工程熱力學(xué)第十章

1、第十章 蒸汽動力裝置循環(huán) Vapor power cycles 2 10-1 簡單蒸汽動力裝置循環(huán)-朗肯循環(huán) 10-2 再熱循環(huán) 10-3 回?zé)嵫h(huán) 10-4 熱電合供 10-5 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 目錄 蒸汽及蒸汽動力裝置(steam power plant) 1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，19世紀(jì)后期 蒸汽動力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展， 促使資本主義誕生。 2）目前世界約75%電力、國內(nèi)78%電力來自火電廠，絕 大部分來自蒸汽動力。 3）蒸汽動力裝置可利用各種燃料。 4）蒸汽是無污染、價廉、易得的工質(zhì)。 10-1 簡單蒸汽動力裝置循環(huán)朗肯循環(huán) 一、概述 1. 水蒸氣的卡諾循

2、環(huán) 水蒸氣卡諾循環(huán)有可能實現(xiàn)，但： 1）溫限小 2）膨脹末端x太小 3）壓縮兩相物質(zhì)的困難 實際并不實行 卡諾循環(huán) 二、朗肯循環(huán) (Rankine cycle) 2. 水蒸氣朗肯循環(huán) 1）流程圖 2）p-v，T-s及h-s圖 3）朗肯循環(huán)的熱效率 net2 t 11 1 wq qq net1243 whhhh 32322 TTchhq p s32 T ss 411 hhq 1243 net2 t 1114 1 hhhhwq qqhh nett,Tt,P www t,T1212p whhcTT t,P43 whh ? ? ? t,Pt,T ww 若忽略水泵功，同時近似取h4h3，則 1212 t

3、 1312 hhhh hhhh 4）耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量 0 12 1 d hh kg/J,kg/ kW h 工程上用 耗汽量 0000 WDd PP功率, nett,T ww 三、初參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響 1. 初溫t1 12TT不變 或 循環(huán)1t2t3561t =循環(huán)123561+循環(huán)11t2t21 t t11 2 21t123561 tt t 2. 初壓力 p1 12,TT不變 但 x2下降且 p太高造成強度問題 t 3. 背壓 p2 12,TT不變 但受制于環(huán)境溫度，不能任意

4、降低 22 6kPa,36.17 C;4kPa,28.95 C ss ptpt 同時，x2下降 。 t 討論： 我國幅員遼闊，四季溫差大，對蒸汽發(fā)電機組有什么影響？ 四、有摩阻的實際朗肯循環(huán) 1. T-s圖及h-s圖 忽略水泵功： 113 22act2 qhh qhh 不變 t 2. 不可逆性衡量 a）汽輪機內(nèi)部相對效率T（簡稱汽機效率） t,Tact 12act T t,T12 whh whh 近代大功率汽輪機T 在0.92左右 設(shè)計中，選定T 按 2act1T12 2T12 1 hhhh hhh （h1h2理想絕熱焓降（ideal enthalpy drop; isentropic ent

5、halpy drop ） h2act的確定方法： 運行中，測出 p2 及 x2，按 hx= x2h+ (1-x2)h c）裝置有效熱效率e e eTmt 1 P q Pe有效軸功率 m機械效率 3.實際內(nèi)部耗汽率di和耗汽量Di 012 i 12act12act12T 11dhh d hhhhhh b）裝置內(nèi)部熱效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功： net,actt,TactT12 12act iTt 111212 wwhhhh qqhhhh 考慮機械損失 iii Dd P實際內(nèi)部功率 10-2 再熱循環(huán)（reheat cycle） 一、設(shè)備流程及T-s

6、圖 二、再熱對循環(huán)效率的影響 忽略泵功： net1567 whhhh 其他影響：x末上升（根本目的）； d0下降； 復(fù)雜化，投資上升。 t ？ 56311 hhhhq net1567 t 11365 whhhh qhhhh 10-3 回?zé)嵫h(huán)（regenerative cycle） 一、抽汽回?zé)嵫h(huán)（regenerative cycle with steam extraction，regenerative cycle with feed-water heater） 回?zé)崞鲀煞N方式 混合式 間壁式 二、回?zé)嵫h(huán)計算 1. 抽汽量 01 01014 hhh 忽略泵功 24 hh 012 012 h

