熱工與流體力學基礎_熱工篇 第5章.

1、2022-5-292022-5-292022-5-292022-5-292022-5-29第一節(jié)第一節(jié) 水蒸氣的定壓發(fā)生過程水蒸氣的定壓發(fā)生過程2022-5-29一、基本概念一、基本概念1. 汽化汽化汽化過程是吸熱過程。汽化過程是吸熱過程。物質由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為汽化。物質由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為汽化。2022-5-292. 凝結凝結物質由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結。物質由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結。液態(tài)物質液態(tài)物質(放熱放熱)凝結凝結(吸熱吸熱)汽化汽化氣態(tài)物質氣態(tài)物質 汽相空間蒸汽分子越多，蒸汽壓力越大，凝結速度汽相空間蒸汽分子越多，蒸汽壓力越大，凝結速度越快。越快。2022-

2、5-29ss( )pf t3. 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 動態(tài)平衡動態(tài)平衡的狀態(tài)就稱為的狀態(tài)就稱為飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)。飽和蒸汽飽和蒸汽飽和液體飽和液體在飽和狀態(tài)下在飽和狀態(tài)下,有有:飽和溫度和飽和壓力一一對應。飽和溫度和飽和壓力一一對應。2022-5-294. 干度干度 2022-5-29wvvmmmx干度干度x的取值范圍為的取值范圍為01。x 0 ，飽和液體飽和液體0 x1 ，濕濕(飽和飽和)蒸汽蒸汽x 1 ，干飽和蒸汽干飽和蒸汽 引入干度引入干度x可確定濕蒸汽中所含飽和液體和飽和蒸汽的可確定濕蒸汽中所含飽和液體和飽和蒸汽的 量，或確定濕蒸汽的狀態(tài)。量，或確定濕蒸汽的狀態(tài)。2022-5-29 ptts

3、 v ptts v0 pts v pts vx pts v( , )v h s (,)v h s abcderhhst tstt預熱階段預熱階段汽化階段汽化階段過熱階段過熱階段2022-5-29臨界點臨界點C飽和水線飽和水線 (x 0) 、飽和蒸汽線飽和蒸汽線(x 1）末飽和水區(qū)、汽液兩相共存區(qū)、過熱蒸汽區(qū)末飽和水區(qū)、汽液兩相共存區(qū)、過熱蒸汽區(qū)末飽和水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽末飽和水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽一點一點二線二線三區(qū)三區(qū)五態(tài)五態(tài) 在臨界點在臨界點C汽液兩相差異完全消失，汽液相變將在瞬間完成。汽液兩相差異完全消失，汽液相變將在瞬間完成。 在臨界溫度以上不能用

4、壓縮的方法使蒸汽液化。在臨界溫度以上不能用壓縮的方法使蒸汽液化。2022-5-29 例例5-1 10kg水處于水處于0.1MPa下時飽和溫度下時飽和溫度ts 99.634，當壓力不變時，（當壓力不變時，（1）若其溫度變?yōu)椋┤羝錅囟茸優(yōu)?20處于何種狀態(tài)？處于何種狀態(tài)？（2）若測得）若測得10kg工質中含蒸汽工質中含蒸汽4kg，含水，含水6kg則又處于何種則又處于何種狀態(tài)？此時的溫度與干度應為多少？狀態(tài)？此時的溫度與干度應為多少？ 解：解：（1）因）因t 120，ts99.634，tts，此時處于過，此時處于過熱蒸汽狀態(tài)。其過熱度為：熱蒸汽狀態(tài)。其過熱度為： ts t ts 120 99.634

5、 20.366（） （2）10kg工質中既含有蒸汽又含有水，處于汽、液共存狀工質中既含有蒸汽又含有水，處于汽、液共存狀態(tài)，為濕蒸汽，其溫度為飽和溫度態(tài)，為濕蒸汽，其溫度為飽和溫度t ts 99.634，其干度為，其干度為 4 . 0644wvvmmmx2022-5-29第二節(jié)第二節(jié) 水蒸氣表和圖水蒸氣表和圖工程上將水基準點的工程上將水基準點的焓視為零已足夠精確焓視為零已足夠精確 水蒸氣不同于理想氣體，其參數通過實驗和分析的方法求得，水蒸氣不同于理想氣體，其參數通過實驗和分析的方法求得，列成數據表或繪成線算圖，以供工程計算查用。列成數據表或繪成線算圖，以供工程計算查用。一、零點的規(guī)定一、零點的規(guī)

