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第6章動(dòng)力循環(huán)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。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(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算動(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(duì)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)11-1卡諾循環(huán)

Carnot從理論上證明了熱機(jī)效率的極限卡諾循環(huán):恒溫可逆膨脹絕熱可逆膨脹恒溫可逆壓縮絕熱可逆壓縮卡諾循環(huán)示意圖

卡諾循環(huán)熱機(jī)效率卡諾循環(huán)熱機(jī)效率Carnotefficiency11111123411-2蒸汽卡諾循環(huán)

四個(gè)主要裝置:

鍋爐

汽輪機(jī)

凝汽器

給水泵§11-3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)給水泵凝汽器水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化給水泵郎肯循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器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

吸熱郎肯循環(huán)pv圖1342pv12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:4321sT軸功技術(shù)功開系穩(wěn)流過程能量方程式郎肯循環(huán)熱效率的計(jì)算

一般很小,占0.8~1%,忽略泵功

4321sT例11-1朗肯循環(huán)如圖1所示,蒸汽參數(shù),,,試計(jì)算循環(huán)功量、吸熱量、放熱量、熱效率、功比、汽耗率,并確定乏汽干度。若忽略泵功,循環(huán)效率又是多少?鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器12344321sT圖1朗肯循環(huán)例11-1朗肯循環(huán)如圖1所示,蒸汽參數(shù),,,試計(jì)算循環(huán)功量、吸熱量、放熱量、熱效率、功比、汽耗率,并確定乏汽干度。若忽略泵功,循環(huán)效率又是多少?

1、循環(huán)功量

2、吸熱量

3、放熱量

4、熱效率

5、功比6、汽耗率4321sT圖1朗肯循環(huán)解:狀態(tài)1,過熱蒸汽,查附表11,,內(nèi)插法狀態(tài)2(濕蒸汽)查附表10,,等熵過程4321sT狀態(tài)3,飽和液體,等壓過程。

狀態(tài)4,未飽和水,等熵過程。查附表11,內(nèi)插法4321sT

1、循環(huán)功量

2、吸熱量

3、放熱量

4、熱效率

5、功比

6、汽耗率

7、若忽略泵功,循環(huán)效率4321sT圖1朗肯循環(huán)sp1,t1,p265432111.4蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)效率的影響影響熱效率的參數(shù)?T如何提高朗肯循環(huán)的熱效率?sT654321一、蒸汽初壓對(duì)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(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0.85~0.88sT654321二、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,t1sT654321三、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,p2Ts65431b§11-5蒸汽再熱循環(huán)(reheat)朗肯循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器12344321sTTs65431b11-5蒸汽再熱循環(huán)的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,一般采用一次再熱可使熱效率提高2%~3.5%。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: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,二次再熱蒸汽再熱循環(huán)實(shí)體照片例11-2再熱循環(huán)如圖2所示,蒸汽參數(shù),,,再熱壓力,再熱溫度,忽略泵功,試計(jì)算循環(huán)功量、吸熱量、熱效率、并確定乏汽干度。圖2再熱循環(huán)1、循環(huán)功量

2、吸熱量

3、熱效率

4、汽耗率

5、效率提高圖1朗肯循環(huán)解:狀態(tài)1,過熱蒸汽,狀態(tài)B(濕蒸汽)狀態(tài)A(過熱蒸汽)狀態(tài)2(濕蒸汽)圖1朗肯循環(huán)1、循環(huán)功量

2、吸熱量

3、熱效率

4、汽耗率

5、效率提高圖1朗肯循環(huán)11.2

1、循環(huán)功量

2、吸熱量

3、放熱量

4、熱效率

5、功比

6、汽耗率

7、若忽略泵功,循環(huán)效率4321sT圖1朗肯循環(huán)11.1§11-6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o水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)嵴羝槠責(zé)嵫h(huán)(1-)kgkg65as43211kgTakg4(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-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦珊雎员霉Τ槠責(zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算(1-)kgkg65as43211kgT吸熱量:放熱量:凈功:熱效率:為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸?1-)kgkg65as43211kgT教材P.256推導(dǎo)簡(jiǎn)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1~3級(jí),中大型火力發(fā)電廠一般為4~8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)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)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…...§11-7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(lái)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?背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)背壓式缺點(diǎn):

熱電互

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