工程熱力學(xué)-清華0701第七章

1、作 業(yè)7-17-3第七章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)Vapor Power Cycles第七章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽(yáng)能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的 四個(gè)主要裝置： 鍋爐 汽輪機(jī) 凝汽器 給水泵7-1 郎肯循環(huán)Rankine Cycle水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng) 鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡(jiǎn)化（理想化）：12 汽輪機(jī) s 膨脹23 凝汽器 p 放熱34 給水泵 s 壓縮41 鍋爐 p 吸熱1342pv郎肯循環(huán)pv圖12 汽輪機(jī) s 膨脹23 凝汽器 p 放熱34 給水泵 s 壓縮41 鍋爐 p 吸

2、熱4321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs圖12 汽輪機(jī) s 膨脹23 凝汽器 p 放熱34 給水泵 s 壓縮41 鍋爐 p 吸熱hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計(jì)算 汽輪機(jī)作功：凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：鍋爐中的定壓吸熱量：hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計(jì)算 一般很小，占0.81%，忽略泵功 工程上常用汽耗率, 反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸汽耗率：蒸汽動(dòng)力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg汽耗率(Steam Rate)的概念的單位是kJ/kg1kW=1 kJ/s郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較sT64211098753 q2相同； q1卡諾 q1朗肯 卡諾 朗肯； 等溫吸熱41難實(shí)現(xiàn)

3、11點(diǎn)x太小,不利于汽機(jī)強(qiáng)度； 12-9兩相區(qū)難壓縮； wnet卡諾小 卡諾 朗肯； wnet卡諾 wnet 朗肯1112對(duì)比同溫限1234對(duì)比5678對(duì)比9-10-11-12sp1 t1 p2654321如何提高郎肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？THow can we increase the efficiency of the Rankine cyclesT654321蒸汽初壓對(duì)郎肯循環(huán)熱效率的影響t1 , p2不變，p1優(yōu)點(diǎn)： ，汽輪機(jī)出口尺寸小缺點(diǎn)： 對(duì)強(qiáng)度要求高 不利于汽輪機(jī)安全。一般要求出口干度大于0.85 0.88sT654321蒸汽初溫對(duì)郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)： ，有利于汽機(jī)

4、安全。缺點(diǎn)： 對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前初溫一般在550左右 汽機(jī)出口尺寸大p1 , p2不變，t1sT654321乏汽壓力對(duì)郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2為0.00350.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為27 33 ，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高p1 , t1不變，p2國(guó)產(chǎn)鍋爐、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的初參數(shù)簡(jiǎn)表7-2 實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析sT532241114非理想因素：給水泵不可逆( 3 4 )汽機(jī)不可逆( 1 2 )汽機(jī)汽門節(jié)流( 1 1 ) 蒸汽管道摩擦降壓，散熱(11) 實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析方法熱一律：熱效率分析法熱二律：熵分析法 Ex分析

5、法實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率法sT532241114忽略泵功可逆循環(huán)效率汽機(jī)相對(duì)內(nèi)效率管道和節(jié)流，管道效率鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率整個(gè)實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率sT532241114整個(gè)電廠熱效率sT532241114機(jī)械效率電機(jī)效率實(shí)際蒸汽動(dòng)力裝置的Ex分析法對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)進(jìn)入設(shè)備的Ex總和離開(kāi)設(shè)備的Ex總和Ex損失之和焓Ex鍋爐的Ex分析sT532241114排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣鍋爐的Ex分析（燃燒）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣空氣燃料設(shè)燃料完全是Ex（1）燃燒，煙氣熱量以環(huán)境為基準(zhǔn)平均燃燒溫度鍋爐的Ex分析（散熱）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣（2）排煙，渣，散熱后，可傳給水的e

6、x鍋爐的Ex分析（傳熱）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣（3）傳熱，水的溫度遠(yuǎn)比燃?xì)獾停瑴夭顐鳠崴玫降膃x管道和汽機(jī)主汽門節(jié)流的Ex分析sT53224111411管道和汽機(jī)主汽門節(jié)流的Ex分析11汽機(jī)入口ex管道和主汽門的ex損失汽輪機(jī)的Ex分析sT53224111412wnet絕熱汽輪機(jī)的Ex分析汽輪機(jī)最大可能作功汽輪機(jī)的ex損失12wnet汽輪機(jī)實(shí)際輸出功冷凝器的Ex分析sT53224111432冷凝器的ex損失兩種分析方法的比較鍋爐 qB/qf=10% B/ex,qf=56.7% (燃燒14.1%排煙及散熱 8.6%傳熱34%)管道 qtu/qf= 0.6% tu/ex,qf= 0.5%汽輪機(jī) qt/qf= 0 t/ex,qf= 5.6%凝汽器 qc/qf= 55.7% c/ex,qf= 3.5% Ex 經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法 熱效率法 Ex分析法Ex損失的表示sT532241114T0提高循環(huán)熱效率的途徑改