6、定 水蒸氣圖表選定水蒸氣圖表選定水的三相點水的三相點（即（即273.16K的液相水）的液相水）作為基準點，規(guī)定在該點的液相水的作為基準點，規(guī)定在該點的液相水的u、s值為零值為零,此時有此時有t00.01 C，p0611.659Pa，v 00.001000213k，u 0=0kJ/kg；s 0=0kJ/（kg K） 0 u 0 p0 v 0 0.611Jkg0 kJkg 制冷劑蒸氣圖表常將制冷劑蒸氣圖表常將零點規(guī)定于零點規(guī)定于0以下以下2022-5-29二、水和水蒸氣表二、水和水蒸氣表飽和水與飽和蒸汽表飽和水與飽和蒸汽表（附表附表6）按溫度排列（按溫度排列（附表附表4）按壓力排列（按壓力排列（附

7、表附表5）濕蒸汽參數的確定濕蒸汽參數的確定:)()1 (vvxvvxvxvx xrhhhxhhxhxhx )()1 (Trxsssxssxsxsx )()1 (xxxpvhu參數右上角加參數右上角加“ ”表示表示飽和液體飽和液體參數，加參數，加“ ”表示表示飽和蒸汽飽和蒸汽參數參數p ps，t ts2022-5-292022-5-292022-5-29 例例5-2 試判斷下列情況下水處于什么狀態(tài)，并確定其試判斷下列情況下水處于什么狀態(tài)，并確定其它各參數的值。（它各參數的值。（1）p 0.1MPa，t 50；（；（2）p 0.5MPa，t 200；（；（3）p 0.8MPa，v=0.22m3/k

8、g；（；（4）p 1MPa，t 179.916。 解：解：（1）查附表）查附表5，p 0.1MPa，ts 99.634。而。而tts，故第一種情況為未飽和水狀態(tài)。查附表故第一種情況為未飽和水狀態(tài)。查附表6，當，當p 0.1MPa，t 50時用線性插值法求得未飽和水的其它參數為時用線性插值法求得未飽和水的其它參數為v 0.00101245m3/kg，h 209.405kJ/kg，s 0.70175kJ/（kg K），），u h pv 209.405 0.1 103 0.00101245 209.304（kJ/kg） 2022-5-29 （2）查附表）查附表5，p 0.5MPa，ts 151.86

9、7，而，而tts，故，故第二種情況為過熱水蒸氣狀態(tài)。查附表第二種情況為過熱水蒸氣狀態(tài)。查附表6，當，當p 0.5MPa，t 200時，過熱水蒸氣的其它參數為時，過熱水蒸氣的其它參數為v 0.42487m3/kg，h 2854.9kJ/kg，s 7.0585kJ/（kg K），），u h pv 2854.9 0.5 103 0.42487 2642.465（kJ/kg） （3）查附表）查附表5，當，當p 0.8MPa時，時，v 0.0011148m3/kg，v0.24037m3/kg；h 721.2kJ/kg，h2768.86kJ/kg；s 2.0464kJ/（kg K），），s6.6625kJ

10、/（kg K）因為因為v 0.22m3/kg，介于飽和水與干飽和水蒸氣之間，即，介于飽和水與干飽和水蒸氣之間，即 v vv ， 故第三種情況為濕蒸汽狀態(tài)。故第三種情況為濕蒸汽狀態(tài)。 2022-5-29由式由式 可得干度可得干度該狀態(tài)下的其它參數為該狀態(tài)下的其它參數為 tx ts 170.444 hx h +x（hh ） 721.2+0.915 （2768.68 721.2） 2594.64（kJ/kg） sx s +x（ss ） 2.0464+0.915 （6.6625 2.0464） 6.2701kJ/（kg K） ux hx pvx 2594.64 0.8 103 0.22 2418.64

11、（kJ/kg） （4）查附表）查附表5，p 1MPa，ts 179.916，t ts。故第四。故第四種情況是飽和狀態(tài)，但無法確定是飽和水，干飽和水蒸種情況是飽和狀態(tài)，但無法確定是飽和水，干飽和水蒸氣還是濕蒸汽，其余參數也無法確定。氣還是濕蒸汽，其余參數也無法確定。 915. 00011148. 024037. 00011148. 022. 0 vvvvxx)(vvxvvx 2022-5-29三、水蒸氣的焓熵圖三、水蒸氣的焓熵圖欲獲得水蒸汽的狀態(tài)參數欲獲得水蒸汽的狀態(tài)參數,可查可查水蒸氣表水蒸氣表水蒸氣的焓熵圖水蒸氣的焓熵圖(莫里爾圖莫里爾圖)方便、直觀方便、直觀,但不夠精確但不夠精確精確度高精

