工程流體力學(xué)

SAM工程熱力學(xué)Engineering

ThermodynamicsChapter

9Power

Cycles動力循環(huán)SAM能夠?qū)⑷剂先紵尫懦鰜淼臒崃恐械囊徊糠?，連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的整套熱工設(shè)備，稱為熱能動力裝置，簡稱動力裝置。經(jīng)過簡化之后，動力裝置的實(shí)際工作循環(huán)，就可看作是由一系列基本熱力過程所組成的正向可逆循環(huán)，即該動力裝置的理想循環(huán)，簡稱動力循環(huán)。動力裝置熱力學(xué)分析的意義：①熱力學(xué)分析方法的結(jié)論是在最理想的可逆條件得出的，是該動力裝置工作性能的最高標(biāo)準(zhǔn)。它可作為比較同類動力裝置工作完善程度的客觀標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際工作性能越接近它，則該裝置的工作就越完善；實(shí)際工作性能與最高標(biāo)準(zhǔn)之間的差距，反映了該裝置可以進(jìn)一步改進(jìn)的前景。②熱力學(xué)分析方法是針對動力裝置中最基本的特征來進(jìn)行分析的，可找出影響動力裝置工作性能的主要因素，明確進(jìn)一步改進(jìn)方向。③在熱力學(xué)分析基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步分析各種實(shí)際因素的影響程度，確定相應(yīng)的修正系數(shù)?；蛘?，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對理想循環(huán)的分析結(jié)論加

以修正，就可以應(yīng)用到實(shí)際循環(huán)的分析計(jì)算中去。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM分析動力循環(huán)的一般步驟：Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3①把實(shí)際工作循環(huán)簡化成理想循環(huán)，確定表征循環(huán)特征的循環(huán)特性參數(shù)，并表示在p-v圖及T-s圖上。②進(jìn)行參數(shù)分析，確定理想循環(huán)中各典型點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)，可將它們表示為工質(zhì)的初態(tài)參數(shù)和循環(huán)特性參數(shù)的函數(shù)。③進(jìn)行能量分析，確定各個基本熱力過程的能量關(guān)系，計(jì)算出相應(yīng)的熱量、功量及熱力學(xué)能變化（或焓值變化）。④進(jìn)行循環(huán)性能的分析，確定表征循環(huán)整體性能的各種指標(biāo)（如循環(huán)吸熱量、循環(huán)放熱量、循環(huán)凈熱、循環(huán)凈功、熱效率等），分析影響循環(huán)性能的因素及改進(jìn)措施。工質(zhì)性質(zhì)可以分為氣體動力循環(huán)及蒸汽動力循環(huán)兩大類。SAM9.1

Gas

Power

Systems

氣體動力系統(tǒng)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-1Internal

Combustion

Engines

內(nèi)燃機(jī)Dual

CycleOtto

CycleDiesel

CycleGas

Turbine

Plant

燃?xì)廨啓C(jī)裝置Brayton

Cycle布雷頓循環(huán)Regenerative

Gas

Turbines

燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)嵫h(huán)Regenerative

Gas

Turbines

with

Reheat

and

Intercooling其他氣體動力循環(huán)渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)Turbocharged

Engine活塞式熱氣發(fā)動機(jī)自由活塞式燃?xì)廨啓C(jī)裝置噴氣式發(fā)動機(jī)Jet

engineVapor

Power

Systems

蒸汽動力系統(tǒng)Vapor

PowerSystems蒸汽動力系統(tǒng)Rankline

Cycle

郎肯循環(huán)Reheat

Cycle再熱循環(huán)Regenerative

Vapor

Power

Cycle

回?zé)嵫h(huán)Cogeneration

System

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)SummarySAMNomenclature

for

reciprocatingpiston–cylinder

enginesPressure–volume

diagram

for

areciprocating

internal

combustion

engine9.1.1

Internal

Combustion

Engines9.1

Gas

Power

SystemsThermal

Energy

Engineering

Department

9-2Dual

CycleSAM(混合加熱循環(huán)，薩巴特循環(huán)Sabathe

cycle)實(shí)際循環(huán)：0-1

進(jìn)氣過程1-2

壓縮過程2-3-4

燃燒過程4-5

膨脹(作功)過程5-1

自由排氣過程＋強(qiáng)制排氣過程柴油機(jī)的實(shí)際示功圖Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3Dual

CycleSAM(混合加熱循環(huán)，薩巴特循環(huán)Sabathe

cycle)實(shí)際循環(huán)的理想化：1.把熱力過程理想化→理論示功圖①進(jìn)氣過程→0-1定壓吸氣②壓縮過程→1-2定熵壓縮③燃燒過程→2-3定容加熱＋3-4定壓加熱④膨脹過程→4-5定熵膨脹⑤排氣過程→5-1定容排氣＋1-0定壓排氣理論示功圖Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM3.

把開口系統(tǒng)簡化為閉口系統(tǒng)（進(jìn)排氣功近似相等，相互抵消）2.

把工質(zhì)看做理想氣體混合加熱循環(huán)（薩巴特循環(huán)）理論示功圖混合加熱循環(huán)的p-v圖、T-s圖Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3DualCycle壓縮比compression

ratiov2e

=

v1p2壓力升高比

pressurestep-upratio

l

=

p3預(yù)脹比pre-expandratio3vr

=

v4SAM特性參數(shù)：Thermal

Energy

Engineering

Department

9-4SAM參數(shù)分析：T1,

p1εlT2

=

T1ek

-1T3

=

T2l

=

T1lek

-1ρT4

=

T3r

=

T1lrek

-1kr5lr(

)

=

T1lre=

T1eT

=

T4

(

e

)k

-1k

-1r

k

-1能量分析：k

-1=

p1v1

{ek

-1[(l

-1)

+

kl(r

-1)]

-(lrk

-1)}e

?,

l

?Th,errmal?Enefirgy

Ewngi0neer?ing

Department

9-3q23

=

Du23

=

cV

(T3

-T2

)q34

=

Dh34

=

cp

(T4

-T3)1

23

34q

=

q

+

qq2

=

q51

=

Du51

=

cV

(T1

-T5

)w0

=

q23

+

q34

+

q51吸熱量放熱量循環(huán)凈功SAM熱效率thermal

efficiency12qqth

=1-cV

0

(T3

-T2

)

