[发明专利]饱和液热力循环

说明书

饱和液热力循环是相对蒸汽动力循环而命名的一种热力循环。可用于各类发电厂、船舶动力、交通以及工农生产当中。

本发明是根据蒸汽动力装置的基本循环-朗肯循环而改进的饱和液热力循环。因此，对朗肯循环引证如下：见北京林学院主编《热工学》第246～247页『简单的蒸汽动力装置系统如图1，蒸汽动力装置系统，由A水泵、B锅炉、C过热器、D汽轮机、E凝汽器、F发电机等设备组成，工质是水蒸汽。水经水泵打入锅炉，水在锅炉中受热而变成过热蒸汽，过热蒸汽沿蒸汽管道进入汽轮机内膨胀作功，作过功的乏汽在凝汽器中凝结成水，随后再由水泵打入锅炉重复使用，进行循环工作。

把上述过程画在图2朗肯循环在p-v图上的表示、图3朗肯循环在t-s图上的表示、图4朗肯循环在h-s图上的表示图上，图中4-1线代表水在锅炉中吸热形成蒸汽的等压加热过程，其中：4-5线为水被加热到饱和温度;5-6线为饱和水汽化成饱和蒸汽;6-1线为饱和蒸汽被加热成过热蒸汽;水蒸汽的形成可以看成是定压的加热过程。1-2线代表水蒸汽在汽轮机内绝热膨胀作功的过程。2-3线代表作功后的乏汽在凝汽器内等压冷凝的放热过程。3-4线代表水在水泵内绝热压缩的过程。由此可见，该动力装置是由两个等压过程和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环，它是蒸汽动力装置中最基本的热力循环，也称为朗肯循环。

在朗肯循环中，每公斤蒸汽在汽轮机中绝热膨胀（1-2）线作出的理论功为：

AW_1-2＝h₁-h₂（KCal/Kg）

式中h₁-进入汽轮机的蒸汽焓KCal/Kg

h₂-蒸汽在汽轮机内绝热膨胀至压力为P₂时的乏汽焓KCal/Kg

乏汽在凝汽器中定压凝结放热过程（2-3线）的放热量为：

q_2-3＝h₂-h₃（KCal/Kg）

式中h₃-在乏汽压力p₂下的凝结水（饱和水）的焓KCal/Kg，h₃在数值上等于乏汽压力p₂下的饱和温度t₂。

水在水泵中绝热压缩过程（3-4线）水泵所消耗的功为：

AW_3-4＝h₄-h₃（KCal/Kg）

此处，h₄-h₃＝（u₄-u₃）+Av（p₁-p₂），由于水的不可压缩性，水被压缩后的温度与比容都可认为不变，所以u₄-u₃≈0而Av（p₁-p₂）也很小，可以忽略不计。这样h₄≈h₃，亦即W_3-4可以不考虑。

水在锅炉的省煤器、汽锅和过热器中定压加热过程（4-5-6-1线）的吸热量为：

q₁＝h₁-h₄≈h₁-h₃≈h₁-（KCal/Kg）

这样，在朗肯循环中，每公斤蒸汽所作的净功AW（图2中的面积123451）应该是蒸汽在汽轮机所作的功AW_1-2（图2中的面积81278）和水泵所消耗的功AW_3-4（图2中的面积34873）的差，则：

AW＝AW_1-2-AW_3-4＝h₁-h₂-0＝h₁-h₂

根据循环热效率的定义，朗肯循环的热效率应为：

η₁＝AW/q＝（h₁-h₂）/（h₁-）

式中各个焓的值，可利用h-s图很容易求得。』

分析朗肯循环，其效率不高的根本原因，就在于必须将乏汽放热、冷凝才能完成循环，使图2、图3、图4的2点回到3点。乏汽的热，也是锅炉燃烧而得，放掉了就是浪费。在以下的论证中，把图2、图3、图4统称为朗肯循环。