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第十一章蒸汽动力循环装置水蒸气是工业上最早使用来作为动力机的工质。
在蒸汽动力装置中水时而处于液态，时而处于气态。
因而蒸汽动力装置循环不同于气体动力循环。
此外，水和水蒸气不能燃烧，只能从外界吸收热量，所以蒸汽循环必须配备锅炉，因此装置设备也不同于气体动力装置。
由于燃烧产物不参与循环，故而蒸汽动力装置可利用各种燃料，如煤、渣油，甚至可燃垃圾。
§11－1简单蒸汽动力装置循环——朗肯循环1、工质为水蒸气的卡诺循环由第二定律可知，在相同温限内卡诺循环的热效率最高，而采用气体作工质的循环中，定温过程（加热及放热）难以实现，并且气体绝热线及等温线在p-v图上斜率接近，因此有w较小。
i在采用蒸汽做工质时，由于水的汽化和凝结，当压力不变时温度也不变，因而有了定温放热和定温吸热的可能。
又因为定温即是定压，其在p-v图上与绝热线斜率相差较大，因而可提高w，所以蒸汽机原则上可采用卡诺循环，如图中5－6－7－8－5所i示。
而实际的蒸汽动力装置中不采用上冻循环，其主要原因有以下几点：1）在压缩机中绝热压缩8－5过程难以实现；2）徨仅局限于饱和区，上限温度受临界温度的限制，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高；3）膨胀末期，湿蒸汽干度过小，含水分甚多，不利于动力机安全。
所以，实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为其基础。
2、朗肯（Rankine）循环朗肯循环是最简单也是最基本的蒸汽动力循环，它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵4个基本的、也是主要的设备组成。
右图中为该装置的示意图。
水在锅炉中被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，凝结后的水在水泵中被压缩升压后，再回到锅炉中，完成一个循环。
为了突出主要矛盾，分析主要参数对循环的影响，与前述循环一样，首先对实际循环进行简化和理想化，略去摩阻及温差传热等不可逆因素，理想化后的循环由右图(a )所示的热力过程组成，对应的T-s 图如图(b )所示。
第十章 水蒸气及蒸汽动力循环由于水蒸气具有较好的热力学性质，且易于获得、无毒无臭，所以被应用于许多工业生产过程中，同时也是蒸汽动力装置中应用最广泛的工质之一。
在蒸汽动力装置中的水蒸气，处于离液态不远的状态，在热力过程中又经常发生物相的变化，因此其状态变化关系要比理想气体复杂得多，不能像理想气体那样用简单的数学公式求解。
工程上，一般都利用专门作工程计算用的水蒸气热力性质表或线图，直接按各参数间的一般关系式分析水蒸气热力过程的状态变化及能量转换关系。
本章主要讲述蒸汽动力循环的热力分析及有关的水蒸气性质和水蒸气热力过程，并简要介绍水蒸气图表的结构及使用方法。
10-1 水蒸气的发生过程工业上所用的水蒸气，一般都是在锅炉中产生的，而锅炉中水蒸气的发生过程都可看作是定压加热过程，下面介绍水定压受热而生成水蒸气的过程。
一、水蒸气的定压发生过程取初始状态a时水的压力为p，而温度与三相点温度相同，即为0.01 ℃，因该温度低于压力p所对应的饱和温度t，故处于未饱s和水状态。
为使容积变化时保持压力不变，假设容器为具有活塞10-1 水蒸气的发生过程·249·图10-1 水蒸气定压发生过程示意图的气缸，如图10-1a 所示。
当水受热时，水的温度升高，比体积略有增加，直到水的温度升高到压力p 所对应的饱和温度t s 时，全部水变成饱和水，如图10-1b 所示。
其状态变化过程，如图10-2中过程a -b所示。
图10-2 水蒸气定压发生过程的p -v 图及T -s 图对水继续加热，水开始汽化，逐渐由饱和水转变成饱和水蒸 气，如图10-1c 所示，未汽化的部分仍保持为饱和水状态。
汽化过程中饱和水与饱与水蒸气的温度和压力都保持不变，但两者混合物的容积增长很快，即混合物的折合比体积v x 增加很快。
当饱第十章 水蒸气及蒸汽动力循环·250·和水全部转变为饱和水蒸气时，即达到干饱和水蒸气状态，如图10-1d所示。