+

cp0

(T4

-T3

)cp0

(T5

-T1)=1-DualCycle=

f

(e,

l,

r,

k

)1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3lrk

-1=

1

-ek

-1

(l

-1)

+

kl(r

-1)SAM1qq2th

=1-（1）壓縮比的影響Question：How

to

improve

the

thermal

efficiency

?1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3lrk

-1=

1

-

=

f

(e,

l,

r,k)ek

-1

(l

-1)

+

kl(r

-1)如果λ與ρ不變，提高ε可提高混合加熱循環(huán)的熱效率，但隨著壓縮比的逐漸增大，熱效率增長的速率逐漸減緩。實(shí)際上，當(dāng)壓縮比數(shù)值較高時(shí)，提高壓縮比不僅熱效率增長較少，而且由于壓縮終了壓力及燃燒終了壓力太高，發(fā)動機(jī)的機(jī)件摩擦消耗的功太多，以致發(fā)動機(jī)的實(shí)際效率無明顯增加，甚至反而減小。另外，隨著溫度的升高，CO2分解成CO增多，燃燒產(chǎn)物中NO增多，使排放氣體的毒性加劇。因此，一般柴油機(jī)的壓縮比主要按燃料可靠地起燃和正常燃燒來確定，一般在14～20之間。SAMDualCycle1qq2th

=1-=

f

(e,

l,

r,

k

)1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3lrk

-1=

1

-ek

-1

(l

-1)

+

kl(r

-1)SAMOtto

Cycle奧托循環(huán)，定容加熱循環(huán)Qtto

four-strok

cycle:To

overcome

engine’s

shortcomings

of

low

thermal

efficiency

andexcessive

weight,

Qtto

proposed

an

engine

cycle

with

four

piston

strokes:an

intake

strake,

then

a

compression

stroke

before

ignition,

an

expansionor

power

strake

where

work

was

delivered

to

the

crankshaft,

andfinallyanexhauststrake.The

ideal

cycle

for

spark-ignition

engines.r=1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-6SAMOtto

Cycler=1但ε=6.5～11

.compression

ratio奧托循環(huán)，定容加熱循環(huán)=

f

(e,

k

)2Thermal

Energy

Engineering

Department

9-6t1T=

1

-

T1ek

-1thermal

efficiency

h

=

1

-Why?Diesel

Cyclethermal

efficiencyThe

ideal

cycle

for

compression-ignition

engines.l

=1SAM狄塞爾循環(huán)，定壓加熱循環(huán)1

rk

-1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-7ht

=

1

-

ek

-1

k(r

-1)>

q1,

p>ht

,

pq1,v

>

q1,cht

,v

>ht

,cheat

absorption

capacitythermal

efficiency①

When

compression

ratio

is

sameIf

make

heat

discharge

process

same,thenWhen

compression

ratio

is

same,

the

thermalefficiency

of

Otto

Cycle

is

the

greatest.Conclusion:comparisons-1SAMThermal

Energy

Engineering

Department

9-8②When

the

maximum

temperature

andmaximum

pressure

are

sameThe

point

3

is

same,

and

make

process34

and

process

41

be

same.So

heat

absorption

capacitythermal

efficiencyq1,

p

>

q1,c

>

q1,vht

,

p

>ht

,c

>ht

,vConclusion:The

thermal

efficiency

of

Diesel

Cycle

is

the

greatest

whenthe

maximumtemperature

and

maximum

pressure

are

same.Comparisons-2SAMThermal

Energy

Engineering

Department

9-9SAM例9-1

(p199)活塞式內(nèi)燃機(jī)混合加熱循環(huán)的參數(shù)為：p1＝0.1MPa，T1＝17℃；壓縮比ε＝16，壓力升高比λ＝1.4，預(yù)脹比ρ＝1.7。假定工質(zhì)為空氣且比熱為定值，試計(jì)算循環(huán)各點(diǎn)的基本狀態(tài)參數(shù)及循環(huán)的凈功和熱效率，并表示在p-v圖及T-s圖上。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM（補(bǔ)充例題）內(nèi)燃機(jī)定容加熱循環(huán)，初始狀態(tài)為p1=0.

1MPa、t1=27

C。壓縮比ε=8，單位質(zhì)量工質(zhì)的加熱量q1=780kJ/kg，工質(zhì)視為空氣。要求（1）畫出該循環(huán)的p-v圖及T-s圖；（2）求循環(huán)各節(jié)點(diǎn)壓力與溫度、循環(huán)熱效率及循環(huán)凈功量。=

300

·81.4

-1

=

689.2KThermal

Energy

Engineering

Department

9-3p2

=

p1ek

=

0.1·81.4

=1.827MPaT2

=

T1ek

-1SAMp3

=

p2

T3

=1.837

·1778.6

=

4.741MPaT2

689.2為最高壓力1180.4=

774.2K=1778.6

·=

T3

v1

=

T3

2

v4

T4

=

T3

3

v

k

-1

v

k

-1ek

-11181.4=

0.258MPa=

4.741·=

p3

v1

v

k=

p3

2

v4

v

kp4

=

p3

3

ek780Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3+

689.2

=1778.6KT3

=

q1

+

T2

=cv

0.716定容加熱過程的加熱量

q1

=

q23

=

cv

(T3

-T2

)則為最高溫度SAM10tq

780w

440.5= =

0.565循環(huán)熱效率

h

=q2

=

q41

=

cv

(T1

-T4

)=

0.716·(300

-

774.2)

