循环过程的热力学计算
(1) 工作介质在锅炉中吸热量
Q H H 41 H 1H 4 kJ/kg
(2) 工作介质在冷凝器中排放的热量
Q L H 2'3H 3H 2' kJ/kg Q L H 23 H 3H 2 （理想）
(3) 汽轮机工作介质的单位产功量
w s H 1'2 H 2 ' H 1 kJ/kg
–① 工质部分供热，部分作功 –② 供热量与乏汽无关
18
1
锅 炉
α -αh
6
P’ 7 α
热 用 户
αh
2 冷 凝 器
3
5 水泵 加热器
4
水泵
T
1
6α 5
7
4
1-α
3
2
S
19
③ 热电循环效率 T
QRH
QH
6α 5
1 7
QH H1 H 6
Q RH h H 7 H 5
4
1-α
3
2
却水）冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用； ② 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高,大于
大气压力； ③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热用户的热量/输入的总
热量。
QL
QH
16
1 T
汽轮机
qH
锅 炉
4
WS
2
4
QL
3
3
1
2 S
17
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环 特点：
T
8 7 6
1 P1 3 p2
2 p3
45
S
1
2
wsh+wsL 34
QR
H
结论： （1）η提高
（2）乏汽湿含量减少，干度增加。
13
2.回热循环 1
1kg
T
αkg
(1-α)kg
1
2’
2
水
6
αkg
2’
5
(1-α)kg
6
3
4
3
2
5
4
S
14
回热循环的热效率：
w sw pQ HQ L1(1)H (3H 2)
卡诺循环：等温过程
郎肯循环：不可逆吸热过程，沿 5 着等压线变化
1—2’ 对应于汽轮 T
机
1
2’—3 冷凝器进行
，在冷凝器里冷却水把工
4
作介质的热量带走使其由
3
2 2’
气体转变为液体。 3—4 水泵中进行
S
4—1 锅炉进行，
水 定 压 沸 升 温 定 点 温 定 饱 压汽 和 水 在化 定 锅炉 蒸 压 中 恒过 压升 加汽 热温 。热 6
Q H Q H
H 1H 6
抽气量α取回热器作能量衡算
H2H5(1)H5 H4
H5 H4
H2 H4
结论：
（1）减少了工作介质吸热过程的温差（不可逆），由TH-T4 减少到TH-T6
（2）热效率提高，但设备成本提高。
15
3. 热电循环
分为两种： （1） 背压式汽轮机联合供电供热循环
特点： ① 冷凝器中冷却工质的介质为热用户的介质（不一定是冷
3
卡诺循环产功 很大，但难于实现， 问题在于：
（1）湿蒸汽对 汽轮机和水泵有浸蚀 作用，汽轮机带水量 不 得 超 过 10% ， 水 泵 不能带入蒸汽进泵；
（2）绝热可逆 过程实际上难以实现 。
第一个具有 实际意义的蒸汽动力 循环是朗肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
4
2. 郎肯循环
c
ws QH
1TL TH
ws H1H2H1H2
QH H1H4 H1H3
要使η↑：
(1) H2↓，降低压力P2（汽轮机出口蒸汽压力）
(2) H1↑，提高汽轮机进口蒸汽的压力或温度 (3) 使吸热过程向卡诺循环靠近，以提高热效率
12
1.再热循环
再热循环的热效率
w sw SH w SL w pw SH w SL Q Q HQ RH Q HQ RH
第六章
蒸汽动力循环与制冷循环
1
6.1 蒸汽动力循环
一. 蒸汽动力循环为正向卡诺循环 二. 蒸汽动力循环
1. 工作原理及T-S图蒸汽 Nhomakorabea力循环的主要设备有：
透平机（汽轮机）
冷凝器
水泵
锅炉、过热器等组成
工作介质一般为水
2
锅炉
4
1
气 轮 机
2
冷 凝 器
3
水泵
P1T1的高压高温蒸汽进入 气轮机等熵膨胀到状态2， 同时对外做功，2点状态 为乏汽从汽轮机流出后进 入冷凝器，乏汽在冷凝器 中放出汽化潜热而变为该 压力下的饱和水，放出的 热量由冷却水带走，达到 状态3，饱和水经水泵升 压到P1进入锅炉，在锅炉 吸收热量，使工质变化到 状态1，完成一个循环。
(1)此动力循环中蒸汽的质量流量; (2)汽轮机出口乏气的湿度; (3)循环的热效率.
9
例6-2 插图
t=320 ℃ 核 反 应 堆
4
1 汽轮机
锅
2 或2’
炉
冷
凝
器
3
T P1=7MPa t1=360 ℃ 1
4
3
2 2’
P2=0.008MPa
S
10
解:
11
一. 提高郎肯循环热效率的措施
对卡诺循环： 对郎肯循环：