10 第10章 蒸汽动力循环

第10章蒸汽动力装置循环一、选择题在蒸汽动力循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（）[宁波大学2008研]A．循环最高温度B．循环最低温度C．平均吸热温度D．平均放热温度【答案】C【解析】在蒸汽动力循环中，采用回热技术可以提高工质的平均吸热温度，从而达到提高循环热效率的目的。

二、判断题1．回热循环的热效率比郎肯循环高，但比功比朗肯循环低。

（）[天津大学2004研] 【答案】对2．抽气回热循环由于提高了效率，所以单位质量的水蒸气做功能力增加。

（）[同济大学2006研]【答案】错【解析】抽气回热循环中部分未完全膨胀的蒸汽从汽轮机中抽出，去加热低温冷却水，这样就使得相同的工质情况下，抽气回热循环做功小于普通朗肯循环，因而单位质量的水蒸气做功能力降低。

3．实际蒸汽动力装置与燃气轮装置，采用回热后平均吸热温度与热效率均提高。

（）[湖南大学2007研]【答案】对【解析】对实际的蒸汽的动力装置于燃气轮机装置来说，采用回热后，平均吸热温度升高，于是热效率也得到提高。

三、简答题1．朗肯循环采用回热的基本原理是什么？[天津大学2004研]解：基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。

2．画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图，用各点的状态参数写出：（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。

（2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。

[西安交通大学2004研]解：画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图如图10-1所示。

郎肯循环蒸汽压缩制冷循环图10-1（1）参考T-s图，可以得到：朗肯循环的吸热过程为4→1的定压加热过程，吸热量：；郎肯循环的放热过程为2→3的过程，在冷凝器中进行，放热量：；汽轮机中，做功过程为绝热膨胀过程1→2，做工量：；在水泵中被绝热压缩，接受功量为，相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：（2）参考上面的T-s图，可以得到：蒸汽压缩制冷循环的吸热量为：；压缩机耗功为：；制冷系数为：。

第十章 动力循环1．基本概念热机：将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机。

动力循环：热机的工作循环称为动力循环。

根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。

奥托循环：定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环。

狄塞尔（Diesel ）循环：定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化。

燃气轮机：燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机。

燃气轮机装置主要由三部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。

2．常用公式朗肯循环的热效率:3132311211s.p s.t 10t )()(''----=-=-==h h h h h h q q q q w w q w ＝消耗收获η常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此33h h ='，于是可简化为3121t h h h h --=η二级回热循环热效率:()()()()()1616812820t 11711h h a h h a a h h q h h ωη-+--+---==-式中 h 1、h 2——汽轮机入口蒸气与乏汽的焓;h 6、h 8——第一、第二次抽汽的焓；h 7、h 9——第一、第二次抽汽压力下饱和水的焓； h 3——乏汽压力下凝结水的焓。

再热循环热效率:()()()()()131'62'312t 1131'6h h h h h h q q q h h h h η-+----==-+- 或()()()()161'2'131'6t h h h h h h h h η-+-=-+-定容加热循环热效率：1t,v 11221121111111T T T v T v κκηε--=-=-=-=-⎛⎫⎪⎝⎭式中，12v v ε=称为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的程度。

定压加热循环热效率：()t.p 1111κκρηκρε--=-- 混合加热循环热效率：()()t,c 111111κλρηελκλρ--=--+- 燃气轮机的理想循环热效率：t (1)11κκηβ-=-3．重要图表。

蒸汽动力循环的四个主要过程一、蒸汽动力循环介绍蒸汽动力循环是一种常见的热力学循环，广泛应用于电力、化工、航空等领域。

它利用热能将水转化为蒸汽，再通过蒸汽的膨胀和冷凝来实现能量的转化和利用。

蒸汽动力循环主要由四个过程组成，分别是压缩、加热、膨胀和冷凝，下面将分别对这四个过程进行详细介绍。

二、压缩过程压缩过程是蒸汽动力循环的第一个过程，其目的是将低压的蒸汽压缩为高压蒸汽。

在这个过程中，蒸汽从锅炉中进入压缩机，通过压缩机的工作，蒸汽的温度和压力都得到了提高。

压缩机通常采用离心式或轴流式，通过叶片的旋转来增加蒸汽的压力。

这样可以提高蒸汽的能量，为后续的加热和膨胀过程提供条件。

三、加热过程加热过程是蒸汽动力循环的第二个过程，其目的是将高压蒸汽加热至高温高压。

在这个过程中，高压蒸汽从压缩机出口进入锅炉，在锅炉中与燃料进行热交换，吸收燃料燃烧释放的热能。

经过加热，蒸汽的温度和压力进一步提高，成为高温高压蒸汽。

加热过程通常采用燃烧室或燃烧锅炉，通过燃料的燃烧来提供热能。

这样可以增加蒸汽的能量，为后续的膨胀和冷凝过程提供动力。

四、膨胀过程膨胀过程是蒸汽动力循环的第三个过程，其目的是将高温高压蒸汽的热能转化为机械能。

在这个过程中，高温高压蒸汽从锅炉出口进入膨胀机，通过膨胀机的工作，蒸汽的压力和温度都得到了降低。

膨胀机通常采用汽轮机或透平机，通过蒸汽的膨胀来驱动转子旋转，从而产生机械能。

这样可以将蒸汽的热能转化为机械能，为后续的发电或其他工作提供动力。

五、冷凝过程冷凝过程是蒸汽动力循环的最后一个过程，其目的是将膨胀后的低温低压蒸汽再次液化。

在这个过程中，膨胀后的低温低压蒸汽从膨胀机出口进入冷凝器，通过冷凝器的工作，蒸汽的温度和压力都得到了降低。

冷凝器通常采用冷却水或制冷剂，通过与蒸汽的热交换来将蒸汽冷却至液态。

这样可以将蒸汽的热能再次转化为冷却介质的热能，为后续的循环提供条件。

六、总结蒸汽动力循环是一种重要的能量转化和利用方式，通过四个主要过程实现了热能向机械能的转化。

第十章 蒸汽动力循环蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。

工质 ：水蒸汽。

用途 ：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。

本章重点：1、蒸汽动力装置的基本循环朗肯循环匀速回热循环2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径10-1 水蒸气作为工质的卡诺循环热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环（蒸汽动力循环）至今不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。

二、为什么不能采用卡诺循环若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能按卡诺循环进行。

1-2 绝热膨胀（汽轮机） 2-C 定温放热（冷凝汽）可以实现 5-1 定温加热（锅炉）C-5 绝热压缩（压缩机） 难以实现原因：2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态1、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且3点的湿蒸汽比容比水大的多'23νν>'232000νν≈需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大p v减少，同时对压缩机不利。

2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理论效率也不高。

3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使T1高于临界温度，改进的结果就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。

10-2 朗肯循环过程：从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T 中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵P送进省煤器D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱和蒸汽进入S继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热过程—朗诺循环。

1-2 绝热膨胀过程，对外作功2-3 定温（定压）冷凝过程（放热过程）3-4 绝热压缩过程，消耗外界功4-1 定压吸热过程，（三个状态）4-1过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。