=

-339.5

kJ/kg循環(huán)凈功

w0

=

q1

+

q2

=

780

-

339.5

=

440.5

kJ/kg=

0.565Thermal

Energy

Engineering

Department

9-31

=1

-

300T2

689.2ek

-1ht

=1

-

T1

=1

-w0

=

q1ht

=

780

·0.565

=

440.7kJ循環(huán)熱效率循環(huán)凈功或

放熱量SAM分析：活塞式內(nèi)燃機(jī)的余隙容積比與壓縮比之間滿足什么關(guān)系?111===e

-1v2v1

-1V2V1

-1V1

-V2V2c

=理論示功圖Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3答:余隙容積比=

0.716

kJ(/kg

K)R

=

0.2871

kJ(/kg

K)k

=

1.4SAM（補(bǔ)充例題）狄塞爾循環(huán)的壓縮比ε＝20，做功沖程的4%作為定壓加熱過程，壓縮沖程的初始狀態(tài)為p1＝0.1

MPa、t1＝20℃。求（1）循環(huán)各節(jié)點(diǎn)的溫度與壓力；（2）循環(huán)熱效率；（3）平均有效壓力。循環(huán)中工質(zhì)均按空氣處理，cvThermal

Energy

Engineering

Department

9-3

v2

T2

=

T1

1

=

T1ek

-1

=

293·

201.4-1

=

971.1

K

v

kp2

=

p1

1

=

p1ek

=

0.1·

201.4

=

6.629

MPav1

-

v2

v1

-

v2v3

=

v2

+

0.04(v1

-

v2

)

=

v2[1+

0.04(e

-1)]=

v2

[1+

0.04

·(20

-1)]

=1.76v2SAM解：12定熵過程

v

k

-1

v2

因做功沖程的4%作為定壓加熱過程，則v4

-

v3

=

v1

-

v3

=

0.04v2Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3r

=

v3則 預(yù)脹比＝1.76SAM2233 2

vv1.76

=1709.1

KT

=

T=

T

r

=

971.1·23為定壓過程，

p3

=

p2

=

6.629

MPa33

4 2

4

k

-1k

-1k

-1=

Tv

v

v3

v2

=

Tv

v3

T4

=

T3e

r

=

646.5K

=1709.1·

20

1.76

1.4-1v

=

p

p

=

pe

r

k3

4

k

v3

34

1.76

1.4=

6.629

·

20

=

0.2207MPa1

1Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3tk(T3

-

T2

)T4

-

T1q

q

cp

(T3

-

T2

)=1-

cv

(T4

-

T1

)

=1-h

=

w0

=1

-

q2=1

-

646.5

-

293

=

0.6581.4

·(1709.1-

971)34為定熵過程，循環(huán)熱效率SAMmv

v

-

vp

=

w0

=

ht

q1h

1

2q1

=

cp

(T3

-

T2

)

=

kcv

(T3

-

T2

)

=1.4

·0.716·(1709.1-

971)

=

739.9kJ/kg3111pRT=

0.841m

kg0.2871·

293100=v

=2v

=

v1

=

0.841

=

0.042

m3

kge

2021mhv

v

-

vp

=

w0

=

ht

q10.841

-

0.042=

0.658

·

739.9

=

609.3kPa

=

0.6093Mpa平均有效壓力則Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的比較：混合加熱循環(huán)的p-v圖、T-s圖1.內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)是閉式循環(huán)，工質(zhì)循環(huán)工作，沒有任何換氣過程和流動阻力損失。內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)是開式循環(huán)，每個循環(huán)的工質(zhì)均更新，存在換氣過程和流動阻力損失。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM2.壓縮過程的比較Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3內(nèi)燃機(jī)理想的壓縮過程為可逆絕熱（可逆定熵）過程，而實(shí)際的壓縮過程中有散熱，但散熱量不大，十分接近絕熱過程。實(shí)際循環(huán)的壓縮過程為變指數(shù)多變過程，可用一個平均多變指數(shù)

n1=1.32～1.39代替。周壁散熱強(qiáng)度、氣流擾動強(qiáng)度、氣缸尺寸、曲軸轉(zhuǎn)速等是影響多變指數(shù)大小的主要因素。根據(jù)有關(guān)資料，推薦n1的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Thermal

Energy

Engineering

DepartmeSAM4.膨脹過程的比較內(nèi)燃機(jī)理想的膨脹過程為可逆絕熱（可逆定熵）過程，而實(shí)際的膨脹壓縮過程存在換熱、漏氣損失、后然和裂解物質(zhì)的混合等因素，工質(zhì)成分也變化，是一個復(fù)雜的變指數(shù)多變過程，可用一個平均多變指數(shù)n2代替。轉(zhuǎn)速、燃燒速度、氣缸尺寸及負(fù)荷等是影響多變指數(shù)大小的主要因素。根據(jù)有關(guān)資料，推薦n2的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：3.燃燒過程的比較內(nèi)燃機(jī)理想的燃燒過程看成定容、定壓或定容+定壓燃燒過程。實(shí)際燃燒過程是一個比較復(fù)雜的物理化學(xué)過程。nt

9-3Brayton

Cycle

布雷頓循環(huán)9.1.2

Gas-Turbine

Engines

Plant燃?xì)廨啓C(jī)裝置SAM開式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-10閉式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)它以氦氣為工質(zhì)。由于它采用外部加熱，因此可燃用劣質(zhì)的固體燃料或應(yīng)用原子能反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量來加熱工質(zhì)。SAM燃?xì)廨啓C(jī)裝置相應(yīng)的理想循環(huán)由下列四個可逆過程組成：

12定熵壓縮過程（在壓氣機(jī)中完成）；23定壓加熱過程（在燃燒室或加熱器中完成）；34定熵膨脹過程（在氣輪機(jī)中完成）；41定壓冷卻過程（在大氣中或冷卻器中完成）。Brayton

cycle=2定熵+2定壓Thermal

Energy

Engineering

Department

9-322t=

1

-2

TT

(T3

-

1)T1T1(T4

-

1)h

=

1

-q1q2cp0

(T4-

T1

)cp0

(T3

-

T2

)h

=

1

-T2

=

(

p2

)(k

-1)/

k

=

(

p3

)(k

-1)/

k

=

T3

=

p

(k

-1)/

kT1

p1

p4

T4thermal

efficiencyT1升溫比temperature

ratio

t

=T3p1p

=

p2增壓比pressure

ratioSAMBrayton

Cycle循環(huán)中最高溫度與最低溫度（初態(tài)溫度）的比值。循環(huán)最高溫度受耐高溫材料的制約，是一個必須加以控制的重要參數(shù)。目前一般采用的循環(huán)最高溫度為1000～1300K。若選用較好的耐熱合金，并采取氣膜冷卻等措施，已能使T3高達(dá)1800K，甚至更高。T1