12、確度高,但往往不但往往不太方便、且不直觀太方便、且不直觀2022-5-29定焓線定焓線h定熵線定熵線s工程上常用蒸汽為工程上常用蒸汽為圖中方框部分圖中方框部分(附圖附圖1)P4P3P1P212=1t1t2t3t4v1v2v3oSh=0c2022-5-29四、水蒸氣的基本熱力過程四、水蒸氣的基本熱力過程水蒸氣的熱力過程分析計算水蒸氣的熱力過程分析計算步驟步驟：（1）根據已知初態(tài)的兩個獨立參數，在圖上（或水蒸氣）根據已知初態(tài)的兩個獨立參數，在圖上（或水蒸氣表上）找到代表初態(tài)的點，并查出其它初態(tài)參數值。表上）找到代表初態(tài)的點，并查出其它初態(tài)參數值。（2）根據過程條件（沿定壓線、定容線、定溫線、定熵）

13、根據過程條件（沿定壓線、定容線、定溫線、定熵線）和終態(tài)的一個參數值。找到終態(tài)的點，并查出終態(tài)的其線）和終態(tài)的一個參數值。找到終態(tài)的點，并查出終態(tài)的其它參數值（見圖它參數值（見圖5-4）。）。（3）根據已求的初、終態(tài)參數，應用熱力學第一和第二）根據已求的初、終態(tài)參數，應用熱力學第一和第二定律等基本方程計算工質與外界傳遞的能量，即定律等基本方程計算工質與外界傳遞的能量，即q，w等。等。2022-5-2921()wp vv工程計算中最常遇到工程計算中最常遇到.如水在鍋爐中如水在鍋爐中吸熱形成水蒸氣的過程吸熱形成水蒸氣的過程;水蒸氣通過水蒸氣通過各種換熱器進行熱交換的過程各種換熱器進行熱交換的過程忽略

14、流動阻力忽略流動阻力等不可逆因素等不可逆因素12hhhq121212vvphhuuu0dtpvwuqw或或12:定壓吸熱膨脹升溫定壓吸熱膨脹升溫21:定壓放熱被壓縮降溫定壓放熱被壓縮降溫2022-5-2912過程過程: 定容吸熱升壓升溫，定容吸熱升壓升溫，吸收的熱量全部轉化為熱力學能吸收的熱量全部轉化為熱力學能0dvpw21tdppvpvwvpphhuuuq1212122022-5-2912過程過程: 定溫膨脹定溫膨脹; 蒸汽狀態(tài)由濕蒸汽變?yōu)楦烧羝麪顟B(tài)由濕蒸汽變?yōu)楦娠柡驼羝柡驼羝?再變?yōu)檫^熱蒸汽再變?yōu)檫^熱蒸汽12ssTq112212vpvphhuuqw 1212thhssThqw2022-5

15、-29忽略散熱及忽略散熱及不可逆因素不可逆因素0q11221212vpvphhuuuuw21thhhw對過熱蒸汽，經絕熱對過熱蒸汽，經絕熱膨脹，過熱度減小，膨脹，過熱度減小，變?yōu)楦娠柡驼羝?。若變?yōu)楦娠柡驼羝?。若繼續(xù)膨脹，則變?yōu)闈窭^續(xù)膨脹，則變?yōu)闈裾羝?，同時干度會隨蒸汽，同時干度會隨之減小。之減小。工程計算中最常遇到工程計算中最常遇到. 如水蒸氣如水蒸氣通過汽輪機膨脹而對外作功；又通過汽輪機膨脹而對外作功；又如水蒸氣通過噴管的過程等如水蒸氣通過噴管的過程等hS12=12t2P1P2t1(a)可逆絕熱過程hSs2s1P1t112=12t2P22022-5-29 例例5-3 水蒸氣在水蒸氣在0.2M

