工程熱力學(xué) 第十章 動(dòng)力循環(huán)

1、工程熱力學(xué) 第十章 動(dòng)力循環(huán)第1頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三本章基本要求熟練掌握水蒸氣朗肯循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成、熱效率計(jì)算及提高熱效率的方法和途徑。第2頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三本 章 重 點(diǎn)1。熟悉朗肯循環(huán)圖示與計(jì)算2、朗肯循環(huán)與卡諾循環(huán)3、蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算第3頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三動(dòng)力循環(huán)研究目的和分類動(dòng)力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對外的凈功按工質(zhì)氣體動(dòng)力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動(dòng)力循環(huán)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)獍蠢硐霘怏w

2、處理水蒸氣等實(shí)際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率第4頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的第5頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三熱機(jī)：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的 設(shè)備。熱機(jī)的工作循環(huán)稱為動(dòng)力循環(huán)。動(dòng)力循環(huán)：蒸汽動(dòng)力循環(huán) 燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)第6頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三 四個(gè)主要裝置： 鍋爐 汽輪機(jī) 凝汽器 給水泵10-1 朗肯循環(huán)水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng) 鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器第7頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三水蒸氣

3、動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機(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 吸熱第8頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三1342pv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 吸熱第9頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三4321Tshs1324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 吸熱第10頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三hs1324

4、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：第11頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計(jì)算 一般很小，占0.81%，忽略泵功 第12頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三朗肯循環(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) 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對比同溫限1234對比5678對比9-10-11-12第13頁，共33頁，2

5、022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三sp1, t1, p2654321如何提高朗肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？T第14頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三sT654321蒸汽初壓對朗肯循環(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 0.88第15頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三sT654321蒸汽初溫對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)： ，有利于汽機(jī)安全。缺點(diǎn)： 對耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在550左右 汽機(jī)出口尺寸大p1 , p2不變，t1第16頁，共33

6、頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三sT654321乏汽壓力對朗肯循環(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第17頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三Ts65431b10-2 蒸汽再熱循環(huán)(reheat)第18頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的熱效率 再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率 與再熱壓力有關(guān) x2降低,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用一次再

7、熱可使熱效率提高23.5。第19頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐 再熱壓力 pb=pa0.20.3p1 p113.5MPa，一次再熱 超臨界機(jī)組， t1600，p125MPa，二次再熱第20頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的定量計(jì)算吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：第21頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三蒸汽再熱循環(huán)實(shí)體照片第22頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三10-3 蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回?zé)崞鞒槠淠?/p>

8、水給水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)岬?3頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kg由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功第24頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計(jì)算(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦珊雎员霉Φ?5頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算(1- )kg kg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：第26頁，共3

9、3頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸?1- )kg kg65as43211kgT教材P.256推導(dǎo)簡單朗肯循環(huán)：物理意義： kg工質(zhì)100%利用 1- kg工質(zhì)效率未變第27頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為13級(jí)，中大型火力發(fā)電廠一般為 48級(jí)。優(yōu)點(diǎn) 提高熱效率 減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面 可兼作除氧器缺點(diǎn) 循環(huán)比功減小，汽耗率增加 增加設(shè)備復(fù)雜性 回?zé)崞魍顿Y缺點(diǎn)第28頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三提高循環(huán)熱效率的途徑

10、改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)IGCCPFBC-CC.第29頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三10-4 熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為熱電聯(lián)(產(chǎn))供。背壓式機(jī)組(背壓0.1MPa)熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？第30頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)背壓式缺點(diǎn)： 熱電互相影響 供熱參數(shù)單一清華北門外2臺(tái)背壓式，5000kW電負(fù)荷第31頁，共33頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)19分，星期三抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán) 抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán), 可以自動(dòng)調(diào)