T2T4

=

T32T=

1

-

T11=

1

-p

(k

-1)/

k定壓加熱燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的熱效率，主要隨增壓比的提高而增大，此外也和等熵指數(shù)的數(shù)值有關(guān)。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-11SAM(ws

)T

=

h3

-

h4

=

cp0

(T3

-

T4

)(ws

)c

=

h2

-

h1

=

cp0

(T2

-T1)w0

=

(ws

)T

-

(ws

)c循環(huán)凈功Thermal

Energy

Engineering

Department

9-12在選擇增壓比時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧熱效率及循環(huán)凈功，不能單純追求高熱效率。SAM110tqqw(ws

)T

-

(ws

)c=h

=1

-thermal

efficiencyThe actual

gas-turbine

Cycle（書上無）燃?xì)廨啓C(jī)裝置的實(shí)際循環(huán)1-2'：不可逆絕熱壓縮過程；2'-3：可逆的定壓加熱過程；3-4'：不可逆絕熱膨脹過程；4'-1：可逆的定壓放熱過程。當(dāng)比熱容取為定值時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)的熱效率：渦輪機(jī)效率(ws

)T

=hT(h3

-

h4

)(ws

)c

=hc,s(h2

-

h1)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-13hs,c

=

0.80

~

0.90hT

=

0.88

~

0.92壓氣機(jī)絕熱效率SAM增大升溫比τ可以提高循環(huán)熱效率,是提高循環(huán)熱效率的主要方向。限制燃?xì)鉁囟忍岣叩闹饕蛩厥禽啓C(jī)葉片的耐熱強(qiáng)度，所以，研制并采用能承受高溫的耐熱材料來提高循環(huán)最高溫度，仍是改善燃?xì)廨啓C(jī)裝置工作性能的一個主要方向。當(dāng)τ、ηc,s、ηT一定時(shí)，隨著增壓比π的提高，循環(huán)熱效率有一個極大值。當(dāng)升溫比τ增大時(shí)，與熱效率的極大值相對應(yīng)的增壓比π的數(shù)值也提高。在選擇增壓比π時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧循環(huán)熱效率及循環(huán)凈功，不能單純追求高熱效率。(3)提高壓氣機(jī)絕熱效率及渦輪機(jī)效率時(shí)，循環(huán)熱效率也隨著增加。當(dāng)比熱容取為定值時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)的熱效率：Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3Regenerative

Gas

TurbinesThermal

Energy

Engineering

Department

9-14（1）燃?xì)廨啓C(jī)裝置的回?zé)嵫h(huán)SAM提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置的熱效率的措施Measures

to

improve

the

thermal

efficiency

of

gas

turbine提高循環(huán)熱效率的主要途徑是提高平均加熱溫度及降低平均放熱溫度。(2)采用多級壓縮中間冷卻以及再熱的回?zé)嵫h(huán)Regenerative

Gas

Turbines

with

Reheat

and

IntercoolingSAMRegenerative

Gas

Turbines（1）燃?xì)廨啓C(jī)裝置的回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度往往高于進(jìn)入燃燒室的壓縮后空氣的溫度，因此可以利用廢氣的高溫余熱對燃燒前空氣進(jìn)行預(yù)熱，以減少燃料消耗，提高裝置的熱效率。這種措施稱為回?zé)帷Ｔ趬簹鈾C(jī)和燃燒室之間設(shè)置了一個回?zé)崞?，用于燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣和壓氣機(jī)送出的高壓氣體之間的換熱?；?zé)岫圈蹋嚎諝庠诨責(zé)崞髦袑?shí)際所得熱量與理想情況下所得熱量之比。m

=

q

=

h6

-

h2q

h4

-

h2回?zé)岫纫话阍?.50～0.80之間。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-14SAMt((

k

-1)/

kmt(1

-

)

-(1

-

m)pp

(

k

-1)/

k-

1)(p

(

k

-1)/

k

-

1)p

(

k

-1)/

kth

=③當(dāng)回?zé)岫仍龃髸r(shí)，與熱效率極大值相對應(yīng)的增壓比的數(shù)值不斷降低。Effectiveness

μ↑→

π

(ht)m↓a.xthermal

efficiencyThermal

Energy

Engineering

Department

9-15Ifτand

μare

constant

，π↑→ht.

maxRegenerative

Gas

Turbines①增大升溫比，可提高燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)嵫h(huán)的熱效率；Temperature

ratio

τ↑→

↑h.

t②當(dāng)升溫比及回?zé)岫纫欢〞r(shí)，隨著增壓比的提高，回?zé)嵫h(huán)的熱效率有一個極大值。SAM(2)采用多級壓縮中間冷卻以及再熱的回?zé)嵫h(huán)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-16Regenerative

Gas

Turbines

with

Reheat

and

Intercooling如果在采用回?zé)岽胧┑幕A(chǔ)上，再采用多級壓縮中間冷卻措施，以及多級膨脹中間再熱措施，則可把回?zé)嵫h(huán)的平均加熱溫度進(jìn)一步提高，以及把平均放熱溫度進(jìn)一步降低，從而提高循環(huán)熱效率。多級壓縮中間冷卻可使壓縮終了溫度降低，多級膨脹中間再熱可使膨脹終了溫度提高，從而提高平均吸熱溫度及降低平均放熱溫度，使循環(huán)熱效率得到較大的提高。但該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，因而常單獨(dú)采用多級壓縮中間冷卻，或采用多級膨脹中間再熱。實(shí)際應(yīng)用上這種裝置尚不普遍。SAM

9.1.3

其他氣體動力循環(huán)渦輪增壓器與內(nèi)燃機(jī)聯(lián)合工作，預(yù)壓縮空氣，提高進(jìn)氣密度，強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)的做功能力。由氣缸排出的廢氣在廢氣渦輪中絕熱膨脹輸出軸功，用于驅(qū)動增壓器。在增壓器中，從大氣吸入的空氣經(jīng)絕熱壓縮提高壓力及提高焓值后，送往內(nèi)燃機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)的工質(zhì)。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-17增壓內(nèi)燃機(jī)及其循環(huán)Turbocharged