16、Pa壓力下從壓力下從150定壓加熱到定壓加熱到250，試求，試求1kg水蒸氣的吸熱量、所作的膨脹功及熱力學能增量。水蒸氣的吸熱量、所作的膨脹功及熱力學能增量。 解：解：在在h-s圖上，由圖上，由p 0.2MPa的定壓線與的定壓線與t1 150的定溫的定溫線相交得初狀態(tài)點線相交得初狀態(tài)點1，與，與t2 250的定溫線相交得終狀態(tài)點的定溫線相交得終狀態(tài)點2，如圖如圖5-6所示。查得所示。查得 h1=2772kJ/kg，v1=1m3/kg h2=2973kJ/kg，v2=1.22m3/kg吸熱量吸熱量 （kJ/kg）膨脹功膨脹功 （kJ/kg）熱力學能增量熱力學能增量 （kJ/kg） 2012772

17、297312hhq44122. 1102 . 0)(312vvpw15744201wqu2022-5-29 例例5-4 水蒸氣由壓力水蒸氣由壓力p1 1MPa，溫度，溫度t1 300，可逆絕熱，可逆絕熱膨脹至膨脹至0.1MPa，試求，試求1kg水蒸氣所作的膨脹功和技術功。（分水蒸氣所作的膨脹功和技術功。（分別用別用h-s圖和水蒸氣表計算）圖和水蒸氣表計算） 解：解：（1）用）用h-s圖計算在圖計算在h-s圖上，由圖上，由p1 1MPa的定壓的定壓線與線與t1 300的定溫線相交得點的定溫線相交得點1，如圖，如圖5-4（d）所示。查得）所示。查得 h1 3050kJ/kg，v1 0.26m3/k

18、g并求得并求得 u1 h1 p1v1 3050 1 103 0.26 2790（kJ/kg）過點過點1作定熵線與作定熵線與p2 0.1MPa的定壓線相交得點的定壓線相交得點2，查得，查得 h2 2590kJ/kg，v2 1.65m3/kg求得求得 u2 h2 p2v2 2590 0.1 103 1.65 2425（kJ/kg）故膨脹功和技術功為故膨脹功和技術功為 （kJ/kg） （kJ/kg） 3652425279021uuw4602590305021thhw2022-5-29（2 2）用蒸氣表計算）用蒸氣表計算 根據根據p1 1 1 1MPa、t1 1 300300，查附表，查附表6 6未飽

19、和水和過熱蒸汽表，得未飽和水和過熱蒸汽表，得 h1 1 3050.43050.4 kJ/ /kg，v1 1 0.257930.25793m3 3/ /kg， s1 1 7.12167.1216kJ/ /（kg K）所以所以 u1 1 h1 1 p1 1v1 1 3050.4 1 1 10103 3 0.25793 2792.5（kJ/ /kg）根據終壓根據終壓p2 2 0.10.1MPa，查，查附表附表5 5按壓力排列的飽和水與飽和按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣水蒸氣表，得表，得 ts s 99.634；v 0.00104320.0010432m3 3/ /kg， v 1. .6943m694

20、3m3 3/ /kg；h 417.52417.52kJ/kg/kg， h 2675.142675.14kJ/kg/kg；s 1.30281.3028kJ/ /（kg K），）， s 7.35897.3589kJ/ /（kg K）2022-5-29)(ssxssx 96. 03028. 13589. 73028. 11216. 722 ssssx3 .3702 .24225 .279221uuw6 .4658 .25844 .305021thhw故故 h2 2 h +x2 2(hh ) ) 417.52417.52+0.90.96 6 (2675.142675.14 417.52)417.52)

21、 2584.84.8 8（kJ/kg/kg）v v2 2 v +x2 2(vv ) ) 0.00104320.0010432+0.90.96 6 (1.6943 0.0010432)0.0010432) 1.62.626666（m m3 3/ /kg） u u2 2 h2 2 pv2 2 2584.84 0.10.1 103 1.6266 2422.2（kJ/kg） 故膨脹功和技術功為故膨脹功和技術功為（kJ/kg）（kJ/kg） 因為因為s2 s1 7.1216kJ/（kg K），）， s s2s ，所以狀，所以狀態(tài)態(tài)2是濕蒸汽。先求是濕蒸汽。先求x2。根據。根據2022-5-29第三節(jié)第三

22、節(jié) 蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán) 動力循環(huán)是將熱能轉變?yōu)闄C械能的循環(huán)。動力循環(huán)是將熱能轉變?yōu)闄C械能的循環(huán)。 動力循環(huán)動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)燃氣動力循環(huán)燃氣動力循環(huán)以水蒸氣為工質以水蒸氣為工質混合氣體（也稱混合氣體（也稱為燃氣）為工質為燃氣）為工質一、朗肯循環(huán)及熱效率一、朗肯循環(huán)及熱效率朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)是在實際蒸汽動力循環(huán)的基礎上經簡化處理得是在實際蒸汽動力循環(huán)的基礎上經簡化處理得到的到的最簡單、最基本最簡單、最基本的的理想蒸汽動力循環(huán)理想蒸汽動力循環(huán)，是研究其它，是研究其它復雜的蒸汽動力循環(huán)的基礎。復雜的蒸汽動力循環(huán)的基礎。2022-5-29 一般蒸汽動力裝置主要設備包括四部分：一般蒸汽

