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第7章 动力装置循环

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工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环

工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环


第四节 回热循环
一、回热循环的装置系统图和T-S 图 分析朗肯循环，导致平均吸热温度不高的原 因是水的预热过程温度较低，故设法使吸热过程 的预热热量降低，提出了回热循环。 回热是指从汽轮机的适当部位抽出尚未完全 膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽，去回热 加热器中加热低温冷凝水。这部分抽汽未经凝汽 器，因而没有向冷源放热，但是加热了冷凝水， 达到了回热的目的，这种循环称为抽汽回热循环。
b
5
a
6
（4）
A
图8 再热循环的T-S图
二、再热循环工作原理
从图可以看出，再热部分实际上相当于在原来 的郎肯循环1A3561的基础上增加了一个附加的循环 ab2Aa。一般而言，采用再热循环可以提高3%左右的 热效率。
三、再热循环经济性指标的计算
1、热效率
t
w0 q1
(h1 ha ) (hb h2 )
第七章 蒸汽动力循环
本章重点
水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循 环、热电循环的组成、热效率计算及提高 热效率的方法和途径
第一节 朗肯循环
一、水蒸汽的卡诺循环
1、水蒸汽的卡诺循环的组成，如图1 2、水蒸汽的卡诺循环在蒸汽动力装置中不被应用
原因：
T
（1）、T1不高（最高
不超 374 0 C ），T2不低
(h1
h2
)
(hb
h a
)
2、汽耗率
d 3600
3600
w0 (h1 ha ) (hb h2 )
四、再热循环分析
1、采用再热循环后，可明显提高汽轮机排 汽干度，增强了汽轮机工作的安全性； 2、正确选择再热循环，不仅可提高汽轮机 排汽干度，还可明显提高循环热效率； 3、采用再热循环后，可降低汽耗率； 4、因要增设再热管道、阀门等设备，采用 再热循环要增加电厂的投资，故我国规定 单机容量在125MW及以上的机组才采用此循 环。 [例7-2] 注意，再热后，各经济指标的变化
化工热力学第七章 蒸汽动力循环和制冷循环

化工热力学第七章 蒸汽动力循环和制冷循环

高压高温蒸汽带动透平产生轴功。 （流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的 能量，称为轴功Ws。）

H gZ u
2
Q Ws
§7.1 蒸汽动力循环
蒸汽动力循环原理
1
过 热 器 锅炉 透 平 机
蒸汽动力循环主要由水泵、锅 炉、透平机和冷凝器组成。
3 4水在水泵中被压缩升压。
1
1
1 2，4 4理想朗肯循环（等熵） 1 2’，4 4’实际朗肯循环（不等熵）
实际Rankine循环
实际上，工质在汽轮机和水泵 中不可能是完全可逆的，即不 T 可能作等熵膨胀或等熵压缩。 2 2’ 4 4’ 这个不可逆性可用等熵效率ηs 来表示。
4’
1 4
3
2 2’
S 等熵效率ηs的定义：“对膨胀作功过程，不 可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做 功量之比。
净功WN= IQ1（面积1ba41）-Q2（面积2ba32）I =面积12341
1
T
WN

4 3

2

Ql越大， Q2越小，做的净功 WN就越大。 Ql受锅炉中金属材料的极限的 限制，约550~600oC。 Q2受为环境温度的限制。
a
S
b
理想Rankine循环的热效率η 和气耗率SSC
评价动力循环的指标：热效率和气耗率。 1、热效率η ： 循环的净功与工热蒸汽）
P1 40 105 Pa T1 440o C H 1 3307 .kJ / kg S1 6.9041 kJ / kg / K
2点(湿蒸汽)
P2 0.04 105 Pa S2 S1 6.9041 kJ / kg / K
5）泵消耗的理论功率NP.
蒸汽动力装置循环

