蒸汽中间再热循环再热压力选择的课堂教学探索

杨阳

【摘要】热力发电厂是热能与动力工程专业学生的专业课，如何提高热力发电厂的热经济性是该课程的重点内容。本文针对采用蒸汽中间再热循环方法提高热经济性时的难点内容——再热压力的选择，结合朗肯循环T-s图进行分析讲解，以帮助学生对该知识点的理解，提高课堂教学效果。

【关键词】热力发电厂 朗肯循环 再热循环 再热压力

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）34-0141-01

火电厂广泛采用蒸汽中间再热的方法提高机组的热经济性。蒸汽中间再热是将在汽轮机高压缸中做了一部分功的蒸汽引至再热器再加热，提高温度后引回汽轮机中、低压缸继续膨胀做功的过程[1]，这部分内容是热力发电厂课程的重要知识点，而关于再热参数中再热压力的选择又是一个难点。

1.传统讲授方法

图1为循环热效率与再热前蒸汽焓降份额的关系，目前大部分教材都采用图1进行再热压力选择的讲解。

该图是在蒸汽初压为8.83MPa，蒸汽初温和再热后的温度均为500℃，排汽压力为0.00392MPa的条件下绘制的[2]。其中图中的纵坐标为再热循环热效率与基本循环热效率的比值，横坐标为再热前蒸汽理想焓降与基本循环理想焓降之比。

教材中根据图1得到以下结论：

（1）当再热压力很高时，即再热前蒸汽理想焓降很小时，附加循环的平均吸热温度很高，但其循环吸热量很小，所以再热循环热效率提高很少，如图1中a点。

（2）当再热压力较低时，虽然附加循环的吸热量相当大，若其吸热过程平均温度高于基本循环吸热过程平均温度不是很多，则再热循环热效率的提高也不是很多，如图1中b点。

（3）当再热压力很低时，致使附加循环吸热过程的平均温度低于基本循环吸热过程平均温度，甚至使低压缸排汽处于过热状态，排汽放热量急剧增加，冷源损失增大，则会使再热循环热效率低于基本循环热效率，这时再热就没有热经济效益了，如图1中c点。

在教学过程中发现，仅仅通过图1学生并不能对不同再热压力时循环的热经济性好坏有直观的判断，而且对于以上三点结论中提到的附加循环的平均吸热温度、吸热量等参数的变化情况也无法理解。

2.结合朗肯循环T-s图进行讲解

图2为再热后的朗肯循环T-s图。首先在图2中的等熵膨胀线1-2上选择两个再热点a、c（其中pa>pc）进行比较，再热后的蒸汽温度与新蒸汽温度相等，即T1= T1'=T1''，再热后汽轮机排汽温度与再热前排汽温度相等，即T2= T2'=T2''。

（1）当再热压力选择较高时，如图2中a点所示，再热蒸汽沿等压线a-1'加热到温度为T1'的1'点，再由1'点做等熵膨胀至2'点，由a-1'-2'-2形成了再热的附加循环，可以看出，该附加循环的平均吸热温度Trha较高，但仅根据附加循环平均吸热温度的高低并不能判断出整个循环的热经济性。

采用中间再热后，基本循环热效率越低，再热加入的热量越大，再热所得到的热经济效益才会越大[3]。图3为不同再热压力时附加循环的吸热量，可以看出，再热压力为pa时，其循环吸热量较小（吸热量等于由吸热曲线a-1'两个端点到横轴的垂线与横轴所包围区域的面积），因此该再热压力下，整个机组的热效率提高并不多。

（2）当再热压力选择较低时，如图2、图3中c点所示，虽然其附加循环的吸热量较大，但其平均温度Trhc较低，甚至有可能低于基本循环的平均温度。同时，从图2中可看到，再热后汽轮机低压缸排汽（2''点）位于饱和蒸汽线的右方，即过热蒸汽区，这将导致排汽放热量急剧增加，冷源损失增大，此时再热没有经济效益。

在课堂讲授时，通过图1、图2、图3，结合多媒体教学手段，利用PPT的动画效果，能更进一步地提高教学质量。

3.结论

采用朗肯循環T-s图分析再热压力的选择，能够更加直观地将附加循环的平均温度、吸热量、排汽状态等重要变量在图中表示出来，使学生对该知识点的理解更加透彻，对于提高教学质量有显著的效果。

参考文献：

[1]叶涛.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]郑体宽.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]邱丽霞.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2015.