23、動力裝置主要設備包括四部分：蒸汽鍋爐、蒸汽鍋爐、蒸汽輪機、凝汽器、水泵蒸汽輪機、凝汽器、水泵。圖圖5-7 朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)由四個過程組成。朗肯循環(huán)由四個過程組成。2022-5-29圖圖5-7 朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)12 絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程過熱蒸汽在汽輪機中進行過熱蒸汽在汽輪機中進行絕熱膨脹并對外作功。膨絕熱膨脹并對外作功。膨脹終了的狀態(tài)脹終了的狀態(tài)2為低壓下為低壓下的濕蒸汽，稱為的濕蒸汽，稱為乏汽乏汽。23 定壓定溫放熱過程定壓定溫放熱過程乏汽在凝汽器中定壓定溫對冷卻水放熱凝結為乏汽在凝汽器中定壓定溫對冷卻水放熱凝結為飽和水飽和水。34絕熱壓縮過程絕熱壓縮過程水在給水泵中被絕熱壓縮，壓

24、力提高，進入鍋爐。水在給水泵中被絕熱壓縮，壓力提高，進入鍋爐。4561 定壓加熱過程定壓加熱過程在鍋爐中的水定壓吸熱，經預熱過程在鍋爐中的水定壓吸熱，經預熱過程45 ，汽化過程，汽化過程56，過熱過，過熱過程程61最后成為過熱蒸汽。最后成為過熱蒸汽。2022-5-29 在朗肯循環(huán)中，每千克蒸汽對外所作出的凈功在朗肯循環(huán)中，每千克蒸汽對外所作出的凈功w0應等于蒸汽流過汽輪應等于蒸汽流過汽輪機所作的功機所作的功ws,t與給水在給水泵內被絕熱壓縮所消耗的功與給水在給水泵內被絕熱壓縮所消耗的功ws,p之差。之差。根據穩(wěn)定流動能量方程式根據穩(wěn)定流動能量方程式ws,th1h2， ws,p=h4h3w0（h

25、1h2）（h4h3）鍋爐（包括過熱器）中每千克蒸汽的定壓吸熱量為鍋爐（包括過熱器）中每千克蒸汽的定壓吸熱量為q1h1h4凝汽器中，每千克蒸汽的定壓放熱量為凝汽器中，每千克蒸汽的定壓放熱量為q2h2h3均取其絕均取其絕對值對值均取其絕均取其絕對值對值2022-5-29朗肯循環(huán)的熱效率為朗肯循環(huán)的熱效率為 41342110thhhhhhqw由于給水泵消耗的功與汽輪機做的功相比甚小，一般情由于給水泵消耗的功與汽輪機做的功相比甚小，一般情況下可忽略不計，即況下可忽略不計，即h4 h3 04121thhhh2022-5-29 實際上由于水的不可壓縮性，經水泵壓縮后水的溫實際上由于水的不可壓縮性，經水泵壓

26、縮后水的溫度變化極小，在度變化極小，在T-s圖上點圖上點4 4與點與點3 3非常接近，水的定壓加非常接近，水的定壓加熱過程線熱過程線4 45 5與下界線也非常接近。通常可認為點與下界線也非常接近。通常可認為點4 4與點與點3 3重合、朗肯循環(huán)在重合、朗肯循環(huán)在T- -s圖上可表示為圖圖上可表示為圖5-75-7（b）中的）中的1 12 23 35 56 61 1。2022-5-29二、蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響二、蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響朗肯循環(huán)熱效率很低朗肯循環(huán)熱效率很低，實際上大、中型蒸汽動力裝置均不，實際上大、中型蒸汽動力裝置均不直接采用朗肯循環(huán)，而是采用對朗肯循環(huán)加以改造后得到

27、直接采用朗肯循環(huán)，而是采用對朗肯循環(huán)加以改造后得到的實用循環(huán)。這些實用循環(huán)所采取的改進措施，是根據朗的實用循環(huán)。這些實用循環(huán)所采取的改進措施，是根據朗肯循環(huán)熱效率分析得到的，所以肯循環(huán)熱效率分析得到的，所以研究蒸汽參數對朗肯循環(huán)研究蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響十分重要熱效率的影響十分重要。蒸汽的初溫和初壓以及乏汽的終壓確定后，整個朗肯循蒸汽的初溫和初壓以及乏汽的終壓確定后，整個朗肯循環(huán)也就確定了。蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響，也環(huán)也就確定了。蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響，也就是指就是指初溫、初壓和終壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響初溫、初壓和終壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響。2022-5-291.1.