蒸汽动力装置循环

P 4 s P 5 6 1 6 s 5 3 P 2 4 s 3 2 P P s h 1
h-s 图
ν
s
23
⑶ 蒸汽动力装置为什么不采用卡诺循环
朗肯循环1234561 朗肯循环 平均吸热温度 T 1 平均放热温度 T2 朗肯循环1234561的热效率 朗肯循环 的热效率
T2 ηt =1− T 1
P1
′ T 4′
14
15
16
17
蒸汽动力循环
• 循环中工质偏离液态较近，时而处于液态，时而 处于气态，因而对蒸汽动力循环的分析必须结合 水蒸气的性质和热力过程 。 • 由于水和水蒸气均不能燃烧而只能从外界吸热， 必需配备制备蒸汽的锅炉设备，因而装置的设备 也不同。 “外燃动力装置”。 • 燃烧产物不参与循环，因此蒸汽动力装置可以使 用各种常规的固体、液体、气体燃料及核燃料， 可以利用劣质煤和工业废热，还可以利用太阳能 和地热等能源，这是这类循环的一大优点。
(P1, ts)
绝热压缩 给水泵
定压加热 水冷壁
饱和汽6 饱和汽
(P1, ts)
定压放热 凝汽器
定压加热 过热器
过热汽1 过热汽
(P1, t1)
绝热膨胀 汽轮机
22
重新循环） （重新循环）
给水4 给水
凝结水3 凝结水
(P2, h’2)
乏汽2 乏汽
(P2, h2)
⑵ 朗肯循环的P-v图和h-s图 朗肯循环的 图和 图 P-v图 图
19
P1
1 理想化的蒸汽动力装置基本循环 T t1 是朗肯循环 1(P1,t1)—— 进 入 汽 轮 机 时 的 新蒸汽（过热汽）状态； 新蒸汽（过热汽）状态； 1-2——蒸汽在汽轮机中 绝热 蒸汽在汽轮机中绝热 蒸汽在汽轮机中 4 3 2 膨胀（定熵）的作功过程； 膨胀（定熵）的作功过程； 2(P2)—— 从 汽 轮机排 出时的 s 乏汽（湿蒸汽）状态； 乏汽（湿蒸汽）状态； 2-3——乏汽在凝汽器中定压（定温）凝结放热过程； 乏汽在凝汽器中定压 放热过程 乏汽在凝汽器中定压（定温）凝结放热过程； 3——凝结水（饱和水）状态 2) ； 凝结水（ 凝结水 饱和水）状态(P 3-4——凝结水在给水泵中绝热压缩（定熵）成为锅炉 凝结水在给水泵中绝热压缩（ 凝结水在给水泵中绝热压缩 定熵） 给水； 给水； 由于水几乎不可压缩，垂直线段3-4几乎重合成为一点 由于水几乎不可压缩，垂直线段 几乎重合成为一点
蒸汽动力装置循环PPT课件

蒸汽动力装置循环PPT课件


T
1 56 4
3
2
0
s
朗肯循环T–s图
T
5 4
1 1’ 67
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第16页/共29页
3. 再热对热效率的影响及中间压力
（1）再热对热效率的影响 一次再热吸收的总热量：
对外放热： 热效率：
q 1 ( h 1 h 4 ) ( h 1 h 7 ) q 2 h 2 h 3
T
时进行再热，再热器出口温度为540ºC，排汽
压力为0.008 MPa，
试确定乏气干度和循环热
效率，并与相同初，
T
终状态参数的朗肯循环
进行比较。
5
1 1’ 67
4
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第21页/共29页
例题
2. 在朗肯循环中，蒸汽进入汽轮机的压力
P1=13.5MPa, 初温度t1=550ºC，乏气压力为 0.004MPa，求循环净功，加热量、热效率、
T
5
1 1’ 67
4
3
2 2‘
0
s
再热循环T–s图
第18页/共29页
4. 一次再热循环热经济性分析： 1. 采用蒸汽中间再热后，汽轮机的排汽干度提高，
使汽轮机低压缸的蒸汽温度保持在允许温度内， 减轻湿蒸汽对冲击和侵蚀，增加了汽轮机工作 的安全性。
2. 在相同参数范围内，再热循环的有用功和热效率 均高于朗肯循环的结果，即再热循环的热经济性 高于朗肯循环。
✓然后：分析实际循环与理论循环的偏离 程度，找出实际损失的部位，大小， 原因，及改进措施。
第2页/共29页
6—1 蒸汽动力装置循环
第7章燃气轮机装置循环