7、h hh 2. 回?zé)崞?regenerator)R 熵方程： 20101fg CV 1 0 sssSS s 能量方程： g01012 1Ssss 0g IT S 3. 循環(huán)熱效率 net101012 1whhhh 101012 net t 1101 1hhhhw qhh 討論： 1）抽汽回?zé)醫(yī) 上升； 2）抽汽級數(shù)越多t 越高 ，若級數(shù)趨向無窮， t =1？ net12101 1whhhh 0111 hhq 222 1hhq 22 2 t 1101 1 11 hhq qhh 思考：1）抽汽回?zé)嵫h(huán) t 10122 10122 1? T T hhhh TT ssss 放 吸 吸放其中 否 2）回

8、熱器是間壁式，怎么求？ 3）回?zé)崞髦羞^程不可逆，為什么 循環(huán)t 上升？ 2 2 t 11 11 TSQ QTS 放 吸 22 101 1 1 Tss Tss 放 吸 T T 放 吸 10-4 熱電合供（power-and-heating plant cycle） 一、背壓式設(shè)備流程及T-s圖 特點發(fā)電量受熱負(fù)荷制約。 二、抽汽凝汽式設(shè)備流程及T-s圖 特點熱負(fù)荷變動對電能生產(chǎn)影響較小，熱效率較背壓機組高。 三、熱量利用系數(shù) 循環(huán)熱量利用系數(shù) 已利用的熱量 工質(zhì)從熱源所吸收的熱量 循環(huán)熱量利用系數(shù)沒有區(qū)分熱能與電能的本質(zhì)差別； 循環(huán)熱效率沒考慮低溫?zé)崮艿目衫眯?循環(huán)熱效率 熱電廠熱量利用系數(shù)

9、利用的熱量 燃料的總釋熱量 10-5 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 燃-蒸聯(lián)合循環(huán) （combination steam turbine-gas turbine cycle） 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之一 （無補燃） 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之二 （補燃式） 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之三熱電合供 3 作為剛接觸電池行業(yè)的一個新人，公司安排我到諾力工廠的培 訓(xùn)是我開展電池銷售工作的一次不可或缺的經(jīng)歷，這給我日后 的銷售工作提供了產(chǎn)品知識基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，對我的銷售思路， 溝通技巧和實際工作操作有著重要的幫助。在這里首先要感謝 公司給了我這個學(xué)習(xí)和鍛煉的機會。 例 題 在下列各題中選擇一個最適宜的答案在下列各題中選

10、擇一個最適宜的答案 1、工程上尚無進行卡諾循環(huán)的蒸汽動力裝置的原因是（ ） A.卡諾循環(huán)的工質(zhì)只能是理想氣體 B.循環(huán)放熱量太大，吸熱量太小 C.濕飽和蒸汽區(qū)溫限太小且壓縮兩相介質(zhì)困難 D.不能實現(xiàn)等溫吸熱和等溫放熱 2、實現(xiàn)再熱循環(huán)是為了（ ） A.提高蒸汽膨脹終了的干度 B.增加循環(huán)吸熱量 C.提高循環(huán)的壓力，以提高循環(huán)熱效率 D. 增大循環(huán)凈功 5 作為剛接觸電池行業(yè)的一個新人，公司安排我到諾力工廠的培 訓(xùn)是我開展電池銷售工作的一次不可或缺的經(jīng)歷，這給我日后 的銷售工作提供了產(chǎn)品知識基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，對我的銷售思路， 溝通技巧和實際工作操作有著重要的幫助。在這里首先要感謝 公司給了我這個學(xué)習(xí)和鍛煉的機會。 例 題 3、抽汽回?zé)嵫h(huán)中抽汽級數(shù)越多，循環(huán)熱效率越 高，因為抽汽級數(shù)越多，（ ） A.抽汽量越大，循環(huán)的加熱量就越小 B.抽汽量越大，循環(huán)的放熱量就越小 C.平均放熱溫度越低，平均吸熱溫