热力学第六章.pptx
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第六章 热力循环
Thermodynamic Cycles
6.3 热泵供热循环
6.2 制冷循环
6.1 蒸汽动力循环
6 热力循环
6.4 气体液化循环
本章基本要求
熟练掌握水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径;
掌握蒸气压缩制冷循环及其热力分析；
熟悉空气压缩制冷循环及其热力分析；
了解制冷剂的性质、其他相关制冷循环的原理及特点。
本 章 重 点
1、熟悉朗肯循环图示与计算
2、朗肯循环与卡诺循环
3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
4、再热、回热原理及计算
热力循环的定义
使工质经历一系列的状态变化，又重新恢复到初始状态的封闭过程，叫做热力循环，或简称循环。
特性：一切状态参数恢复原值，即
热力循环的目的
为了使连续做功成为可能，必须在工质膨胀做功之后，再经历某种压缩过程使它恢复到初始状态，以便重新进行膨胀做功的过程。这样一来，工质就可以周而复始连续不断地把热量转变为功。
热力循环：以获得功为目的。
热力循环分类
一、动力循环
——热能转化为机械能的循环(正向循环)
输出净功；
在p-v图及T-s图上顺时针进行；
膨胀线在压缩线上方；吸热线在放热线上方；
动力循环热效率
(thermal efficiency)
二、广义热泵循环
—机械能转化为热能的循环(逆向循环)
一般地讲：1、输入净功；
2、在状态参数图逆时针运行；
3、吸热小于放热。
制冷循环—维持低温热源的低温；
二、广义热泵循环
—机械能转化为热能的循环(逆向循环)
根据逆向循环的目的不同，可分为：
(refrigeration cycle)
制冷系数
热泵循环(供暖循环)—维持高温热源的高温。
二、广义热泵循环
—机械能转化为热能的循环(逆向循环)
(heat-pump cycle)
供热系数：
三种热力循环关系
T0
T2
T1
制冷
制热
T
s
T1
T2
动力
环境温度
热力循环其它分类
按工质
气体动力循环：空气为主的燃气
蒸汽动力循环：以水蒸气为主
如燃气轮机等，按理想气体处理
如蒸汽轮机等，按实际气体处理
按燃料燃烧方式分
内燃式：燃料在内部燃烧，燃气即工质，如内燃机、燃气轮机等。
外燃式：燃料在外部燃烧，燃烧放出的热量通过间壁传给工质。如汽轮机
6.3 热泵供热循环
6.2 制冷循环
6.1 蒸汽动力循环
6 热力循环
6.4 气体液化循环
§6.1 蒸汽动力循环
蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant)
1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展，促使资本主义诞生。
2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝大部分来自蒸汽动力。
3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。
4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。
蒸汽卡诺循环
卡诺循环是相同条件下效率最高的循环。
若以气体做工质，则：
定温吸热和定温放热两个过程难以实现；
定温线与绝热线斜率相差不大，故每循环完成的功小。
蒸汽卡诺循环
蒸气为工质可以克服上述两个缺点，在湿蒸气区，工质的定压过程就是定温过程，可以实现卡诺循环。定温线与绝热线斜率相差较大，每循环获得的功较多。
但实际生产中并不采用蒸气卡诺循环。原因：
因缺少压缩水气混合物(两相物质)的合适设备，故绝热压缩过程难以实现；
定熵膨胀末期，蒸汽湿度较大，对汽轮机工作不利；
蒸气比体积比水大上千倍，压缩时设备庞大，耗功也大；
蒸汽卡诺循环仅限于湿蒸气区，上限温度受制于临界温度，热效率不高，每循环完成的功也不大。
蒸汽卡诺循环
为克服蒸汽卡诺循环的缺陷，工程实际中学常用朗肯循环
朗肯循环
四个主要装置：
锅炉
汽轮机
凝汽器
给水泵
朗肯循环(Rankine Cycle)
朗肯循环系统工作原理
蒸汽电厂示意图
二、蒸汽动力循环系统的简化(理想化)
简化（理想化）：
朗肯循环(Rankine Cycle)
朗肯循环 p-v 和T-s图
过冷水→饱和水
饱和水→饱和汽
饱和汽→过热汽
过热汽膨胀做功
乏汽凝结为水
冷凝水升压泵入汽锅
朗肯循环p-v 、T-s和h-s图
朗肯循环 T-s 图中各点状态
朗肯循环与水蒸气卡诺循环的区别
乏汽的凝结是完全的(2→3)；
冷凝水由泵泵入锅炉，简化了设备，但增加了水的定压加热过程(4→5)，降低了平均吸热温度，从而降低了热效率；
增加了过热器，蒸汽在过热器中的吸热过程(6→1)也是定压过程，提高了平均吸热温度，从而提高了乏气的干度x，提高了循环效率，也改善了汽轮机的工作条件。
郎肯循环热效率的计算
定熵膨胀过程(1→2)中工质(或汽轮机)做功
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