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我们再来分析一下

蒸汽参数对郎肯循环热效率的影响

它是怎样影响的

这个是郎肯循环的T-s图

我们前面画出来的

在前面的推导中

我们知道 忽略了泵功

郎肯循环的热效率是这样一个表达式

也就是说它的热效率

跟1点2点还有3点的焓值相关

跟这三个点的焓值相关

现在我想问你 郎肯循环的热效率

它由哪几个基本状态参数决定的

或者说影响郎肯循环热效率的

基本状态参数是什么

那你就来看一下 1点2点3点的焓值

由哪些基本状态参数确定

1点是过热蒸汽

要想确定它的状态参数

或者对于我们这个问题来说

确定它的焓 需要什么

需要1点的压力和温度

过热水蒸气

要有两个强度参数来确定它

2点跟1点是啥关系

2点和1点的熵是相等的

1 2是一个等熵过程

2点的熵也就知道了

通过1点可以知道

2点的焓值

现在知道熵了 还需要知道什么

还需要知道压力

如果说我知道2点压力

2点的熵知道

所以它的焓值我也可以知道

然后我们再来看3点

3点和2点的压力是相等的

这是一个等压过程

而第三点是一个饱和水状态

所以我如果知道2点的压力

那3点的状态也可以确定

它的焓值也可以确定

所以我们说影响郎肯循环热效率的

基本状态参数只有三个

1点的压力 温度 还有2点的压力

我们下面就具体来看一下

这三个基本状态参数

是怎样来影响郎肯循环热效率的

有三个参数来影响热效率

这三个参数如果同时去变那也没法看了

所以我们首先先固定其中的两个

看其中的一个

首先我们来看蒸汽初压

也就是p1对郎肯循环热效率的影响

也就是t1和p2不变

我们让p1增加

我们前面讲过 画图是最直观的

如果说t1和p2不变

让压力增加

这个循环变成啥样

目前原始的循环是蓝色表示的

如果说p1压力增加 意味着什么

意味那个等压线

1654这个等压线要抬高

也就是绿色的这条线

4′5′6′1′这条等压线

然后你再来看一下

当t1 p2不变 p1增加的时候

这是我们绿色的循环

这个绿色的循环

跟这个蓝色的循环相比

它的平均吸热温度怎么样 升高了

平均放热温度 两个是一样的

所以它的热效率怎么样

一定是提高的

这是它其中的一个优点

另外我们来看一下

当初压升高

2点变到了2′这一点

我们可以看到2′这点的比容

比2点的比容要小

也就是说 它的比容变小了

比容变小

汽轮机出口的尺寸就可以变的小一点

这是它带来的一个优点

但是它也有缺点

缺点是什么

首先压力升高

对强度的要求比原来就应该要高一些

对材料的强度的要求要高一些

第二点由于2′这一点的干度

相对于2点的干度而言它变小了

这个对于汽轮机的安全

可能就有一些不利的影响

因为干度变小 它里面的水分可能增大

有水滴 对汽轮机的安全是要有影响的

一般来说对于汽轮机

我们要求它的出口干度不小于0.85-0.88

这是我们蒸汽初压对热效率的影响

提高初压可以提高热效率

我们再来看初温的影响

也就是t1的影响

在p1 p2不变的情况下

我们让初温也就是t1升高

在图上怎么来画

压力不变 温度升高

也就是说 还是这条等压线

1点沿着等压线再升温

那就是1′这一点

这个循环就变成了

把绿色的这个线加上1′2′到2

然后跟后面的是一样的

我们再来对比一下这两个循环

初温增加 跟原来的郎肯循环相比

这个时候平均放热温度有变化吗

没有变化 还是那个等压线

平均吸热温度

因为多出来1′和1这一段

所以它的平均吸热温度一定是升高的

平均吸热温度升高

平均放热温度不变

它的热效率怎么样

一定是提高的

然后我们再来看一下2′

