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
匀速 朗肯循环回热循环
2、蒸汽动力装置循环热效率分析
yT的计算公式
yT的影响因素分析
yT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
''?????2000?比水大的多3232需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功
第十章 蒸汽动力循环
p 5 1 C 2 v
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。
1-2过程：过热蒸汽在汽抡机中绝热膨胀，对外作功，在汽轮机出口工质达到
低压低温蒸汽状态称乏汽。
2-3过程：在冷凝器中乏汽对冷却水放热凝结为饱和水。
3-4过程：水泵将凝结水压力提高，再次送入锅炉，过程中消耗外功。 大大减少，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。
朗肯循环与卡诺循环
1）乏汽凝结是完全的，不是只与C点而一直进行到（3）点，全部液化。 2）汽轮机采用过热整齐（不是饱和蒸汽）。 3）过热区、过冷区加热是高压。
缺点在过冷区，高压加热，减少平均温差对热效率是不利的，但对简化设备
有很
大的好处。
1、 压缩比容为Q2′的水较压缩比容vc的水汽混合物容易得多，简化设备用泵
代替 压缩机。 2、采用过热蒸汽对增加了平均吸热温度膨胀终了时乏气的干度增加，这些都是
有利
的。
二、朗肯循环热效率
用T-S图分析，设工质是1kg。 则1kg工质定压过程总的吸热量q1=h1-h4 则1kg工质定压过程总的吸热量q2=h2-h3 故循环有效吸热量
q0=q1-q2=（h1-h4）-（h2-h3）
1kg工质在T中绝热过程所作的功 wT?h1?h2
1kg工质在P中绝热过程消耗的功 wP?h4?h3 故循环净功
w0?(h1?h2)?(h3?h4) 则 w0?q0 ??t?w0q1?q2? q1q1(h1?h4)?(h2?h3)h1?h4(h1?h2)?(h4?h3)h1?h4?
?由于过冷水在泵中绝热压缩过程，水具有不可压缩性故水温变化很 小。 ?u?0
即 v4?v3 w?0 q?0
故 wp?h4?h3?(p4?p3)v2??h1?h2
∴ 上式可简化：
h1?h2 ?t?
h1?h4
参数确定：h1、h2可表示or图，h3只可查表
三、改变水蒸气参数对朗肯循环热效率的影响
1.提高蒸汽初温对热效率的影响
设初压p1＝const，乏汽压力p2＝const,
↑T1→ T1'→ (Tm1' ＞Tm1 ) 。
过程2'-3和原过程2-3放热温度相同，即
Tm2' ＝Tm2 ＝T2
于是，由等效卡诺循环的热效率公式
ηt＝1－(T2/Tm1)可知，蒸汽初温由T1提
高到T1'时，朗肯循环的热效率提高。
此外，当蒸汽的初温提高时，如果蒸汽的初压不变，绝热膨胀终了状态比 原状态2有较大的干度。乏汽的干度增大。 说明乏汽中含有的水分减少，这 有利于减少汽轮机内部的功耗散，也有利于改善汽轮机叶片的工作条件。但另 一方面，为提高蒸汽的初温，则要求锅炉过热器所用材料具有较好的耐热性。
2.提高蒸汽初压对热效率的影响
设初温T1 ＝const，乏汽压力p2 ＝const。
↑p1→p1'→(Tm1' ＞Tm1 ) 。
过程2'-3和原过程2-3放热温度相同，即 Tm2'
＝Tm2 ＝T2
于是，根据等效卡诺循环的热效率公式ηt＝1－(T2/Tm1)可知，提高蒸汽
初压p1，可使朗肯循环的热效率提高。
当提高蒸汽的初压时，如果蒸汽的初温不变，则绝热膨胀终了状态2'比原 状态2有较小的干度。 干度减小说明乏汽中含有的水分增加，这会引起汽轮机 内部的耗散增加。特别是干度较低而水分过多 时，由于水滴的冲击，汽轮机叶 片的表面受破坏，甚至引起叶片振动，影响叶片的使用寿命。因此，一般同时 即 h4?h3
提高蒸汽的初温及初压，既能提高热效率，又能保证汽轮机内部良好的工作条件。
3.降低乏汽压力对热效率的影响
设初温T1＝const，初压p1＝const
降低乏汽的压力p2→与乏汽压力相应的饱和温度也随 着降低，放热过程2'-3'要比原过程2-3有较低的放热温度 ，即T2‘＜T2。虽然这时加热过程的起点T0也降低为T0'，
但它对整个加热过程的平均加热温度影响很小。
因而，由等效卡诺循环的热效率公式可知，降低乏汽的压力p2，可以提高朗肯循环
的热效率。
乏汽的凝结温度主要取决于自然环境中冷却介质的温度。当乏汽的凝结温度降低到28℃时，乏汽的压力相应地降低为0.0039MPa左右。
10-3 回热循环（抽汽循环）
上次课我们重点讲了朗肯循环，水加热或过热蒸汽不是在定温下进行的。所以朗肯循环热效率小于同温限间卡诺循环的热效率。另外我们从它的状态分析可知。
当p2?0.04bar时?t?29℃ p1?98bar时?t?310℃
将水从29℃加热到310℃，在朗肯循环中是直接由锅炉的燃料燃烧
释放的热量供给，产生1kg蒸汽所需的热量q1中大约有50%的热量被凝气器中
的水带走，因而热效率不变，所以为提高
?t，蒸汽功力装置都采用给水回热气的回
热循环。 一、回热循环
为分析方便，以一次抽气为例。如图 叙述，每千克状态\的新蒸汽进入汽轮