工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)-§6-1-蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)課件

§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)2熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱(chēng)為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)熱機(jī)。

動(dòng)力裝置循環(huán)（簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)）：蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)以蒸汽為工質(zhì)的熱機(jī)工作循環(huán)（如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)）氣體動(dòng)力裝置循環(huán)以氣體為工質(zhì)的熱機(jī)工作循環(huán)（如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)）§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)2熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱(chēng)為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)3研究熱機(jī)循環(huán)的目的分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因素、尋找提高熱效率的途徑。研究熱機(jī)循環(huán)的方法建立實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)模型，用簡(jiǎn)單、典型的可逆過(guò)程和循環(huán)來(lái)近似實(shí)際復(fù)雜的不可逆過(guò)程和循環(huán)，通過(guò)熱力學(xué)分析確定其基本規(guī)律?！?-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)3研究熱機(jī)分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因4

火力發(fā)電廠的蒸汽動(dòng)力裝置以水蒸氣為工質(zhì)，主要由鍋爐、汽輪機(jī)、冷凝器和水泵四個(gè)設(shè)備組成?！?-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)4火力發(fā)電廠的蒸汽動(dòng)力裝置以水蒸氣為工質(zhì)，主要由鍋爐51.朗肯循環(huán)

朗肯循環(huán)是一個(gè)簡(jiǎn)化的理想蒸汽動(dòng)力循環(huán)，由4個(gè)理想化的可逆過(guò)程組成：4-5-6-1：水與水蒸氣在鍋爐中的可逆定壓加熱過(guò)程；1-2：水蒸氣在汽輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過(guò)程；2-3：乏汽在冷凝器中的定壓放熱過(guò)程。3-4：水在給水泵中的可逆絕熱壓縮過(guò)程;§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)畫(huà)51.朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)是一個(gè)簡(jiǎn)化的理想蒸汽動(dòng)力62.朗肯循環(huán)的凈功及熱效率在朗肯循環(huán)中，每千克蒸汽對(duì)外所作出的凈功根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式每千克蒸汽在鍋爐中的定壓吸熱量為根據(jù)熱效率定義，可得朗肯循環(huán)的熱效率為§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)62.朗肯循環(huán)的凈功及熱效率在朗肯循環(huán)中，每千克蒸汽對(duì)外所7

由于水的壓縮性很小，水泵消耗的功與汽輪機(jī)作出的功相比甚小，可忽略不計(jì)，汽耗率：動(dòng)力裝置每輸出1J功所消耗的蒸汽量單位：kg/J工程單位：kg/（kW·h)1kW·h=3600kJ1kg/J=3600kg/(kWh)§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)7由于水的壓縮性很小，水泵消耗的功與汽輪機(jī)作出的功相83．蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響

朗肯循環(huán)的熱效率與新蒸汽的溫度t1(初溫)、壓力p1(初壓)、以及乏汽的壓力p2(終壓)有關(guān)。

將朗肯循環(huán)折合成熵變相等、吸（放）熱量相同、熱效率相同的卡諾循環(huán)。

提高吸熱平均溫度或降低放熱平均溫度都可以提高循環(huán)的熱效率。§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)83．蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響朗肯循環(huán)的熱效率9(1)蒸汽初溫t1的影響

保持p1、p2不變，將t1提高，則吸熱平均溫度提高，循環(huán)熱效率將提高；乏汽干度增加有利于汽輪機(jī)安全工作。提高t1受材料耐熱強(qiáng)度限制。(2)蒸汽初壓的影響

保持t1、p2不變，提高p1，將提高吸熱平均溫度，提高循環(huán)的熱效率。然而，乏汽的干度減小，將影響汽輪機(jī)后幾級(jí)葉片安全。x>0.85§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)9(1)蒸汽初溫t1的影響保持p1、p2不變，將10(3)乏汽壓力的影響

保持t1、p1不變，降低p2，則對(duì)應(yīng)的飽和溫度T2（即放熱溫度）降低，循環(huán)熱效率將有所提高。但是，終壓的降低受冷凝器冷卻介質(zhì)溫度(環(huán)境溫度)的限制。結(jié)論：為了提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)的熱效率，應(yīng)盡可能提高蒸汽的初壓和初溫，并降低乏汽壓力?！?-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)畫(huà)10(3)乏汽壓力的影響保持t1、p1不變，降114．提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的其他途徑（1）再熱循環(huán)

再熱可以增加蒸汽的干度，以便在初溫限制下采用更高的初壓，從而提高循環(huán)熱效率。通常一次再熱可使熱效率提高2％～3.5％。

再熱循環(huán)的設(shè)備復(fù)雜，投資大，只有蒸汽壓力在13MPa以上的大型火力發(fā)電廠才采用?！?-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)畫(huà)114．提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的其他途徑（1）再熱循環(huán)12（2）回?zé)嵫h(huán)

回?zé)嵫h(huán)提高了吸熱平均溫度，提高了循環(huán)熱效率。抽汽量的大小根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒確定，應(yīng)使kg抽汽所放出的熱量等于(1-)kg凝結(jié)水加熱到抽汽壓力下的飽和溫度。

§6-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)畫(huà)12（2）回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)提高了吸熱平均溫度，提高13根據(jù)熱力學(xué)第一定律，回?zé)峒訜崞髦械哪芰科胶馐綖椋貉h(huán)熱效率為抽汽壓力取決于鍋爐前給水溫度(t10t9

)。

回?zé)峒?jí)數(shù)：級(jí)數(shù)愈多，t愈高，費(fèi)用愈大。小型發(fā)電廠1～3級(jí)，中大型發(fā)電廠4～8級(jí)?！?-1蒸氣動(dòng)力裝置循環(huán)13根據(jù)熱力學(xué)第一定律，回?zé)峒訜崞髦械哪芰科胶馐綖椋貉h(huán)熱14（3）熱電聯(lián)供循環(huán)1）背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)2）抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)