第7章燃气轮机装置循环


·增压比 一定时，增温比 越大，循 环的热效率t越高
·增温比 一定时，循环热效率t随增 压比增大而变化有一极大值；增温比 越大该极大值越大，相应的增压比也
越大
实际燃气轮机装置循环的热效率 (c,s =c,s =0.85;T1=290K;k=1.4)
t,B 1
1
k 1
k
增压比 对实际循环热效率的影响与对布
21
⑵ 燃气轮机定压加热-回热循环
①理想回热循环
回热循环可理想化为：
12s——可逆绝热(定熵)压缩
回热器 废气 6
燃料
5
燃烧室
3 燃气
2 压缩机
4
2s5——定压回热 (回热器) 53——定压加热 (燃烧室)
1 空气
T
燃气轮机
3
34s——可逆绝热(定熵)膨胀 4s6——定压回热 (回热器)
5 2s
4s 6
⑵ 对实际气体动力循环所作的理想化处理 ①实际的气体动力循环中，在循环的不同阶段工质成份不同，有
时是空气，有时是燃气
燃气的热物性与空气相近 理论分析中视工质为类同空气的某种定比热容理想气体
②实际装置的工作循环是开放式的，每个工作循环后均将废气排
弃，更换新的工质
理论分析时抽象成闭式循环 燃烧过程视为对工质的加热过程 排气过程视为工质的放热过程
第7章燃气轮机装置循环
点击此处可添加副标题
第7章 燃气轮机装置循环
2021/2/9
2
§7.1 循环分析的目的和一般方法
分析动力循环的目的在于评价该循环在热能对机械能的连续转 换及能量有效利用方面的工作性能，并探讨影响该循环特性的主 要因素。
⑴ 分析动力循环的一般方法
热工基础第六章-第七章

热工基础第六章-第七章


T3
T2
P3 P2
T2
T3 T2
863 673
1.2823
5 到 1 为定容过程，所以有：
1
1
T5
T1
P5 P1
T1k
T5 T1
k
573
1.4
1.2823 363
1.16
3 到 4 为定压过程，所以有：
T4
T3
v4 v3
T3
863 1.16
1001 .08K
所以循环热效率为：
1
1 61.41
51.16%
每 kg 空气对外所作的功为：
w q1 540 0.5116 276 .26kJ / kg
所以输出功率为：
W m w 100 276.26 27626kJ / h 7.67kW
6-8 解:1 到 2 为可逆绝热过程，所以有：
k 1
T2
T1
v1 v2
T1 k1 300 141.41 862K
热效率：= wnet = 1175.58 =37.99% q1 3094.42
干度：x=0.789 ②1 点：由 P1=4MPa, t1=550C
查表得：h1=3558.58kJ/kg, s1=7.233kJ/(kg.K) 2 点：由 s2=s1=7.233kJ/(kg.K), P2=4kPa
查表得：h2=2179.11kJ/kg, x=0.846 3(4)点：由 P3=4kPa, 查表得: h3=121.29kJ/kg 吸热量：q1=h1－h3=3558.58－121.29=3437.29kJ/kg 净功量：wnet=h1－h2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg
k
发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章