28、蒸汽初溫對熱效率的影響蒸汽初溫對熱效率的影響在相同的初壓及終壓下，在相同的初壓及終壓下，提高蒸汽的初始溫度提高蒸汽的初始溫度T1可以使朗可以使朗肯循環(huán)的肯循環(huán)的熱效率提高熱效率提高。 圖圖5-8 蒸汽初溫的影響蒸汽初溫的影響輸出輸出循環(huán)凈功增加循環(huán)凈功增加（面（面積積1 1 2 2 211211 ），），吸熱量也吸熱量也增加增加（面積（面積1 1 a a a a1111 ），），但后者的增加比率小于但后者的增加比率小于前者，前者，循環(huán)熱效率必然循環(huán)熱效率必然提高提高。提高蒸汽初溫可使乏汽干提高蒸汽初溫可使乏汽干度得以提高，即度得以提高，即x2 x2，這對汽輪機的安全運行有這對汽輪機的安全運行有

29、利。利。2022-5-292.2.蒸汽初壓對熱效率的影響蒸汽初壓對熱效率的影響在相同的初溫及終壓下，提高在相同的初溫及終壓下，提高蒸汽的初壓蒸汽的初壓p1可以使朗肯循可以使朗肯循環(huán)的環(huán)的熱效率提高熱效率提高。圖圖5-9 蒸汽初壓的影響蒸汽初壓的影響輸出循環(huán)凈功增加不大（面輸出循環(huán)凈功增加不大（面積積1 6 5 4 456c1 與面積與面積122 c1的差值），但的差值），但吸熱量有明顯吸熱量有明顯減少減少（面積（面積1aa c1與面積與面積1 6 5 4 456c1 的差值），其循的差值），其循環(huán)熱效率有明顯提高。環(huán)熱效率有明顯提高。2022-5-292.2.蒸汽初壓對熱效率的影響蒸汽初壓對熱

30、效率的影響圖圖5-9 蒸汽初壓的影響蒸汽初壓的影響但隨蒸汽初壓的提高，乏汽的但隨蒸汽初壓的提高，乏汽的干度將降低干度將降低，即，即x2 x2。因而。因而乏汽中所含水分增加，這將會乏汽中所含水分增加，這將會沖擊和腐蝕汽輪機最后幾級葉沖擊和腐蝕汽輪機最后幾級葉片，同時使汽輪機內部摩擦損片，同時使汽輪機內部摩擦損失增大，失增大，影響汽輪機安全運行影響汽輪機安全運行和使用壽命和使用壽命。可見，單純地提。可見，單純地提高初壓弊大于利，高初壓弊大于利，如果在提高如果在提高初壓的同時提高初溫初壓的同時提高初溫，可以避，可以避免乏汽干度下降或下降太多。免乏汽干度下降或下降太多。2022-5-293.3.乏汽壓

31、力的影響乏汽壓力的影響在相同的初溫及初壓下，降低在相同的初溫及初壓下，降低乏汽壓力乏汽壓力p2可以使朗肯循環(huán)可以使朗肯循環(huán)的的熱效率提高熱效率提高。圖圖5-10 乏汽壓力的影響乏汽壓力的影響輸出循環(huán)輸出循環(huán)凈功增加較大凈功增加較大（面（面積積23442344 3 3 2 2 2 2），吸熱量增加），吸熱量增加很少（面積很少（面積4bb4bb 4 4 4 4），其循），其循環(huán)熱效率有所提高。環(huán)熱效率有所提高。降低乏汽壓力會使乏汽的降低乏汽壓力會使乏汽的干度減干度減小小，同時還受到，同時還受到冷源溫度及凝汽冷源溫度及凝汽器傳熱溫差的限制器傳熱溫差的限制，所以，乏汽，所以，乏汽壓力不能隨意降低。壓力

