華電熱力學(xué)第十一章pp

1、2 第十一章第十一章 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steampowerplant) ：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(dòng)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75%電力，國(guó)內(nèi)70%電力來(lái)自火電廠，絕大部分來(lái)自蒸汽動(dòng)力。3）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。4）蒸汽是無(wú)污染無(wú)污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。電廠鳥(niǎo)覽圖鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)車間圖汽輪機(jī)車間圖汽輪機(jī)高壓缸汽輪機(jī)高壓缸 汽輪機(jī)中壓缸汽輪機(jī)中壓缸汽輪機(jī)低壓缸汽輪機(jī)低壓缸9 蒸汽電廠示意圖蒸汽電廠示意圖10 11-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán) 朗肯循環(huán)

2、朗肯循環(huán)(Rankinecycle)一一.簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介朗肯朗肯 W.J.M. Rankine，18201872年，年，英國(guó)科學(xué)家。英國(guó)科學(xué)家。 1820年年6月月5日出生于蘇格蘭的愛(ài)丁日出生于蘇格蘭的愛(ài)丁堡。堡。1855年被委任為格拉斯哥大學(xué)機(jī)年被委任為格拉斯哥大學(xué)機(jī)械工程教授。械工程教授。 1858年出版年出版應(yīng)用力學(xué)應(yīng)用力學(xué)手冊(cè)手冊(cè)一書(shū)，是工程師和建筑師必備的一書(shū)，是工程師和建筑師必備的指南。指南。1859年出版年出版蒸汽機(jī)和其它動(dòng)蒸汽機(jī)和其它動(dòng)力機(jī)手冊(cè)力機(jī)手冊(cè)，朗肯計(jì)算出一個(gè)熱力朗肯計(jì)算出一個(gè)熱力學(xué)循環(huán)學(xué)循環(huán)(后稱為朗肯循環(huán)后稱為朗肯循環(huán))的熱效率，被的熱效率，被作為是蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠性能的對(duì)

3、比標(biāo)準(zhǔn)。作為是蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠性能的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。1872年年12月月24日于格拉斯哥逝世。日于格拉斯哥逝世。12 二二.朗肯循環(huán)朗肯循環(huán) 1.水蒸汽的卡諾循環(huán)水蒸汽的卡諾循環(huán)水蒸汽卡諾循環(huán)有可能實(shí)現(xiàn)水蒸汽卡諾循環(huán)有可能實(shí)現(xiàn)，但：1）溫限?。唬叵扌?； 2）膨脹末端）膨脹末端x太小；太小； 3）壓縮兩相物質(zhì)的困難；）壓縮兩相物質(zhì)的困難； 所所以，實(shí)際并不實(shí)行卡諾循環(huán)。以，實(shí)際并不實(shí)行卡諾循環(huán)。13 2.朗肯循環(huán)朗肯循環(huán) a）流程圖b）p-v，T-s及h-s圖14 c）朗肯循環(huán)的熱效率net2111twqqq net1243whhhh32322TTchhqp411hhq 1243net211141th

4、hhhwqqqhh net,t Tt pwww2121,TTchhwpTt34,hhwpt?15 ,t pt Tnett Twwww若忽略泵功，并近似取h4h3，則 21213121hhhhhhhhtd）汽耗率,熱耗率，煤耗率理想汽耗率理想汽耗率 d0 工程上每輸出1kWh所消耗的蒸汽質(zhì)量kg由于由于1kg蒸汽所產(chǎn)凈功為蒸汽所產(chǎn)凈功為 wnet kJ/kgnetwd36000工程上指每產(chǎn)生工程上指每產(chǎn)生1kWh的功需要鍋爐提供的熱量的功需要鍋爐提供的熱量, kJ/kW.h熱耗率熱耗率 q0 由于由于1kg 蒸汽在鍋爐中吸熱量為蒸汽在鍋爐中吸熱量為 q1 ，發(fā)發(fā)1kW.h需要需要d0 kg 蒸汽

