沈阳工业大学：《化工热力学 Chemical Engineering thermodynamics》教学资源（PPT课件）第六章 蒸汽动力循环和制冷循环

6蒸汽动力循环和制冷循环 6.1蒸汽动力循环 6.2节流膨胀与作外功的绝热膨胀 6.3制冷循环

6 蒸汽动力循环和制冷循环 6.1 蒸汽动力循环 6.2 节流膨胀与作外功的绝热膨胀 6.3 制冷循环

61蒸汽动力循环 锅炉 汽轮机 水泵 冷凝器

6.1 蒸汽动力循环 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉

能量分析 H=O +w Turbine汽轮机 锅炉 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 汽轮机 后水蒸汽的焓值求出 水泵 Ws=4H=H,,h//kg 冷凝器

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。 Ws = H = H2 − H1 k J / k gH = Q +Ws 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉

能量分析 H=O+w Condensor冷凝器 锅炉 2-3表示乏汽在冷凝 器中的等温等压冷凝过 汽轮机 程,放出的热量 「水泵 O2=AH=H3-H2k/kg 冷凝器

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。 Q2 = H = H3 − H2 k J / k g H = Q +Ws 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉

能量分析 4H=O+w Pump水泵 3-4表示冷凝水通 锅炉 过水泵由P3升压至P4的 可逆绝热压缩过程 要消耗的轴功 汽轮机 Wp=4H=H4-H3k/kg 把水看作是不可压 水泵 缩流体,则 冷凝器 切=m ∫P=(-BLJ/kg

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 W VdP V(P P )k J k g P P P / 4 3 4 3 = = −  H = Q +Ws WP = H = H4 − H3 k J / k g 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉

Energy Analysis能量分析 4H=O+w Boiler 锅炉 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 汽轮机 锅炉中吸收的热量 水泵 冷凝器 =4H=H-H4W/kg

Energy Analysis 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 Q1 = H = H1 − H4 kJ / k g H = Q +Ws 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉

理想 Rankine循环的热效率 77 ,+W)(H1-H2)+(H3-H4) H-H 蒸汽动力循环中,水泵的耗功量远小于汽轮机 的做功量 W, - 77 e H1-H4 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

理想Rankine循环的热效率 ( ) ( ) ( ) 1 4 1 2 3 4 1 H H H H H H Q Ws WP − − + − = − +  = 蒸汽动力循环中，水泵的耗功量远小于汽轮机 的做功量 1 4 1 2 1 H H H H Q Ws − − = −   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( Specific Steam Consumption)表示。 3600 SSC kg/k/ kg/(kW·h) W 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

汽耗率 作出单位量净功所消耗的蒸汽量称为汽耗率， 用 SSC (Specific Steam Consumption)表示。 k g /(k W h) W k g / k J W SSC  − = − = 1 3600 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 际流体的状态方程求得

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 际流体的状态方程求得

计算方法 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+W。=H3+VP4P3)

计算方法 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 )