32、不能隨意降低。 2022-5-29三、提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的其他途徑三、提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的其他途徑初態(tài)參數的提高取決于金屬材料耐高溫高壓的性能，初態(tài)參數的提高取決于金屬材料耐高溫高壓的性能，同時要考慮設備投資和運行費用的增加；而降低終同時要考慮設備投資和運行費用的增加；而降低終態(tài)參數又受環(huán)境溫度的限制。為了提高蒸汽動力循態(tài)參數又受環(huán)境溫度的限制。為了提高蒸汽動力循環(huán)的熱效率和改善運行效果，在朗肯循環(huán)的基礎上，環(huán)的熱效率和改善運行效果，在朗肯循環(huán)的基礎上，人們開發(fā)了一些較復雜的循環(huán)，如人們開發(fā)了一些較復雜的循環(huán)，如再熱循環(huán)、回熱再熱循環(huán)、回熱循環(huán)和熱電合供循環(huán)循環(huán)和熱電合供循環(huán)等。等。2

33、022-5-291.1.采用再熱循環(huán)采用再熱循環(huán)將汽輪機中膨脹到某中間壓力的蒸汽又引將汽輪機中膨脹到某中間壓力的蒸汽又引回鍋爐再熱器中或其它換熱設備，重新加回鍋爐再熱器中或其它換熱設備，重新加熱升溫，然后送回汽輪機中繼續(xù)膨脹作功，熱升溫，然后送回汽輪機中繼續(xù)膨脹作功，這就是這就是再熱循環(huán)再熱循環(huán)。2022-5-291.1.采用再熱循環(huán)采用再熱循環(huán)圖圖5-11 再熱循環(huán)再熱循環(huán)顯然只要選擇適當的顯然只要選擇適當的再熱壓力再熱壓力，就可，就可增加高溫段的吸熱過程增加高溫段的吸熱過程，使，使再熱循環(huán)的再熱循環(huán)的平均吸熱溫度高于朗肯循環(huán)平均吸熱溫度高于朗肯循環(huán)，從而提高循環(huán)的熱效率。，從而提高循環(huán)的熱

34、效率。2022-5-291.1.采用再熱循環(huán)采用再熱循環(huán)若忽略水泵所消耗的功量，其若忽略水泵所消耗的功量，其循環(huán)凈循環(huán)凈功為功為)()(210hhhhwba循環(huán)中總循環(huán)中總吸熱量吸熱量為為)()(311abhhhhq再熱循環(huán)的再熱循環(huán)的熱效率熱效率為為)()()()(312110tabbahhhhhhhhqw2022-5-291.1.采用再熱循環(huán)采用再熱循環(huán)最初采用再熱循環(huán)的最初采用再熱循環(huán)的主要目的是為了提高汽輪機乏汽主要目的是為了提高汽輪機乏汽干度，以改善汽輪機的運行條件干度，以改善汽輪機的運行條件?，F(xiàn)在實現(xiàn)再熱已經?，F(xiàn)在實現(xiàn)再熱已經成為成為大型蒸汽動力裝置提高熱效率的必要措施大型蒸汽動力

35、裝置提高熱效率的必要措施。高參。高參數的大型現(xiàn)代蒸汽動力廠均毫無例外地采用再熱循環(huán)，數的大型現(xiàn)代蒸汽動力廠均毫無例外地采用再熱循環(huán)，一般再熱壓力為初態(tài)壓力的一般再熱壓力為初態(tài)壓力的2030；再熱溫度等；再熱溫度等于初態(tài)溫度，即于初態(tài)溫度，即tb t1。通常。通常一次再熱可使熱效率提高一次再熱可使熱效率提高23.5。由于實現(xiàn)再熱循環(huán)的實際設備和管路都比。由于實現(xiàn)再熱循環(huán)的實際設備和管路都比較復雜，投資費用也很大，一般只有大型火力發(fā)電廠較復雜，投資費用也很大，一般只有大型火力發(fā)電廠且且蒸汽初壓蒸汽初壓p1在在13MPa以上時以上時才采用才采用?，F(xiàn)代大型機組。現(xiàn)代大型機組很少采用二次再熱，因為再熱次

36、數增多，不僅增加設很少采用二次再熱，因為再熱次數增多，不僅增加設備費用，且給運行帶來不便。備費用，且給運行帶來不便。2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)回熱循環(huán)是利用蒸汽的回回熱循環(huán)是利用蒸汽的回熱對水進行加熱，熱對水進行加熱，消除朗消除朗肯循環(huán)中肯循環(huán)中4 45 5段（如圖段（如圖5-5-7 7）在較低溫度下預熱的）在較低溫度下預熱的不利影響不利影響，以提高熱效率。，以提高熱效率。如果利用蒸汽來加熱給水，如果利用蒸汽來加熱給水，顯然可以有效地提高平均顯然可以有效地提高平均吸熱溫度而使熱效率提高。吸熱溫度而使熱效率提高。2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)2022-5-292.2.