5、蒸汽則：則： q0=d0*q1 = 3600/（wnet/q1)=3600/ t (kJ/kW.h)標(biāo)煤耗率標(biāo)煤耗率 b0 指指每產(chǎn)生每產(chǎn)生1kWh所需要的標(biāo)煤耗量所需要的標(biāo)煤耗量 單位單位 g標(biāo)煤標(biāo)煤/kWh 標(biāo)煤指低位發(fā)熱量為標(biāo)煤指低位發(fā)熱量為29308kJ/kg(7000kcal/kg)的煤的煤kWhgbt/1230/kW.hg123/kW.h123. 029308/3600t0標(biāo)煤標(biāo)煤kgbtt17 三三.初參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響初參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響 1.初溫初溫t1 12TT不變or循環(huán)1t2t3561t=循環(huán)123561+循環(huán)11t2t21t12356121211ttt

6、tt18 2.初壓力初壓力p1 12,TT不變但x2下降且p太高造成強(qiáng)度問(wèn)題t19 3.背壓背壓p2 12,TT不變但受制于環(huán)境溫度，不能任意降低226kPa,36.17 C;4kPa,28.95 Cssptpt同時(shí)，x2下降t20 討論：我國(guó)幅員遼闊，四季溫差大，對(duì)蒸汽發(fā)電機(jī)組有什么影響？四四.有摩阻的實(shí)際朗肯循環(huán)有摩阻的實(shí)際朗肯循環(huán) 1.T-s圖及h-s圖忽略水泵功：忽略水泵功： 222311hhqhhqact不變t 汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率 ri 定義：汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽實(shí)際作功與理論功的比值。定義：汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽實(shí)際作功與理論功的比值。 actTactthhw21,實(shí)際功：實(shí)際功：理論

7、功：理論功：21hhwt2121,hhhhwwacttTacttrib) 實(shí)際循環(huán)內(nèi)部功：實(shí)際循環(huán)內(nèi)部功： 蒸汽在實(shí)際循環(huán)中作出的循環(huán)凈功蒸汽在實(shí)際循環(huán)中作出的循環(huán)凈功actpTacttactnetwww,忽略泵功時(shí)忽略泵功時(shí)actTacttactnethhww21,例：我國(guó)生產(chǎn)的30萬(wàn)kW汽輪發(fā)電機(jī)組，其新蒸氣壓力和溫度分別為p1=17MPa、t1=550，汽輪機(jī)排汽壓力p2=5kPa。若按朗肯循環(huán)運(yùn)行，求：（1）汽輪機(jī)所產(chǎn)生的功；(2)水泵功；(3)循環(huán)熱效率（4）若忽略泵功，其熱效率、理論汽耗率、熱耗率、標(biāo)煤耗率。解：h1=3426kJ/kg h2=1963.5kJ/kg查飽和水和飽和水

8、蒸氣表p=5kPa時(shí)，v=0.0010053m3/kg、h=137.22kJ/kg。kgkJkgkJkgkJhhwT/1448/5 .1963/342621kgkJkgmPaPavppvpphhwP/1006.17/0010053. 0)1051017()()(333622123434kgkJkgkJkgkJwhwhhpp/78.154/06.17/72.137234kgkJkgkJkgkJhhq/22.3271/78.154/34264114419.0/22.3271/06.17/5.1963/34261211kgkJkgkJkgkJkgkJqwhhqwpnett若略去水泵功，則4448.

9、0/72.137/3426/5 .1963/342621211kgkJkgkJkgkJkgkJhhhhqwnett/kW.h)kg(462. 25 .19633426360036003600210蒸汽hhwdnetq0=3600/ t=3600/0.4448=8093.5kJ/kW.hb0=123/ t=123/0.4448=276.5g標(biāo)煤標(biāo)煤/kW.h25 11-2 再熱循環(huán)再熱循環(huán)reheatcycle;再熱即將從高壓缸做功后排出的蒸汽引入鍋爐再熱器加熱再熱即將從高壓缸做功后排出的蒸汽引入鍋爐再熱器加熱升溫，然后再進(jìn)入中壓缸做功。升溫，然后再進(jìn)入中壓缸做功。26 再熱循環(huán)效率計(jì)算及再熱對(duì)