发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章

发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。

答：第一、机械能。

它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。

其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。

第二、热能。

它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。

第三、化学能。

它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。

第四、辐射能。

它是物质以电磁波形式发射的能量。

如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。

第五、核能。

这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。

释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。

第六、电能。

它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。

或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。

1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。

电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。

随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。

电气化在某种程度上成为现代化的同义词。

电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。

1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。

按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。

热工基础与应用 (第4版)课件：气体动力装置及循环

热工基础与应用 (第4版)课件：气体动力装置及循环

循环净功 w0 qH qL w345 w21
２ s
循环热效率
s 5 １v
t
w0 qH
1 qL qH
1
cv (T5 T1)
cv (T3 T2 ) cp (T4
T3 )
定义三个参数
压缩比 v1
增压比
v2
定压预胀比 v4
v
p3
p2
T
4
p
v3
２
5
v
１
s
热工基础与应用
热效率的表达式如下
T 3” 3’ 3 2”
压气机耗功 wC h2 h1 cp (T2 T1)
循环净功 w0 qH qL wT wC
2’
4
2
4’
4”
1
s
m
n
热效率 t
t
1
qL qH
1
1 T1 T2
1 1 1
cp (T4 cp (T3
T1) T2 )
1 T1 T2
T4 T1
T3 T2
1
循环放热量 qL cv (T4 T1)
循环净功
循环热效率
w0 qH qL w234 w21
t
w0 qH
1 qL qH
1 cv (T4 T1) cp (T3 T2 )
t
1
1 1 ( 1)
p
２３ s
s
４ １v
T
3
p
２
4 v
１
s
热工基础与应用
四、三种理想循环的比较
1、压比ε相同、吸热量 qH 相同的比较 面积23562=面积22’3’5’62=面积23”5”62=q1 面积14561<面积14’5’61 <面积14”5”61
工程热力学(第7章--蒸汽动力循环)

工程热力学(第7章--蒸汽动力循环)


1
T2 T1
从理论上确定了通过热机循环 实现热能转变为机械能的条件 及给定温度范围内循环热效率 的最高极限值，并指出了提高 热机效率的方向和途径，为度 量实际热机循环的热力学完善
s 程度提供了标准。
对于任意复杂循环，可利用相 应的等效卡诺循环（即平均温 度法）来分析其热经济性。
3
任意循环ηt 的分析方法——平均温度法
1
p1
h
1 t1
T1
p2
4
T2 3
2
2 x=1
s
0
s
t
h1 h2 h1 h2
f
( p1,t1,
p2 )
1 T2 T1
t1
p1
p2
12
一、蒸汽初温对热效率的 影响：
设 初 压 p1＝const， 排 汽 压力p2＝const.
提高t1对ηt的影响：
（1）提高初温使平均加热温度升高，而放热温度不变， 则朗肯循环的热效率得到提高； （2）排汽干度增加，即x2′>x2，这有利于改善汽轮机叶 片的工作条件。
受到的限制：排汽压力的降低主要受汽轮机排汽干度下降及环 境温度的限制。目前火电厂的排汽压力最低在0.004MPa左右
15
新课引入
p1
t
x2
为解决二者间的矛盾，可对循环方式 加以改进：采用再热循环。
7-3 再热循环
➢采用再热的目的：提高汽轮机排汽干度，为
初压的提高创造条件；同时提高循环热效率。
➢再热的概念：当蒸汽在汽轮机中膨胀作功而
0
则朗肯循环的热效率可近似地表示为： h
t
w12 q1
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
2013年自考热工基础课程

2013年自考热工基础课程

复习题分章节单选题第一章基本概念热力系统与平衡状态1. 开口系统是指______的系统AA. 与外界有物质交换B. 与外界没有热量交换C. 与外界既没有物质交换也没有能量交换D. 与外界没有功的交换2. 孤立系统是指______的系统。

AA. 与外界没有物质交换B. 与外界没有热量交换C. 与外界既没有物质交换也没有能量交换D. 与外界既没有物质交换也没有能量交换3 热力学所研究的工质一般都是______物质 AA. 气态B. 液态C. 固态D. 液晶态4. 热力学平衡态是指系统同时处于______平衡和______平衡 DA. 质量/压力B. 温度/质量C. 压力/质量D. 温度/压力5. 如闭口系统处于热力学平衡态，则内部工质的______。

CA. 压力到处均匀一致B. 温度到处均匀一致C. 压力与温度到处均匀一致D. 比容到处均匀一致状态参数与状态方程6. 热量、压力________状态参数BA. 是/不是B. 不是/是C. 是/是D. 不是/不是7. 工质经过一个循环，又回到初态，其内能和焓______。

CA. 增加B. 减少C. 不变D. 变化不定8. 工质经过一个循环，又回到初态，其熵______。

CA. 增加B. 减少C. 不变D. 变化不定9. 下列______不是状态参数BA 绝对压力B 表压力C 比容D 热力学能可逆过程、功与热量10. 经过一个可逆过程，工质不会恢复原来状态，该说法______。

