图11-4汽轮机高压缸
图11-6汽轮机低压缸
蒸汽电厂示意图
动力循环研究目的和分类
动力循环：以获得功为目的
——工质连续不断地将从高温热源取得的热 量的一部分转换成对外的净功
——正向循环
实际循环与卡诺循环
卡诺热机只有理论意义，最高理想 实际上 T s 很难实现 内燃机 t1=2000oC，t2=300oC tC =74.7% 实际t =30~40% 火力发电 t1=600oC，t2=25oC
1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生。 2）目前世界75%电力，国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。
4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。
图11-1电厂鸟览图 图11-3汽轮机车间等图 图11-5汽轮机中压缸 图11-2锅炉
h2 1 T h1 h2
（h1–h2—理想绝热焓降—ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ）
T 5 4
4' 3 3'
优点：
•
T2
t
1 6
2
2'
s
缺点： •受环境温度限制， 现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa， 相应的饱和温度约为 27~ 33℃ ，已接近事 实上可能达到的最低 限度。冬天热效率高
五、有摩阻的实际朗肯循环 1.T-s图及h-s图
q1 h1 h3 不变 忽略水泵功： q2 h2act h2'
t
2.不可逆性衡量 a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）
T
wt ,Tact wt ,T
h1 h2act h1 h2
近代大功率汽轮机ηT在0.85～0.92左右
h2act的确定方法： 运行中，测出p2及x2，按hx=x2h″+(1-x2)h′ 设计中，选定ηT按 h2 act h1 T h1 h2
tC =65.9% 实际t =40%
回热和联合循环t 可达50%
研究动力循环的目的：
合理安排循环、提高热效率
按工质
气体动力循环：内燃机、燃气轮机 空气为主的燃气 按理想气体处理
蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等
实际气体
§10-1 简单蒸汽动力装置循环 —郎肯循环(Rankine cycle)
朗肯循环
wnet
四、如何提高朗肯循环的热效率
h1 h2 t h1 h3
T 5 4 3 2 s 1 6
影响热效率的 参数？
p1
t1
p2
1.蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响
p1 , p2不变，t1
T 5 4 3 2 2' s
1'
优点：
• •
T1 x2'
t
，有利于汽机
1 6
安全。 缺点： • 对耐热及强度要 求高，目前初温 一般在550℃左右 • v2' 汽机出口 尺寸大
1 d0 h1 h2
kg/J,工程上用kg/ kW h
耗汽量
D0 d0 P 0
P 0 功率,W
汽耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg
kJ 1(kW h) 1( ) 3600( s ) 3600(kJ ) s kJ d wnet ( ) 3600(kJ ) kg 3600(kJ ) 3600 d (kg ) kJ w net 3600 wnet ( ) d kg
第十章 蒸汽动力装置循环
本章内容要求
掌握蒸汽动力装置的基本循环-朗肯循环及其热效 率分析；
学会分析蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响；
理解朗肯循环的构成、热效率计算式，以及利用 T-s图分析循环； 理解再热循环、抽汽回热循环和抽汽量；
了解其它循环方。
蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant) ：
p 4 1 12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 34 给水泵 s 压缩
41 锅炉
3 2
p 吸热
v
朗肯循环T-s和h-s图
12 汽轮机 s 膨胀 34 给水泵 s 压缩 T h 23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热
1 4
3 2
1
4 3
2
s
s
压水堆核电厂蒸汽循环装置
2.蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
优点：
• •
1'
T1 v2'
t
，汽轮机出口
5
4' 4 3
5'
6'
1
6
2' 2
s
尺寸小 缺点： • 对强度要求高 • x2' 不利于汽 轮机安全。一般 要求出口干度大 于0.85~ 0.88
3.乏汽压力（背压）对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
水蒸气动力循环系统 汽轮机 四个主要装置： 锅炉 汽轮机 发电机 凝汽器 给水泵 凝汽器
锅 炉
给水泵
一、水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
1 锅 炉
4
汽轮机
12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热
发电机 34 给水泵 s 压缩 2
41 锅炉 凝汽器 3
p 吸热
朗肯循环
给水泵
朗肯循环pv图
一般很小，占0.8~1%，忽略泵功
1
h1 h2 h1 h2 t h1 h3 h1 h2'
4 3
2 s
三、耗汽率(steam rate)及耗汽量
工程上常用汽耗率：反映装置经济性，设备尺寸 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
锅炉中的定压吸热量： 4 3 2
q1 h1 h4
s
循环净功：
wnet wT wP (h1 h2 ) (h4 h3 )
循环净热量： qnet q1 q2 (h1 h4 ) (h2 h3 ) (h1 h2 ) (h4 h3 )
wnet wT ,12 wP,34 (h1 h2 ) 0 t q1 q1 h1 h4 h
火电厂、核电厂蒸汽循环T-S图比较
T
1 4 3 4 T
1
2
s
3
2 s
核电厂二回路蒸汽循环T－S图
火电厂水蒸气(朗肯)循环T－S图
朗肯循环与卡诺循环的比较
二、朗肯循环功和热的计算
汽轮机作功： wT ,12 h1 h2
凝汽器中的定压放热量：
q2 h2 h3
水泵绝热压缩耗功：
h
1
wP,34 h4 h3