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工程熱力學(xué)課件華北電力大學(xué)(北京)動(dòng)力工程系工程熱物理教研室制作2004年8月2
第十一章
蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam
power
plant)
:
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、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。電廠鳥(niǎo)覽圖鍋爐
汽輪機(jī)車(chē)間圖汽輪機(jī)高壓缸
汽輪機(jī)中壓缸汽輪機(jī)低壓缸9
蒸汽電廠示意圖10
§11-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)
—朗肯循環(huán)(Rankine
cycle)一.簡(jiǎn)介朗肯W.J.M.Rankine,1820~1872年,英國(guó)科學(xué)家。1820年6月5日出生于蘇格蘭的愛(ài)丁堡。1855年被委任為格拉斯哥大學(xué)機(jī)械工程教授。1858年出版《應(yīng)用力學(xué)手冊(cè)》一書(shū),是工程師和建筑師必備的指南。1859年出版《蒸汽機(jī)和其它動(dòng)力機(jī)手冊(cè)》,是第一本系統(tǒng)闡述蒸汽機(jī)理論的經(jīng)典著作。朗肯計(jì)算出一個(gè)熱力學(xué)循環(huán)(后稱(chēng)為朗肯循環(huán))的熱效率,被作為是蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠性能的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。12
二.朗肯循環(huán)
1.水蒸汽的卡諾循環(huán)水蒸汽卡諾循環(huán)有可能實(shí)現(xiàn),但:
1)溫限??;
2)膨脹末端x太?。?/p>
3)壓縮兩相物質(zhì)的困難;
所以,實(shí)際并不實(shí)行卡諾循環(huán)。13
2.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??15
若忽略泵功,并近似取h4h3,則
d)汽耗率,熱耗率,煤耗率
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1kg蒸汽所產(chǎn)凈功為wnetkJ/kg工程上指每產(chǎn)生1kWh的功需要鍋爐提供的熱量,kJ/kW.h熱耗率q0由于1kg蒸汽在鍋爐中吸熱量為q1,發(fā)1kW.h需要d0kg蒸汽則:q0=d0*q1
=3600/(wnet/q1)=3600/t(kJ/kW.h)標(biāo)煤耗率b0
指每產(chǎn)生1kWh所需要的標(biāo)煤耗量單位g標(biāo)煤/kWh
標(biāo)煤指低位發(fā)熱量為29308kJ/kg(7000kcal/kg)的煤17
三.初參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響
1.初溫t1
or循環(huán)1t2t3561t
=循環(huán)123561+循環(huán)11t2t21
18
2.初壓力p1
但x2下降且p太高造成強(qiáng)度問(wèn)題19
3.背壓p2
但受制于環(huán)境溫度,不能任意降低同時(shí),x2下降20
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.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: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。
實(shí)際功:理論功:b)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)凈功忽略泵功時(shí)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/kgh2=1963.5kJ/kg查飽和水和飽和水蒸氣表p=5kPa時(shí),v′=0.0010053m3/kg、h′=137.22kJ/kg。若略去水泵功,則q0=3600/t=3600/0.4448=8093.5kJ/kW.hb0=123/t=123/0.4448=276.5g標(biāo)煤/kW.h25
§11-2再熱循環(huán)—reheat
cycle;
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。26
再熱循環(huán)效率計(jì)算及再熱對(duì)系統(tǒng)效率的影響
忽略泵功:其他影響:x末上
升、d0下降;但
復(fù)雜化,投資上
升。ηt?27
§11-3回?zé)嵫h(huán)一.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。28
二.回?zé)嵫h(huán)計(jì)算
1.抽汽量
忽略泵功能量方程:3.循環(huán)熱效率
討論:a)抽汽回?zé)?,使得循環(huán)平均吸熱溫度提高,ηt上升b)抽汽級(jí)數(shù)越多ηt越高例:某再熱-回?zé)嵫h(huán),初壓p1=10MPa,初溫t1=500°c。第一次抽汽壓力pa=p1=1.5MPa,抽汽量α1kg,余下(1-α1)kg,再熱到500°c。第二次抽汽壓力pb=0.13MPa,若最終壓力為0.005MPa,試求循環(huán)理論熱效率(忽略泵功)。解:查h-s圖及水和水蒸氣熱力性質(zhì)表忽略水泵功:類(lèi)似:
N300-16.7/538/538型機(jī)組的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)
IP35
§11-4熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)
背壓式36
抽汽凝汽式燃料利用系數(shù)(系統(tǒng)總能利用率):電熱比汽輪機(jī)理想動(dòng)力裝置,功率為125MW,其新汽參數(shù)為p1=10Mpa、t1=500℃,再熱壓力為2Mpa,再熱后的溫度為500℃,乏汽壓力為p2=10kPa,不計(jì)水泵耗功。求(20分)(1)在T-s圖上畫(huà)出此再熱循環(huán);(2)循環(huán)熱效率;(3)蒸汽流量(kg/h)(4)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125MW,其新汽參數(shù)為p1=12MPa、t1=520℃,再熱壓力為2MPa,再熱后的溫度為52
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