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1、蒸汽动力循环与制冷循环第一节蒸汽动力循环汽轮机水泵冷凝器锅炉能量分析Turbine汽轮机1–2表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功可由膨胀前后水蒸汽的焓值求出。能量分析Condensor冷凝器2–3表示乏汽在冷凝器中的等温等压冷凝过程，放出的热量。能量分析Pump水泵3–4表示冷凝水通过水泵由P3升压至P4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功把水看作是不可压缩流体，则能量分析Boiler锅炉4–1表示液体水在锅炉中被等压加热汽化成为过热蒸汽的过程。工质在锅炉中吸收的热量理想Ran
2、kine循环的热效率蒸汽动力循环中，水泵的耗功量远小于汽轮机的做功量热效率的高低可以反映出不同装置输出相同功量时所消耗的能量的多少，它是评价蒸汽动力装置的一个重要指标。汽耗率作出单位量净功所消耗的蒸汽量称为汽耗率，用SSC(SpecificSteamConsumption)表示。当对外作出的净功相同时，汽耗率大的装置其尺寸相应增大。所以汽耗率的高低可用来比较装置的相对尺寸大小和过程的经济性。工质为水蒸气因为水蒸气不是理想气体，气体的性质不能用理想气体方程计算，需要通过热力学图表或实际流体的状态方
3、程求得。计算方法确定各点参数：状态点1,根据P1、t1值可查得H1、S1值;状态点2,S2=S1,根据P2、S2值可查得H2、t2值;状态点3,P3=P2,查P3下的饱和液体可得H3、V3、S3值;状态点4,P4=P1,S4=S3,根据P4、S4可查得H4值;或H4=H3+Wp=H3+V(P4-P3)蒸汽通过汽轮机的绝热膨胀实际上不是等熵的，而是向着墒增加的方向偏移，用1-2´线表示。水泵的耗功量远小于汽轮机的做功量，可不考虑不可逆的影响。蒸汽通过汽轮机膨胀，实际做出的功应为H1–H2´，它小于
4、等熵膨胀的功H1–H2。两者之比称为透平机的等熵效率。实际Rankine循环的热效率例5-1某一理想的Rankine循外，锅炉的压力为4MPa，产生440℃过热蒸汽,汽轮机出口压力为0.004MPa,蒸汽流量60t/h,求（1）过热蒸汽每小时从锅炉吸收的热量；（2）乏气的湿度以及乏气在冷凝器放出热量；（3）汽轮机作出的理论功率和水泵消耗的理论功率；（4）循环的热效率。过程如T-S-图所示（1）确定各点的参数1点（过热蒸汽）,根据P1=4MPa、t1=440℃,查过热水蒸气表得H1=3307.1k
5、J/kg、S1=6.9041kJ/(kg·K);2点（湿蒸汽）,P2=4kPa,S2=S1=6.9041kJ/(kg·K),查饱和水蒸气表得Hg=2554.4kJ/kgHl=121.46kJ/(kg·K)Sg=8.4746kJ/kgSl=0.4226kJ/(kg·K)Vl=1.004cm3/g2点处的干度为x8.4746x+(1-x)0.4226=6.9041x=0.8050H2=2554.4×0.805+(1-0.805)×121.46=2080.03点（饱和液体）P3=4kPaH3=Hl=1
6、21.46kJ/kgS3=Sl=0.4226kJ/(kg·K)4点（未饱和水）方法1H4=H3+Wp=H3+V(P4-P3)=121.46+0.001004×(4000-4)=125.5kJ/kg方法2已知P4=4MPa,S4=S3=0.4226kJ/(kg·K),查未饱和水性质表H2=126.1kJ/kg2.5MPaHS5MPaHS4MPaHS20℃86.300.296188.650.295640℃169.770.5715171.970.570587.710.2958171.090.5709（
7、2）计算过热蒸汽每小时从锅炉吸收的热量Q1=m(H1-H4)=60×103×(3307.1-125.5)=190.9×106kJ/h乏气在冷凝器放出的热量Q2=m(H3–H2)=60×103×(121.5-2080.0)=-117.5×106kJ/h乏气的湿度为1-x=1-0.805=0.195汽轮机作出的理论功率水泵消耗的理论功率热效率例5-2在某核动力循环装置，锅炉温度为320℃的核反应堆吸入热量Q1，产生压力为7MPa、温度为360℃的过热蒸汽(点1)，过热蒸汽经汽轮机膨胀作功后于0.00
8、8MPa压力下排出(点2)，乏气在冷凝器中向环境温度t0＝20℃进行定压放热变为饱和水(点3)，然后经泵返回锅炉(点4)完成循环。已知汽轮机的额定功率为5×104kW，汽轮机作不可逆的绝热膨胀，其等熵效率为0.75，水泵作等熵压缩。试求：(1)蒸气的质量流量；(2)乏气的湿度；(3)循环的热效率。1点（过热蒸汽）,根据P1=7MPa、t1=360℃,查过热水蒸气表得H1=3045.5kJ/kg、S1=6.2801kJ/(kg·K);2点（湿蒸汽）,P2=0.008MPa,查饱和水蒸气表得Hg=2
