工程熱力學(xué)：第十一章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)

第十一章蒸汽動(dòng)力循環(huán)主要內(nèi)容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(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算概述動(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(duì)外的凈功動(dòng)力循環(huán)：蒸汽動(dòng)力循環(huán)燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)熱機(jī)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處理水蒸氣等實(shí)際氣體蒸汽動(dòng)力循環(huán)：以蒸汽為工質(zhì)的動(dòng)力循環(huán)又稱外燃動(dòng)力裝置水蒸氣：火力發(fā)電、核電、垃圾焚燒低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽(yáng)能、余熱、地?zé)岚l(fā)電研究目的：根據(jù)熱力學(xué)基本定律和水蒸氣熱力性質(zhì)，分析水蒸氣動(dòng)力循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的完善性，合理安排循環(huán)，提高熱效率。循環(huán)效率卡諾循環(huán)效率11-2蒸汽卡諾循環(huán)蒸氣易實(shí)現(xiàn)定溫吸熱和放熱過(guò)程sT1234缺點(diǎn)：1、3-4工質(zhì)為低干度的濕蒸汽，對(duì)汽水混合物壓縮要消耗很多壓縮功，且對(duì)壓縮機(jī)工作不利！2、效率不高水的臨界溫度只有374度，金屬材料允許的溫度為600度

四個(gè)主要裝置：

鍋爐

汽輪機(jī)

凝汽器

給水泵鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器11-3簡(jiǎn)單水蒸汽動(dòng)力循環(huán)工作過(guò)程乏汽凝結(jié)水鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡(jiǎn)化（理想化）：34給水泵s

壓縮41

鍋爐p

吸熱12汽輪機(jī)s

膨脹23凝汽器p

放熱郎肯循環(huán)1342pv郎肯循環(huán)p-v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4321Tshs1324郎肯循環(huán)T-s和h-s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0.8~1%，忽略泵功

sp1,t1,p265432111-4蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響影響熱效率的參數(shù)？TsT654321蒸汽初壓對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1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0.85~0.88優(yōu)點(diǎn)：

，汽輪機(jī)出口尺寸小sT654321蒸汽初溫對(duì)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(duì)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，t1sT654321乏汽壓力對(duì)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0.0035~0.005MPa，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例題：

某朗肯循環(huán)的蒸汽參數(shù)取為t1=550，p1=30bar，p2=0.05bar。試計(jì)算1)水泵所消耗的功量，2)汽輪機(jī)作功量,3)汽輪機(jī)出口蒸汽干度,4)循環(huán)凈功，5)循環(huán)熱效率。h1=3568.6KJ/kgs1=7.3752kJ/kgKh2=2236kJ/kgs2=7.3752kJ/kgKh3=137.8kJ/kgs3=0.4762kJ/kgKh4=140.9kJ/kg11-5蒸汽再熱循環(huán)Ts65431bTs65431b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，一般采用一次再熱可使熱效率提高2％～4％。對(duì)循環(huán)的影響蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐再熱壓力

pb=pa0.2~0.3p1p1<10MPa，一般不采用再熱我國(guó)常見機(jī)組，10、12.5、20、30萬(wàn)機(jī)組，p1>13.5MPa，一次再熱超臨界機(jī)組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱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：抽汽去凝汽器表面式回?zé)崞鞒槠淠o水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)?1-6回?zé)嵫h(huán)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)崞鳛槔裏嵋宦桑?kg流量系數(shù)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：原因：

kg工質(zhì)100%利用1-

kg工質(zhì)效率未變回?zé)嵫h(huán)的意義1、提高熱效率2、采用抽汽加熱給水，減輕了鍋爐的熱負(fù)荷，因此鍋爐受熱面得以減少，節(jié)省了金屬材料。3、進(jìn)入冷凝器的乏氣減少使冷凝器換熱面積得以減少，節(jié)省了金屬材料。4、汽耗率的增加使氣輪機(jī)高壓段的蒸汽量增大，抽汽使低壓段流量減少，使氣輪機(jī)結(jié)構(gòu)更加合理。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小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為1～3級(jí)，中大型火力發(fā)電廠一般為4～8級(jí)。提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(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)現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力循環(huán)，即使采用超高蒸汽參數(shù)，甚至超臨界蒸汽參數(shù)和回?zé)?、再熱措施，熱效率最高只?0%