Engine

and

its

cycleSAM廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán):該循環(huán)相當(dāng)于由一個內(nèi)燃機(jī)的混合加熱循環(huán)和一個燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱循環(huán)疊加而成。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3斯特林循環(huán)包括下列四個可逆過程：

ab為定溫壓縮過程，并向低溫?zé)釒旆艧幔?/p>

bc為定容吸熱過程（從回?zé)崞髦形鼰幔籧d為定溫膨脹過程，并從高溫?zé)釒煳鼰幔?/p>

da為定容放熱過程（向回?zé)崞鞣艧幔AM

?活塞式熱氣發(fā)動機(jī)回?zé)崞鱐hermal

Energy

Engineering

Department

9-3斯特林循環(huán)Stirling

cycle:早在1816年，卡諾循環(huán)問世之前，斯特林(RobertStirling)就提出了采用空氣回?zé)岽胧┑幕钊綗峥諝獍l(fā)動機(jī)，這種發(fā)動機(jī)稱為斯特林發(fā)動機(jī)。活塞式熱氣發(fā)動機(jī)的理想循環(huán)稱為斯特林循環(huán).SAM點(diǎn)氣的器和預(yù)斯特林循環(huán)Stirling

cycle.(1)定溫壓縮過程：配氣活塞2停留在氣缸中相應(yīng)于其上死點(diǎn)的位置不動，而動力活塞1從其下死點(diǎn)向上死點(diǎn)移動。這時(shí)，在兩個活塞之間氣缸的壓縮腔內(nèi)的工質(zhì)受到壓縮而壓力升高，同時(shí)工質(zhì)通過壓縮腔的氣缸壁向冷卻水放熱而實(shí)現(xiàn)定溫壓縮過程。當(dāng)動力活塞升高到其上死點(diǎn)位置時(shí)壓縮過程結(jié)束。(2)定容預(yù)熱過程：這時(shí)動力活塞1停留在氣缸中其上死的位置不動，而配氣活塞2從其上死點(diǎn)向下移動。迫使缸壓縮腔內(nèi)的工質(zhì)經(jīng)氣缸外的連通管流入配氣活塞上方氣缸膨脹腔。這時(shí)工質(zhì)的容積保持不變，并在流過回?zé)?/p>

3時(shí)受到回?zé)崞鞯募訜岫鴾囟壬?。?dāng)配氣活塞下降到動力活塞相靠時(shí)，工質(zhì)全部進(jìn)入了氣缸的膨脹腔，定容熱過程結(jié)束。定溫膨脹過程：如圖c所示，這時(shí)利用外部燃燒系統(tǒng)通過氣缸頂部向膨脹腔內(nèi)的工質(zhì)加熱，使工質(zhì)在定溫下容積膨脹，推動配氣活塞和動力活塞一起向下移動，輸出容積變化功。當(dāng)活塞到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，定溫膨脹過程結(jié)束。定容回?zé)徇^程：如圖d所示，這時(shí)動力活塞1停留在氣缸中其下死點(diǎn)不動，而配氣活塞2從其下死點(diǎn)向上移動。迫使氣缸膨脹腔內(nèi)的工質(zhì)經(jīng)氣缸外的連通管流入兩活塞間的氣缸壓縮腔。這時(shí)工質(zhì)的容積保持不變，并在流過回?zé)崞?時(shí)向回?zé)崞鞣艧?，降低溫度，把熱量儲存于回?zé)崞鲀?nèi)儲熱物質(zhì)中。當(dāng)配氣活塞2移動到其上死點(diǎn)時(shí)，工質(zhì)全部進(jìn)入了氣缸的壓縮腔，定容回?zé)徇^程即結(jié)束。然后又重復(fù)上述循環(huán)。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAMc2TmaxTcvcRT

ln

vdRTa

ln

vbq1qt=1

-

va

=1

-

Ta

=1

-

Tminh

=1

-在相同溫度范圍內(nèi)，理想的定容回?zé)嵫h(huán)（斯特林循環(huán)）和卡諾循環(huán)具有相同的熱效率。斯特林循環(huán)的突出優(yōu)點(diǎn)是熱效率高、污染少，對加熱方式的適應(yīng)性強(qiáng)。近年由于科技的發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)日益為人們所重視，為斯特林循環(huán)的應(yīng)用創(chuàng)造了有利的前景。斯特林循環(huán)Stirling