37、回熱循環(huán)回熱循環(huán)圖圖5-12所示為所示為一級抽汽蒸汽回熱循環(huán)一級抽汽蒸汽回熱循環(huán)的原理圖和理論循環(huán)的的原理圖和理論循環(huán)的T-s圖。圖。1kg壓力為壓力為p1的過熱蒸汽進入汽輪機膨脹作功，當其壓力降的過熱蒸汽進入汽輪機膨脹作功，當其壓力降到到p6時，從汽輪機中抽出時，從汽輪機中抽出 kg（ 1）蒸汽引入回熱加熱器，凝）蒸汽引入回熱加熱器，凝結放熱；其余結放熱；其余（1 ）kg蒸汽在汽輪機中繼續(xù)膨脹作功直至乏汽蒸汽在汽輪機中繼續(xù)膨脹作功直至乏汽壓力壓力p2，然后進入凝汽器被冷凝成水，經凝結水泵升壓進入回熱，然后進入凝汽器被冷凝成水，經凝結水泵升壓進入回熱加熱器，接受加熱器，接受 kg抽汽凝結時放出

38、的潛熱并與之混合成為抽汽壓抽汽凝結時放出的潛熱并與之混合成為抽汽壓力下的力下的1kg飽和水。最后經給水泵加壓后，送入鍋爐，吸收熱量飽和水。最后經給水泵加壓后，送入鍋爐，吸收熱量又成為又成為1kg新的過熱蒸汽，從而完成一個循環(huán)。新的過熱蒸汽，從而完成一個循環(huán)。2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)一級抽汽回熱循環(huán)的理論循環(huán)一級抽汽回熱循環(huán)的理論循環(huán)T- -s圖是在圖是在忽略水泵耗忽略水泵耗功功的前提下而得到的簡化圖形。應當注意的是，圖上的前提下而得到的簡化圖形。應當注意的是，圖上有些過程線并不代表有些過程線并不代表1kg1kg工質，詳見圖中過程線上的工質，詳見圖中過程線上的標示。標示。202

39、2-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)回熱循環(huán)中的回熱循環(huán)中的回熱器回熱器，是完成抽汽加熱給水的換熱設，是完成抽汽加熱給水的換熱設備。一般有兩種類型：備。一般有兩種類型：表面式和混合式表面式和混合式。在表面式回。在表面式回熱器中，蒸汽和水互不接觸，通過傳熱壁面交換熱量；熱器中，蒸汽和水互不接觸，通過傳熱壁面交換熱量；在混合式回熱器中，蒸汽與水直接接觸、相互混合加在混合式回熱器中，蒸汽與水直接接觸、相互混合加熱。圖熱。圖5-125-12中所示的回熱器為混合式。中所示的回熱器為混合式。2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán) 稱為稱為回熱抽汽系數回熱抽汽系數，可根據回熱器的能量方程平衡，可根據回熱

40、器的能量方程平衡關系求出。由圖關系求出。由圖5-135-13，可列出能量平衡關系式為，可列出能量平衡關系式為 。2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)圖圖5-13 混合式回熱器混合式回熱器736)1 (hhh3637hhhh若忽略水泵消耗的功，一級抽汽回熱循環(huán)若忽略水泵消耗的功，一級抽汽回熱循環(huán)熱效率熱效率為為71216110t)(1 ()(hhhhhhqw712661)(1 ()(hhhhhh2022-5-292.2.回熱循環(huán)回熱循環(huán)抽汽壓力的選擇是必須考慮的問題抽汽壓力的選擇是必須考慮的問題，它取決于鍋爐前給，它取決于鍋爐前給水溫度的高低，過高或過低都達不到提高循環(huán)熱效率的水溫度的高低，過高或過低都達不到提高循環(huán)熱效率的目的。理論和實踐表明，對于目的。理論和實踐表明，對于一級抽汽回熱循環(huán)，給水一級抽汽回熱循環(huán)，給水回熱溫度以選定新蒸汽飽和溫度與乏汽飽和溫度的中間回熱溫度以選定新蒸汽飽和溫度與乏汽飽和溫度的中間平均值較好，并由此確定抽汽壓力。平均值