BA正确B错误C有一定道理D不定11. 准静态过程中，系统经历的所有状态都接近于______。

CA 相邻状态B 初状态C初状态 D 终状态12. 系统进行一个过程后，如能使______沿着与原过程相反的方向恢复初态则这样的过程为可逆过程。

CA 系统B 外界C 系统和外界D 系统或外界13. 在P-V图上，可逆态过程______用一条连续曲线表示，不可逆过程______用一条连续曲线表示。

华东交通大学 动车组传动 第7章 动车组牵引与控制原理(CRH2牵引传动控制系统)

华东交通大学 动车组传动 第7章 动车组牵引与控制原理(CRH2牵引传动控制系统)


3）中间直流回路电压保护
过电压保护：
由DCPT1、DCPT2来检测保护。
当DCPT1或DCPT2检测电压达到1700 ±3%时（注意： 此时DCPT1或DCPT2检测的是1/2倍的中间回路电压 值），变流器被封锁 ，故障消失后1S钟可恢复。当 DCPT1或DCPT2检测电压达到1900 ±5%时，会封锁变 流器并断开主接触器K,过电压抑制可控硅单元(OVTh) 工作。（OVTh单元由可控硅、缓冲器(snubber)阻抗器、 缓冲器(snubber)电容、栅级驱动基板、直流电压检测 器等构成。当检测到支撑电容器的过电压，且控制电 源为Off时,可控硅（图中DVTh1、DVTh2开通）为ON， 让支撑电容器放电。
受电弓 2501x受电弓转换开关 2501 接地开关 2500
PAN
PanDCCS
EGS
地
高压电缆去 每一节车
电流互感 器CT1
车体
接地电刷 GB
Re
主断 VCB
主变 MTr
9、预充电电路
为防止牵引变流器1 次侧电源投入用接触器(K)投入时 的过大冲击电流，在K 投入前对滤波电容器进行充电。 （启动时通过内置充电电阻的充电变压器从辅助电路 进行初期充电，充电时间约1秒，充电电压约为 1414~1770），具体过程如下(3DY)
6、牵引变流器CI
一个基本动力单元2个，采用车下吊挂、液体 沸腾冷却方式，主电路结构为电压型3电平式， 由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。
作用：接受来自主变压器的交流电，经过交 直交变换成三相电压、频率可调的交流电， 向牵引电动机提供电力。制动时，吸收电动 机产生的再生电能反馈给电网或中间直流环 节，目前一般都是送回中间直流回路（电容） 来进行再生制动。

《工程热力学》热力学第七章蒸汽动力循环steam power cycle


水蒸气动力循环系统
过热器 汽轮机 T
1.
5
锅
炉
发电机 4
2.
3
凝汽器
4
3
给水泵
1
6
2 s
第7 章
7-2 朗肯循环
P232~263
水蒸气动力循环系统的简化 简化（理想化）：
1 汽轮机 1→2 汽轮机 s 膨胀
锅
2→3 凝汽器 p 放热
炉
发电机 3→4 给水泵 s 压缩
4
2
4→1 锅炉 p 吸热
凝汽器
0.746
h′ = 151.47kJ / kg
h′′ = 2566.48kJ / kg
h2b = x2bh′′ + (1 − x2b )h′ = 2566.48× 0.746 + (1− 0.746) ×151.47 = 1953.0kJ / kg
汽耗率 热效率
d = 3600 = 3600 = 2.663kg / kW.h wnet 1352
第七章 蒸汽动力循环 Steam Power Cycles
第7 章
7-1 概述
P232~263
4 1
3
2
第7 章
基基本本内内容 容
7-1 概述
P232~263
简单朗肯循环 再热循环 抽汽回热循环
q1 (T1 ), q2 (T2 ),
wnet , d ,ηt
目的
掌握蒸汽动力循环热力学分析 方法，提高循环热效率。
(h1 − hb ) + (ha − h2 ) (h1 − h4 ) + (ha − hb )
第7 章
7-4 蒸汽再热循环
蒸汽再热循环图