cycle.定容回?zé)酺hermal

Energy

Engineering

Department

9-3q2

=

qabab為定溫壓縮過程，并向低溫?zé)釒旆艧醔c為定容吸熱過程（從回?zé)崞髦形鼰幔籧d為定溫膨脹過程，并從高溫?zé)釒煳鼰醧1

=qcdda為定容放熱過程（向回?zé)崞鞣艧幔?。cThermal

Energy

Engineering

Department

9-32TmaxTcpbRT

ln

pcRTaln

pdq1qtpa

=1

-

Ta

=1

-

Tmin=1

-h

=1

-bc為定溫膨脹過程，并從高溫?zé)釒煳鼰醕d為定壓放熱過程（向回?zé)崞髦蟹艧幔?；da為定溫壓縮過程，并向低溫?zé)釒旆艧醧1

=

qbcq2

=

qdaSAM艾利克松循環(huán)Ericsson

Cycle1883年，艾利克松（JohnEricsson）提出了理想的定壓回?zé)嵫h(huán)。它是一種開式的循環(huán)，用定壓回?zé)岽媪怂固亓盅h(huán)中的定容回?zé)帷b為定壓吸熱過程（從回?zé)崞髦形鼰幔?；在相同溫度范圍?nèi)理想定壓回?zé)嵫h(huán)（艾利克松循環(huán)）和卡諾循環(huán)具有相同的熱效率。理想回?zé)嵫h(huán)（斯特林循環(huán)及艾利克松循環(huán)）通常稱為概括性卡諾循環(huán)。實(shí)踐證明，采用回?zé)岽胧┛梢蕴岣哐h(huán)熱效率，也是余熱回收的一種重要的節(jié)能途徑。SAM自由活塞式燃?xì)廨啓C(jī)裝置在發(fā)動機(jī)氣缸2中有兩個相對放置的自由活塞3，它們的外端分別與壓氣機(jī)活塞直接連成一體。當(dāng)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的氣體燃燒后進(jìn)行膨脹時(shí)，推動兩活塞分別向兩端外移，并壓縮兩端氣墊氣缸7內(nèi)的空氣，將發(fā)動機(jī)所發(fā)出的全部有效功儲存在空氣中。在活塞外移的過程中，隨著壓氣機(jī)氣缸6容積的增大，壓氣機(jī)通過進(jìn)氣閥5從大氣中吸進(jìn)空氣。當(dāng)活塞外移接近端部時(shí)，右邊的活塞首先把氣缸上的排氣孔8打開，氣缸中的高溫燃?xì)饬⒓唇?jīng)排氣口流入儲氣罐9，接著左邊的活塞又把氣缸上的掃氣口11打開，掃氣箱12內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)入氣缸，把殘留在氣缸中的燃?xì)怛?qū)入燃?xì)鈨夤?，并使氣缸?nèi)充滿新鮮的壓縮空氣。由于這時(shí)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)壓力較低，因而在兩端氣墊氣缸內(nèi)高壓空氣的推動下，活塞由兩端向氣缸中間內(nèi)移。當(dāng)兩個活塞分別把排氣孔及掃氣孔關(guān)閉后，發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的空氣即在絕熱條件下進(jìn)行壓縮。同時(shí)壓氣機(jī)氣缸內(nèi)的空氣也被壓縮而提高壓力，當(dāng)其壓力達(dá)到掃氣箱內(nèi)壓力時(shí)，輸氣閥4打開，壓縮空氣在活塞推動下輸入掃氣箱12。當(dāng)兩活塞移動到接近中間位置時(shí)，由噴油器1把燃料噴入發(fā)動機(jī)氣缸中進(jìn)行燃燒。燃燒結(jié)束后就又開始膨脹過程，進(jìn)行新的工作循環(huán)。由發(fā)動機(jī)送入儲氣罐9中的高溫高壓的燃?xì)?，不斷地送入燃?xì)廨啓C(jī)10中，在其中絕熱膨脹推動葉輪輸出軸功。由于自由活塞發(fā)動機(jī)中燃?xì)馀蛎浰鞯墓θ客ㄟ^活塞用于壓氣機(jī)的壓縮功，所以燃?xì)廨啓C(jī)所輸出的功也就是整個裝置唯一對外輸出的功。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3SAM自由活塞式燃?xì)廨啓C(jī)裝置的理想循環(huán)：1-2-3-4-5-1：工質(zhì)在自由活塞發(fā)動機(jī)氣缸中的混合加熱循環(huán)。1-6：定壓下向儲氣罐充氣的過程；6-7：燃?xì)庠谌細(xì)廨啓C(jī)中的絕熱膨脹過程；7-8：廢氣在大氣中的定壓放熱過程；8-1：空氣在壓氣機(jī)氣缸中的絕熱壓縮過程。∵壓氣機(jī)消耗的軸功等于自由活塞發(fā)動機(jī)的循環(huán)凈功，∴p-v圖上循環(huán)1-2-3-4-5-1的面積應(yīng)和面積8-1-a-b-8相等。面積6-7-b-a-6表示整個裝置輸出的功，即燃?xì)廨啓C(jī)輸出的軸功。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-3該循環(huán)相當(dāng)于由一個在自由活塞發(fā)動機(jī)中的混合加熱循環(huán)和一個燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱循環(huán)疊加而成。SAM噴氣式發(fā)動機(jī)Jet

engineThermal

Energy

Engineering

Department

9-18當(dāng)它以一定飛行速度前進(jìn)時(shí)，空氣就以相等的速度進(jìn)入噴氣發(fā)動機(jī)。這時(shí)，高速空氣流首先在發(fā)動機(jī)前端的擴(kuò)壓管1中降低流速提高壓力，然后進(jìn)入壓氣機(jī)2，在其中經(jīng)絕熱壓縮進(jìn)一步提高壓力。壓縮后的空氣在燃燒室3中和噴入的燃料一起進(jìn)行定壓燃燒。燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)馐紫仍谌細(xì)廨啓C(jī)4中絕熱膨脹產(chǎn)生軸功用于帶動壓氣機(jī)，然后進(jìn)入尾部噴管5中，在其中繼續(xù)膨脹獲得高速，最后從尾部噴向大氣。SAMComponents

of

a

simple

vapor

power

plant9.2

Vapor

Power

SystemsVapor

Power

SystemsThermal

Energy

Engineering

Department

9-19Thermal

Energy

Engineering

Department

0-9BoilerTurbineCondenserPumpQuestion:Doesthermal

energycanall

changeintomechanicalenergy?SAMSAMIdeal

Rankine

CycleProcess

12:

Isentropic

expansion

of

the

working

fluid

through

the

turbinefromsaturated

vapor

at

state

1

to

the

condenser

pressure.Process

23:

Heat

transfer

from

the

working

fluid

as

it

flows

at

constant

pressurethrough

the

condenser

with

saturated

liquid

at

state

3.Process

34:

Isentropic

compression

in

the

pump

to

state

4in

the

compressedliquidregion.Process

41:

Heat

transfer

to

the

working

fluid

as

it

flows

at

constantpressurethrough

the

boiler

to

complete

the

cycle.Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAMIdeal

Rankine

Cycle過程12：絕熱膨脹過程過程23：定壓放熱過程過程34：絕熱加壓過程過程41：定壓吸熱過程Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAMIdeal

Rankine

Cycle循環(huán)凈功：朗肯循環(huán)的熱效率：若忽略給水泵消耗的軸功，則Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAMIdeal

Rankine

Cycle二、提高朗肯循環(huán)的熱效率的措施提高循環(huán)的平均加熱溫度及降低循環(huán)的平均放熱溫度。提高蒸汽的初溫t1初壓p1，以及降低乏汽的壓力p2