2′这一点的干度

比2那一点的干度要大

干度如果大

当然有利于汽轮机的安全

这是它有利的一点

然后我们再来看它的缺点

首先因为你的温度升高了

所以你对材料的耐热程度的要求

就比原来要高

这也可以算是它的一个缺点

再有一点 我们来看一下

2′这点的比容

比2这点的比容要大

比容如果大

汽轮机出口的尺寸

比原来就要大一些

这也是它的一个缺点

也就是说它有这样两个缺点

提高初温可以提高郎肯循环的热效率

这一点大家要记住

我们再来看乏气压力

对郎肯循环热效率的影响

也就是p1和t1不变

让p2降低

在这个图上怎样来表示

乏气压力降低

也就是2到3这个水平线要下移

我们用绿色来表示2′3′4′

这是降低了乏气压力之后的循环

然后我们再来看它的热效率

还是用平均吸热温度

平均放热温度这个方法来进行对比

这个时候 平均吸热温度有变化吗

没有变化 上边没有变化

而平均放热温度

我们可以看到 降低乏气压力之后

平均放热温度怎么样

它降低了 变小了

平均放热温度降低 热效率怎么样

那一定是提高的

所以说降低乏气压力

可以提高郎肯循环的热效率

但是你想一想 乏气压力可以人为去降低吗

我们前面开篇的时候讲过

郎肯循环 在凝汽器里被冷凝成水

而凝汽器跟外面的冷却塔是联系的

也就是说 对于蒸汽动力循环

乏气压力取决于环境温度

所以不是人为可以随意地去降低的

对于一般的机组

P2的压力是多少

是0.0035-0.005MPa

这个相应的饱和温度

大概是27-33度

这个实际上跟环境温度已经相当接近了

请大家非常清晰地知道

从理论上来说

降低乏气压力

可以提高郎肯循环的热效率

但是这个乏气压力

不是人为可以来随意降低的

它受环境温度的限制

实际上 为什么一般燃煤发电厂

它在冬天的热效率

或者说发电效率比夏天要高

原因就是 冬天的环境温度

比夏天环境温度要低

现在我们把这一小节的主要内容做一个总结

第一

我们郎肯循环的四个主要设备

以及在各个设备里面的理想过程

首先 汽轮机里面是一个等熵膨胀过程

然后是凝汽器 等压放热过程

接下来是水泵 等熵压缩过程

然后是锅炉 等压吸热过程

由这四个过程组成的循环

叫做郎肯循环

这是第一点

第二点

郎肯循环功 热 热效率的计算

这个也要很清楚

最主要 实际上

我们在计算热效率的时候

我们知道 一般水泵所消耗的功

相对于汽轮机做的功要小很多

所以经常忽略

最后郎肯循环的热效率

实际上跟什么相关

跟汽轮机入口出口的焓差

还有 汽轮机入口的焓

以及凝汽器出口的焓差

这两个焓差的比值 实际上

也就是1点2点3点的焓是相关的

这个大家也要掌握

这是第二点

第三点

蒸汽动力循环

为什么没采用卡诺循环

我们实际上分析了三个卡诺循环

第一个卡诺循环

那个等温过程没办法实现

第二个 它本身的热效率

就比郎肯循环要低

我们人为地造出来一个

平均吸热温度

比郎肯循环要高的卡诺循环

为啥也没弄

因为它的膨胀过程 出口的干度太小

所以在汽轮机里没办法实现

它不利于汽轮机的安全

然后压缩过程

它是一个两相的压缩

也就是气液两相的压缩

水泵里也没办法实现

所以说蒸汽动力循环

不可能采用卡诺循环的

这是第三点

第四点就是蒸汽参数对郎肯循环热效率的影响

提高初压 初温

都可以提高郎肯循环的热效率

然后降低乏气压力

也可以提高郎肯循环的热效率

但是大家一定要很清晰地记住

乏气的压力它取决于环境温度

所以不是人为可以任意地去调控的

这个是我们清华实体课同学的作业

对于其他的学员

你可以自愿选择地去做

然后也可以对照我们的精要与题解

来检查一下你对这一部分内容掌握的情况