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1、第一章第一章 热力循环热力循环1820年6月5日出生于苏格兰的爱丁堡。1855年被委任为格拉斯哥大学机械工程教授。1858年出版应用力学手册一书,是工程师和建筑师必备的指南。1859年出版蒸汽机和其它动力机手册,是第一本系统阐述蒸汽机理论的经典著作。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。朗肯(Rankine)被后人誉为那个时代的天才,他的初等教育基本是在父亲及家庭教师的指导下完成的。进入爱丁堡大学学习2 年后,他离校去做一名土木工程师。1840 年后,他转而研究数学物理,1848 1855 年间,他用大量精力研究理论物理、热力学和应用力学。1855 年后,Rankine 在格拉斯哥大学担任土木
2、工程和力学系主任。1853 年当选为英国皇家学会会员。他一生论著颇丰,共发表学术论文154 篇,并编写了大量的教科书及手册,其中一些直到20 世纪还在作为标准教科书使用。朗肯在热力学、流体力学 及土力学等领域均有杰出的贡献。他建立的土压力理论,至今仍在广泛应用。朗肯计算出一个热力学循环(后称为朗肯循环)的热效率,被作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。朗肯还是土力学早期奠基者。本章基本要求本章基本要求熟熟练练掌掌握握水水蒸蒸气气朗朗肯肯循循环环、回回热热循循环环、再再热热循循环环以以及及热热电电循循环环的的组组成成、热热效效率率计计算算及及提提高高热热效效率率的方法的方法和和途径途径。本本 章章
3、 重重 点点1。熟悉。熟悉朗肯循环朗肯循环图示与计算图示与计算2、朗肯循环朗肯循环与与卡诺循环卡诺循环3、蒸汽参数蒸汽参数对对朗肯循环朗肯循环热效率的热效率的影响影响4、再热、回热再热、回热原理及计算原理及计算热力循环的分类热力循环的分类:按照功的转换形式按照功的转换形式:动力循环动力循环:广义热广义热泵循环泵循环:热能热能机械能机械能机械能机械能热能热能制冷循环制冷循环热泵或供暖循环热泵或供暖循环按照工质的种类按照工质的种类:气体循环气体循环:蒸汽循环蒸汽循环:无相变无相变有相变有相变按照燃料燃烧方式按照燃料燃烧方式:内燃式内燃式:外燃式外燃式:我们以我们以蒸汽蒸汽为工质就可以克服上诉两个缺
4、点为工质就可以克服上诉两个缺点在在湿蒸汽湿蒸汽区工质的区工质的定压定压过程就是过程就是定温定温过程过程1352pvcsT12c35实际生产中并不采用蒸汽卡诺循环实际生产中并不采用蒸汽卡诺循环1.绝热压缩过程难以实现,绝热压缩过程难以实现,缺少压缩汽水混合物缺少压缩汽水混合物的的设备。设备。2.定熵膨胀末期蒸汽湿度较大,对定熵膨胀末期蒸汽湿度较大,对汽轮机工作不利汽轮机工作不利3.蒸汽的比体积是水的上千倍,蒸汽的比体积是水的上千倍,压缩时设备庞大,压缩时设备庞大,?4.蒸汽卡诺循环只能工作在湿蒸汽区,上限温度蒸汽卡诺循环只能工作在湿蒸汽区,上限温度受临受临界温度限制界温度限制6.2 6.2 郎肯
5、循环郎肯循环 Rankine Cycle6.2.16.2.1朗肯循环工作原理朗肯循环工作原理锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器 四个主要装置:四个主要装置:锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 凝汽器凝汽器 给水泵给水泵简化(理想化):简化(理想化):12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热4321Tshs1324朗肯循环朗肯循环T-s和和h-s图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热朗肯循环比水蒸汽卡诺循环的不同之
6、处:朗肯循环比水蒸汽卡诺循环的不同之处:1.1.乏汽的冷却是完全的乏汽的冷却是完全的2.2.冷却水由泵泵入锅炉简化了设备,但降低了平均冷却水由泵泵入锅炉简化了设备,但降低了平均吸热温度,从而使热效率降低:吸热温度,从而使热效率降低:3.3.增加了过热器,提高了平均吸热温度,而且提高增加了过热器,提高了平均吸热温度,而且提高了乏汽的干度提高了循环效率,也改善了汽轮机了乏汽的干度提高了循环效率,也改善了汽轮机的工作条件:的工作条件:6.2.26.2.2朗肯循环的热效率朗肯循环的热效率汽轮机作功:汽轮机作功:凝汽器中的定压放热量:凝汽器中的定压放热量:水泵绝热压缩耗功:水泵绝热压缩耗功:锅炉中和蒸汽过热器的定压吸热量:锅炉中和蒸汽过热器的定压吸热量:由于水泵功和汽轮机工相比较小可以忽略由于水泵功和汽轮机工相比较小可以忽略654321Ts