。①平均加熱溫度提高，而放熱溫度不變。②絕熱膨脹終了狀態(tài)干度提高，這有利于減少汽輪機(jī)

內(nèi)部的功耗散，也有利于改善汽輪機(jī)葉片的工作條件。③為提高蒸汽的初溫，則要求鍋爐過熱器所用材料具有較好的耐熱性。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAM二、提高朗肯循環(huán)的熱效率的措施2.提高蒸汽的初壓p1（初溫t1以及乏汽壓力p2不變）。在蒸汽初溫t1以及乏汽的壓力p2不變條件下，提高蒸汽的初壓p1，會使熱效率提高!①蒸汽的初壓升高，則加熱過程相變溫度升高，進(jìn)而平均加熱溫度提高。②隨著初壓的提高，使汽輪機(jī)出口乏氣的干度降低，會影響汽輪機(jī)

的工作性能、降低汽輪機(jī)葉片的使用壽命，是不能忽視的重要問題。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAM二、提高朗肯循環(huán)的熱效率的措施3.降低乏汽的壓力p2（蒸汽的初壓p1以及初溫t1不變）。①在蒸汽的初壓p1,初溫t1不變的條件下,降低背壓p2可以提高朗肯循環(huán)的熱效率及循環(huán)凈功。②汽輪機(jī)排氣干度χ2隨背壓p2的下降而降低，這對汽輪機(jī)是不利的。但背壓取決于冷凝器中所能維持的冷凝溫度，背壓就是這個冷凝溫度的飽和壓力。降低冷凝器中的溫度，就能降低背壓。冷凝溫度受周圍環(huán)境溫度（或冷卻水溫度）的限制，其降低是有限的。通常冷凝溫度在25～32℃之間，所以背壓在0.003～0.005MPa的范圍內(nèi)。提高蒸汽的初溫t1初壓p1，以及降低乏汽的壓力p2

,均可提高朗肯循環(huán)熱效率。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-20SAM例9-4

（p209）Temperature–entropy

diagram

showing

the

effects

of

turbine

and

pump

irreversibilities:Thermal

Energy

Engineering

Department

9-21SAM

?Reheat

cycle

再熱循環(huán)在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，采用兩極膨脹、中間再熱的措施。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-22采用再熱措施時(shí)，不僅可以提高蒸汽初壓，還可以提高乏汽干度，使循環(huán)的熱效率得到進(jìn)一步提高。由于再熱循環(huán)的管路系統(tǒng)比較復(fù)雜，投資增大，運(yùn)行維護(hù)也不方便，一般在

10萬kw以上、蒸汽初壓高于13MPa的大容量機(jī)組中才采用再熱措施，而且都用一次再熱，所以，性能的改善也是有限的。SAMRegenerative

VaporPower

Cycle

具有回?zé)岬恼羝麆恿ρh(huán)朗肯循環(huán)熱效率不高的一個重要原因是給水溫度較低，壓縮水的定壓預(yù)熱階段是在較低的范圍內(nèi)進(jìn)行的。這不僅降低了水蒸氣定壓產(chǎn)生過程的平均吸熱溫度，使熱效率下降；而且增加了鍋爐內(nèi)高溫?zé)煔馀c水之間溫差傳熱的不可逆性損失。如果對低溫下壓縮水的預(yù)熱階段加以改進(jìn)，則定能取得明顯的節(jié)能效果。采用回?zé)岽胧﹣硖岣呓o水溫度，是提高循環(huán)熱效率的一條重要途徑。所謂回?zé)幔抢脧钠啓C(jī)中抽出部分蒸汽來加熱鍋爐給水，使壓縮水的低溫預(yù)熱階段在鍋爐外的回?zé)崞髦羞M(jìn)行，把水加熱到預(yù)期的溫度之后再送到鍋爐中去。這樣，在鍋爐中水蒸氣定壓產(chǎn)生過程的平均吸熱溫度就明顯地提高了，并降低了溫差傳熱的不可逆性損失，使整個裝置的工作性能得到改善。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-22SAMRegenerative

VaporPower

Cycle

具有回?zé)岬恼羝麆恿ρh(huán)下面是一個僅有一級中間抽汽回?zé)岽胧┑恼羝麆恿ρb置的示意圖。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-22當(dāng)蒸汽在汽輪機(jī)中經(jīng)初步膨脹作功而壓力降低到某個中間壓力時(shí)，從中抽出少量蒸汽送至回?zé)崞髯骰責(zé)嵊?，其余所有蒸汽仍繼續(xù)在汽輪機(jī)中膨脹到乏汽壓力作出軸功。當(dāng)乏汽在冷凝器中凝結(jié)成水后用水泵加壓到等于中間抽汽的壓力，送入回?zé)崞骱蛷钠啓C(jī)抽出的蒸汽相接觸，兩者混合回?zé)岫纬膳c中間抽汽壓力所對應(yīng)的飽和水，最后經(jīng)給水泵加壓后重新送入鍋爐。SAM再熱-回?zé)嵫h(huán)一次再熱和兩次回?zé)岬恼羝麆恿ρb置示意圖從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，采用回?zé)岽胧┛偸怯欣?，故現(xiàn)代大中型蒸汽動力裝置無一例外地都采用回?zé)嵫h(huán)。顯然，采用回?zé)岽胧┍厝灰黾釉O(shè)備投資并使運(yùn)行更加復(fù)雜，因此，在選擇回?zé)嵫h(huán)的回?zé)峒墧?shù)及抽氣系數(shù)時(shí)，必須經(jīng)過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。Thermal

Energy

Engineering

Department

9-23SAMCogeneration

System

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-24SAM背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)Thermal