10、系統(tǒng)效率的影響忽略泵功：net1567whhhh其他影響：其他影響：x末末上上 升、升、d0下降；但下降；但 復(fù)雜化，投資上復(fù)雜化，投資上 升。升。t？56311hhhhqnet156711365twhhhhqhhhh27 11-3 回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)一一.抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)嵫h(huán) 利用蒸汽加熱進(jìn)入鍋爐的給水，以提高平均吸熱溫度。利用蒸汽加熱進(jìn)入鍋爐的給水，以提高平均吸熱溫度。28 二二.回?zé)嵫h(huán)計(jì)算回?zé)嵫h(huán)計(jì)算 1.抽汽量抽汽量 0101014hhh忽略泵功 24hh 012012hhhh能量方程：3.循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 net1010121whhhh 01120101111hhhhhhqw

11、nett011211hhhhwornet0111hhq 2221hhq011 2212111hhhhqqt討論：a）抽汽回?zé)?，使得循環(huán)平均吸熱溫度提高，抽汽回?zé)?，使得循環(huán)平均吸熱溫度提高，t上升上升 b）抽汽級(jí)數(shù)越多抽汽級(jí)數(shù)越多t越高例：某再熱例：某再熱-回?zé)嵫h(huán)，初壓回?zé)嵫h(huán)，初壓p1=10MPa，初溫，初溫t1=500c。第。第一次抽汽壓力一次抽汽壓力pa=p1=1.5MPa，抽汽量，抽汽量1kg，余下，余下(1-1)kg，再熱到再熱到500 c。第二次抽汽壓力。第二次抽汽壓力pb=0.13MPa，若最終壓力，若最終壓力為為0.005MPa，試求循環(huán)理論熱效率，試求循環(huán)理論熱效率 (忽略泵

12、功）。忽略泵功）。解：查h-s圖及水和水蒸氣熱力性質(zhì)表kgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhbaba8 .1379 .4487 .8442322281634732872337434 11忽略水泵功：111baaahhhh1633. 09 .44828729 .4487 .8441babahhhh類似： 32121hhhhbbb kJhhhhQaa2 .3032287234731633. 017 .84433741 1111%73.462 .30322 .16151112QQt0972. 08 .13728168 .1379 .4481633. 0113

13、312hhhhbb kJhhQ2 .16158 01633. 01134212 35 11-4 熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán) 背壓式背壓式36 抽汽凝汽式抽汽凝汽式fHefQQW 燃料利用系數(shù)（系統(tǒng)總能利用率）：燃料利用系數(shù)（系統(tǒng)總能利用率）：電熱比電熱比HeQW汽輪機(jī)理想動(dòng)力裝置，功率為汽輪機(jī)理想動(dòng)力裝置，功率為125MW，其新汽參數(shù)為，其新汽參數(shù)為p1=10Mpa、t1=500，再熱壓力為，再熱壓力為2Mpa,再熱后的溫度再熱后的溫度為為500，乏汽壓力為，乏汽壓力為p2=10kPa，不計(jì)水泵耗功。求，不計(jì)水泵耗功。求 （20分）分）（1）在）在T-s圖上畫出此再熱循環(huán)；圖上畫出此再熱循環(huán)；（2）循環(huán)熱效率；）循環(huán)熱效率；（3）蒸汽流量（）蒸汽流量（kg/h）（4）理想汽耗率。）理想汽耗率。 蒸汽動(dòng)力裝置理想再熱循環(huán)，機(jī)組功率為蒸汽動(dòng)力裝置理想再熱循環(huán)，機(jī)組功率為125MW，其新汽，其新汽參數(shù)為參數(shù)為p1=12MPa、t1=520，再熱壓力為，再熱壓力為2MPa，再，再熱后的溫度為熱后的溫度為520，乏汽壓力為，乏汽壓力為p2=