热力学第七章郎肯循环


汽轮机实际输出功
wnet ' h1 h2'
1
wnet’
汽轮机的ex损失
汽机 wnet wnet ' T0 ( s2' s1 )
2’
冷凝器的Ex分析
冷凝器的ex损失
冷凝器 ex2' ex3 h2' h3 T0 s2' s3
T
5
4’ 4 3
§7-2 实际蒸汽动力循环分析
非理想因素：
T 1’’ 1’ 1
蒸汽管道摩擦降 压，散热(1’’1’) 汽机汽门节流( 1’ 1 )
汽机不可逆( 1 2 ’)
5
4’ 4 3
给水泵不可逆( 3 4 ’)
2 2’
s
实际蒸汽动力循环分析方法
热一律：热效率分析法
√
热二律：熵分析法 Ex分析法
√
实际蒸汽动力循环热效率法
锅 炉
给水泵
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）： 1 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 4 2
锅 炉
41 锅炉 凝汽器 3
p 吸热
郎肯循环
给水泵
郎肯循环pv图
12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 4 1 34 给水泵 s 压缩
对于稳定流动
焓Ex
Ex
in
Exout i
离开设备的 Ex总和
进入设备的 Ex总和
Ex损失之和
锅炉的Ex分析
排烟
T
5
4’ 4 3
1’’ 1’ 1
燃料 空气
1’’
过热汽 4’（3） 水

第七章 循环课后答案


质为空气，可视为理想气体，比热容取定值，κ =1.4.试计算循环热效率。
解：狄塞尔循环的 p-v 图如下图（a）所示，T-s 图如图（b）所示：
由条件可得
（a）（b）
T1 = 288K ，T4 = 940K
1→2 为等熵压缩过程，由 T1v1κ −1 = T2v2κ −1 得
T2
=
v1 v2
κ
−1
= vv12
κ
−1
T1
= ε κ −1T1
= 91.4−1
× 300.15K
= 722.83K

2→3 为定容加热过程
查表的空气的定容比热容为： cV = 717J/ (kgK )
q1 =
cV (T3 − T2 ) ⇒ T3 =
q1 cV
+ T2
=
920 ×103J/kg
717J/ (kgK)
+
T2 T3
ε
1−κ
T=3
922K 2373.15K
×18
1−1.4
×
2373.15K=
1090.1K
4→1 为定容放热过程
T4 p4
=
T1 p1
⇒
p4
=
T4 T1
p1
=
1090.1K × 98kPa 290.15K
= 368.2kPa
（2）循环的热效率
57 / 78
ηt
=1 −
q2 q1
=
4.678
3→4 为定压吸热过程，有
由 T-s 图可知，点 3 处，即定压吸热终了时的温度最高，因此有
T3 = 2100°C= (273.15 + 2100) K=2373.15K

多级杠杆的动力循环装置

固定架9采用螺栓连接和钢板焊接相结合的方式固定在人力车上，两侧各一个，为了示意图的简明只画了一个。

间隔平行设置在固定架9上的加力杠杆2，将各排杠杆连接起来的连接杆5。

每排杠杆与固定架9之间均设有一个能使杠杆作上下摆动的固定铰支座3，每排杠杆与连接杆5的连接处均设有铰接销钉4，通过销钉4和连接杆5将各级杠杆连接。

连接左右两侧杠杆的固定连接杆6，脚踏1，棘轮结构7，连接在人力车前梁上的弹簧复位机构8。

工作原理：踩动脚踏1，弹簧8复位，让踩动感到省力。

加力杠杆2通过支点即固定铰支座3作上摆动，通过连接杆5传递给第二级杠杆，逐级上传至固定连接杆6，将力传递给人力车另外一侧的杠杆，最后传递给棘轮结构7，棘齿扳动车轮前进。