Energy

Engineering

Department

9-25為了利用汽輪機(jī)乏氣中的熱能，必須適當(dāng)提高乏氣的壓力，乏氣參數(shù)應(yīng)根據(jù)大多數(shù)用戶的需要來確定，一旦確定之后，汽輪機(jī)就在這個確定的背壓下工作。通常將乏氣壓力超過1bar的汽輪機(jī)稱為背壓式汽輪機(jī)。重要參數(shù)：循環(huán)熱效率熱量利用系數(shù)電熱比對于背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)來說，當(dāng)t1、p1及p2一定時(shí)，循環(huán)熱效率、熱量利用系數(shù)及電熱比都是確定的，供電量與供熱量的配比是固定的，不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，難于適應(yīng)熱用戶、電用戶的不同要求。這是背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)，也是其嚴(yán)重缺點(diǎn)。SAM抽氣式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)抽氣式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)是在回?zé)嵫h(huán)的基礎(chǔ)上，再增加一些廠外的熱用戶?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)總供氣量及抽氣量來進(jìn)行供熱量與供電量的調(diào)節(jié)。該裝置既能充分利用熱量，還有利于環(huán)境保護(hù)，采用集中供熱的熱電廠是現(xiàn)在及未來蒸汽動力裝置發(fā)展的方向。Thermal

Energy

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9-26水的臨界參數(shù)是:22.12MPa、374.15℃；鍋爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于臨界壓力的鍋爐就叫亞臨界鍋爐，大于臨界壓力就是超臨界鍋爐。目前,國內(nèi)將工質(zhì)壓力大于26MPa被稱為超超臨界鍋爐,準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫高效超臨界鍋爐。在超臨界鍋爐內(nèi)隨著壓力的提高，水的飽和溫度也隨之提高，汽化潛熱減少，水和汽的密度差也隨之減少。當(dāng)壓力達(dá)到或高于臨界壓力時(shí)，汽化潛熱為零，汽和水的密度差也等于零，水在該壓力下加熱到臨界溫度時(shí)即全部汽化成蒸汽。因此超臨界壓力下水變成蒸汽不再存在汽水兩相區(qū)，由此可知，超臨界壓力直流鍋爐由水變成過熱蒸汽經(jīng)歷了兩個階段即加熱和過熱，而工質(zhì)狀態(tài)由水逐漸變成過熱蒸汽。SAM

超臨界鍋爐Thermal

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9-26超臨界火電技術(shù)由于參數(shù)本身的特點(diǎn)決定了超臨界鍋爐只能采用直流鍋爐，且沒有汽包，啟停速度快。與一般亞臨界汽包爐相比，超臨界直流鍋爐啟動到滿負(fù)荷運(yùn)行，變負(fù)荷速度可提高1倍左右。變壓運(yùn)行的超臨界直流鍋爐存在工質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象，并且在亞臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)膜態(tài)沸騰；在超臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰。超臨界直流鍋爐要求的汽水品質(zhì)高，要求凝結(jié)水進(jìn)行100%除鹽處理。由于超臨界直流鍋爐水冷壁的流動阻力全部依靠給水泵克服，所需的

壓頭高，即提高了制造成本、又增加了運(yùn)行耗電量，且直流鍋爐普遍

存在著流動不穩(wěn)定性、熱偏差和脈動水動力問題。另外，為了達(dá)到較

高的質(zhì)量流速，必須采用小管徑水冷壁，較相同容量的自然循環(huán)鍋爐

超臨界直流鍋爐本體金屬耗量最少，鍋爐重量輕，但由于蒸汽參數(shù)高，要求的金屬等級高，其成本高于自然循環(huán)鍋爐。Thermal

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9-26SAM

超臨界鍋爐的特點(diǎn)SAM超超臨界鍋爐技術(shù)于上個世紀(jì)90年代初在歐洲問世，是國際上最為先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)，具有無可比擬經(jīng)濟(jì)性，單臺機(jī)組發(fā)電熱效率最高可達(dá)50%，每kW/h煤耗最低僅有255g（丹麥BWE公司），較亞臨界壓力機(jī)組（每kW/h煤耗最低約有327g左右）煤耗低；同時(shí)采用低氧化氮技術(shù)，在燃燒過程中減少65%的氮氧化合物及其它有害物質(zhì)的形成，且脫硫率可超98%，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)保的目的。未來火電建設(shè)將主要是發(fā)展高效率高參數(shù)的超臨界和超超臨界火電機(jī)組，它們在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。超超臨界機(jī)組的發(fā)電效率比我國近期主要采用的亞臨界機(jī)組高出

10%，比超臨界機(jī)組高出6～8%。1998年，最早投入運(yùn)行的超超臨界機(jī)組安裝在丹麥的Nordjyllands發(fā)電廠，由丹麥BWE公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，發(fā)電效率創(chuàng)造了新的世界記錄，達(dá)到47%。Thermal

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9-26我國于2002年把開發(fā)超超臨界鍋爐列為國家863重大項(xiàng)目攻關(guān)計(jì)劃，2003年原國家經(jīng)貿(mào)委和科技部都把超超臨界鍋爐列入國家重大技術(shù)裝備研制計(jì)劃。2004年11月23日凌晨1時(shí)17分,由中國東方電氣集團(tuán)公司東方鍋爐為華能沁北電廠提供的國產(chǎn)首臺60萬千瓦超臨界鍋爐順利通過168小時(shí)試運(yùn)行并投入商業(yè)運(yùn)行。該項(xiàng)目成功填補(bǔ)60萬千瓦超臨界鍋爐國產(chǎn)化空白。東方電氣由此躋身為全球大容量電站鍋爐品種最齊全的鍋爐制造商。國產(chǎn)首臺60萬千瓦超臨界示范機(jī)組鍋爐的研制成功和投入運(yùn)行,用事

實(shí)證明60萬千瓦超臨界鍋爐、100萬千瓦超超臨界機(jī)組鍋爐硬件制造

100%國產(chǎn)化完全可以實(shí)現(xiàn)。這一國產(chǎn)化重大技術(shù)裝備的研制成功,將大大降低60萬千瓦超臨界機(jī)組鍋爐的采購成本,為全國范圍內(nèi)普及高效率、低煤耗、低污染排放的60萬千瓦超臨界機(jī)組創(chuàng)造了條件。據(jù)測算,如果今后全國60萬千瓦及以上超臨界機(jī)組能占到發(fā)電設(shè)備的50以上,

每年就可節(jié)省煤炭幾億噸。這將對我國電力工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。SAMThermal

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