a）理想的朗肯和再热循环

我们在第4章b介绍了基本的蒸汽动力装置，然后在第6章 a中介绍了熵的概念，我们只能评估涡轮机和给水泵。在本章中，我们将考虑理想的蒸汽动力循环，包括等熵涡轮机和泵。这将使我们能够确定这些系统的最大性能，并评估各种组件对此性能的影响。

描述蒸汽发电厂系统的常用方法是将它们绘制在蒸汽的Ts （温度 - 熵）图上。这是我多年来评估过的所有热力学教科书中都有的。我们发现这种方法在给水泵的描述中很麻烦，非直观甚至不正确。我们将专门使用Ph （压 - 焓）图（在 第4b章中已经介绍）来描述各种蒸汽动力系统，我们要求首先在Ph 图上绘制所有要解决的问题。

蒸汽的典型Ph 图如下所示。到目前为止我们忽略的图的一个方面是在图的过热和高品质部分中绘制的各种恒定熵线。我们将使用这些线来指示等熵涡轮机的路径，用于下面描述的理想循环。我们对给水泵不要求这样，因为正如我们在第6a章中所确定的那样 ，等熵泵遵循恒温线。

理想的朗肯高压（15MPa）蒸汽动力循环
这在下面显示为理想朗肯循环，这是最简单的蒸汽动力循环。我们特别将涡轮机分成高压（HP）涡轮机和低压（LP）涡轮机，因为单个涡轮机从15MPa膨胀到10kPa是不切实际的。

如上所述，我们的方法是在进行任何分析之前，我们将始终首先 基于所呈现的压强和温度数据在Ph图上绘制完整的循环，如下所示：

请注意，由于两个涡轮机都被认为是理想的，它们遵循等熵曲线（1） - （2）。从Ph 图中我们看到LP涡轮机输出（入口（2））的品质为80％。这是无法接受的。冷凝水会导致涡轮叶片腐蚀，我们应该始终保持90％以上的品质。可以在Gavin LP涡轮机的最后一级的叶片尖端上看到这种侵蚀的影响的一个例子。在2000年期间，由于这种侵蚀导致的性能降低，所有四个LP涡轮机都需要更换。

因此，一旦我们从Ph 图中确定该循环是不切实际的，我们就没有理由继续进行分析，并且更愿意将其扩展到理想的再热蒸汽动力循环中，如下所述。

我们将上面的例子扩展到更实用的 理想再加热 循环，如下所示。在该示例中，HP涡轮机将蒸汽从15MPa膨胀至1MPa，随后将蒸汽再次加热回到600，然后在LP涡轮机中膨胀至10kPa。

我们再次在Ph图上绘制这个循环，并将其与之前的无再加热情况进行比较，如下所示：

我们注意到，将HP涡轮机的输出重新加热到600°C（过程（2） - （3））可以显著提高功率输出，并将LP涡轮机输出（4）的品质提高到98％。

分析方法类似于第4b章中的方法，其中我们将每个组件视为单独的控制体积。

1）假设两个涡轮机都是等熵（绝热和可逆），并且忽略了动能效应，我们使用蒸汽表 来确定两个涡轮机的组合功输出。

2）在这个理想的循环中，我们假设给水泵是等熵的。此外，由于水的吸入温度为46，我们认为它表现为不可压缩的液体，即使在15MPa下也是如此。回想一下第4b章 的部分 ，我们得出了不可压缩液体的能量方程。

3）锅炉的总热量传递，包括再热系统：

4）理想的朗肯再热系统的热效率，定义为完成的净功（涡轮机，泵）除以供给锅炉的总热量：

请注意，我们还可以通过计算传递给冷却水的冷凝器热量的简单方法来确定热效率，因此：

这是一个很好的检查方法，应始终用于验证您的答案。我们之所以更倾向于直接计算输出功率，是因为它是蒸汽发电厂的主要目的，因此我们总是对直接影响功率值的各种部件（涡轮机，泵）感兴趣。热效率本身很重要，但只有在我们能够满足蒸汽发电厂的输出功率要求的情况下才会考虑。

接下一篇