但是，这种杠杆连接形式的缺点是传动比逐级递减，这样就会严重影响杠杆力在终端的发挥。

*************************************************** ***********************我的发明是给了多级杠杆一种新的组合形式——多级轮杆机构。

如下图有数字1234这个轮盘是第二级，这个轮盘的另外一侧也可以作为棘轮棘爪机构5，其内部的变速是稳定杠杆传动比的关键。

这样即使增加很多级，最后传动比也不会变，这就保证了杠杆力能够持续的放大和递增。

多级轮杆机构工作原理：杠杆1通过固定在轮盘4上的滑块3，在杠杆槽2内可以随着轮盘4的转动做往复上下运动。

杠杆1的支点5就是棘轮棘爪机构内的扳动棘齿，此种机构的特点就是让轴承做单向转动。

杠杆支点5通过棘轮和大轮盘构成一体，如轮盘4一样作为下一级杠杆的动力轮盘。

上图是杠杆1作为脚踏的示意图，脚踏7用力扳动作为支点5棘轮机构的棘齿，带属于动棘轮机构5的多级变速行星齿轮盘，也是第一级动力轮盘。

随着第一级动力轮盘的转动带动第二级杠杆，其说明可以接多级轮杆机构开始的示意图。

上图是和人力车另外一侧的多级轮杆机构通过并联轴承6连接，构成同轴的两个轮盘，并且同步运动。

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ηt
=1−
ε
k −1
⎡⎣λ
λρ k
−1+
−1
kλ (ρ
−1)⎤⎦
p 3(4)
ρ =1
ρ = v4
v3
T
ηtv
=1−
1
ε k −1
3(4)
2
2
5
5
1
1
v
汽油机理想循环
s
柴油机与汽油机动力循环图示
p 3
2
4 5
1
v 柴油机，压燃式
ρ =1
p 3(4)
2 5
1 v 汽油机，点燃式
定压加热循环（狄塞尔循环)
第七章 动力装置循环
公司
哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院
本章主要内容及重点
蒸汽动力装置循环 活塞式内燃机循环 燃气轮机装置循环
1、掌握动力循环分析方法 2、掌握蒸汽动力装置循环的理想循环 3、掌握活塞式内燃机循环的理想循环 4、掌握燃气轮机装置循环的理想循环
动力装置
热能动力装置 ： 将热能转换为机械能的设备，称为
将朗肯循环折合成熵变相
等、换热量相等、效率相等
的等效卡诺循环。
T1
=
sa
q1 − sb
ηt
= 1− T2 T1
T1
T2
则 ηt
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
（1） p1 , p2不变t1
T
5 4
3
1' 1 6
2 2'
s
优点：
• T1
ηt
• x2' ，有利于汽机
安全。
缺点：
• 对耐热及强度要 求高，目前初温
理想混合加热循环的计算
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
吸热量
T
4
3
q1 = cv (T3 − T2 ) + cp (T4 − T3 )
5
放热量
2
q2 = cv (T5 − T1 )
1
热效率
s
ηt
=w q1
= q1 − q2 q1
= 1− q2 q1
=
1−
T3
−
T5 T2 +
− T1
k (T4
− T3
ηtp
=1−
ε
ρk −1
k−1k(ρ −1)
p
λ =1
T
λ = p3
p2
升压比
4
2(3)
4
5
1
2(3)
5
1
v
s
柴油机理想循环
思考
ห้องสมุดไป่ตู้同样是柴油机
为什么有混合加热循环和 定压加热循环之分？
高速柴油机与低速柴油机循环图示
p 3
2
4
ηtp
=1−
p
εk
ρk −
−1k (ρ
1 −
1)
λ
=1
2(3) 4
5
5
1
v 柴油机，压燃式
1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
0
Atmosphere
1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
0
Atmosphere
1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
0
Atmosphere
1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
0
Atmosphere
1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
排气过程5-0：到点5，排气阀打开。
本章结束
公司
哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院
定比热理想气体
5
工质数量不变
p0
1＇
3.0-1和1'-0抵消
0
1
开口→闭口循环
V
4.多变→绝热
不可逆→可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
p 循环中Tmax=T4
34
s
2
s
5
循环中Pmax=P3=P4
T p4
3
v
2
5
v
1
1
v
s
1-2为定熵压缩过程 2-3为定容加热过程 3-4为定压加热过程 4-5为定熵膨胀过程 5-1为定容放热过程
炉
发电机
锅炉
汽轮机
凝汽器
凝汽器
给水泵
给水泵
以水蒸气为工质的卡诺循环
p
1→2 绝热 膨胀
汽轮机
4 1 2→3 定压（等温）放热 冷凝器
3
2
v
3→4 绝热压缩
水泵
4→1 定压（等温）加热 锅炉
T
能否实现?
41
3
存在什么问题? 2
s
问题
1-2:可实现,但2点干度低,汽机
T
叶片腐蚀
2-3:准确控制达到3点很难，到 4 1 2´最理想
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的工
作循环（如蒸汽机、蒸汽轮机等）。
气体动力装置循环：以气体为工质的热机的工 作循环（如内燃机、燃气轮机等）。
研究热机循环的方法
研究目的：合理安排循环，提高热效率。
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。
1
v 低速柴油机，压燃式
影响活塞式内燃机热效率主要因素
ηt
=1−
ε
k −1
⎡⎣λ
λρ k
−1+
−1
kλ (ρ
−1)⎤⎦
压缩比 预胀比 升压比
ε = v1
v2
λ = p3
p2
ρ = v4
v3
反映气缸容积 反映供油规律
*燃气轮机循环示意图
2
压气机
燃烧室
3
燃气轮机
1
4
理想化 1）工质：数量不变，定比热理想气体
η t,C
=1−
T2 T1
卡诺循环P-V图
卡诺循环T-S图
气体的等温加热和等温放热过程很难实现
以水蒸气为工质的卡诺循环
由水蒸气形成过程可知:
饱和水的定压汽化和饱和蒸汽的定压凝结
过程中温度都是不变的,能不能用?
p
T
41 32 v
4
1
3
2
s
7.1.1朗肯循环
朗肯循环:最简单的蒸汽动力循环
汽轮机
锅
四个主要装置：
改变循环参数 改变循环形式
联合循环
提高初温度 提高初压力 降低乏汽压力 再热循环 回热循环
热电联产
燃气-蒸汽联合循环 新型动力循环
…...
7.2 活塞式内燃机循环
内燃机分类
内燃机分类
按燃料：煤气机、汽油机和柴油机； 按点火方式：点燃式和压燃式； 按冲程：四冲程和二冲程
四冲程柴油机工作原理
空气、油
废气
吸气
压缩
膨胀
排气
7.2.1 活塞式内燃机的实际循环
以四冲程柴油机为例
p
进气过程0-1：进气阀开启，活塞从最左
端（上止点）下行，吸入空气。
0
Atmosphere
v
活塞式内燃机的实际循环
p
进气阀的节流作用，气体压力略低于大
气压力。
0
Atmosphere
v
活塞式内燃机的实际循环
p
0
Atmosphere
一般在550℃左右
• v2' 汽机出口
尺寸大
蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
（2） t1 , p2不变p1
T
5' 5
4' 4
3
1' 1 6'
6
2' 2 s
优点：
• T1
ηt
• v2' ，汽轮机出口
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
2´
3
小结
3-4:压缩机工作不稳定,效率低 2 4-1:可以实现,但T1的提高受限
s tcr=373.99 ℃
①蒸汽动力装置采用卡诺循环效率并不高
②分析此循环明确了蒸汽动力循环改进方向
改进方向
T
4 2´
3
2-2´代替2-3
采用过热蒸汽代替饱和蒸汽
1
p
2
4
1
s
3
2
v
水蒸气动力循环系统的简化
锅 炉
4
1 汽轮机
发电机 2
凝汽器
3 给水泵
简化（理想化）：
1→2 汽轮机 s 膨胀 2→3 凝汽器 p 放热 3→4 给水泵 s 压缩 4→1 锅炉 p 吸热
朗肯循环
朗肯循环p-v图和T-s图
p-v图
p
4
1
3
2
v
1→2 汽轮机 s 膨胀 2→3 凝汽器 p 放热 3→4 给水泵 s 压缩 4→1 锅炉 p 吸热
p
2
2′
0
5 0’ Atmosphere 1
v
活塞式内燃机的实际循环
34
p
2
2′
0
5 4 0’
Atmosphere 1
v
活塞式内燃机的实际循环