熱工基礎(chǔ)課件：動(dòng)力裝置循環(huán) -

動(dòng)力裝置循環(huán)

熱能動(dòng)力裝置：

將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱熱機(jī)。

動(dòng)力裝置循環(huán)（簡(jiǎn)稱動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)）：蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)氣體動(dòng)力裝置循環(huán)

：以蒸汽為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)等）。

：以氣體為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）。7.1

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

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。鍋爐汽輪機(jī)冷凝器水泵冷卻水過(guò)熱蒸汽乏汽循環(huán)水發(fā)電機(jī)鍋爐給水泵冷凝器冷卻水汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)Q1Q2A20C0高溫高壓蒸汽7.1.1.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：3-4：水在給水泵中的可逆絕熱壓縮過(guò)程.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;7.1.2朗肯循環(huán)的熱效率吸收的總熱量為：熱效率(工質(zhì)在完成熱力循環(huán)中所吸收的熱量轉(zhuǎn)換成有用功的百分?jǐn)?shù))為汽輪機(jī)中絕熱膨脹做功：蒸汽的放熱量：水泵中絕熱壓縮耗功：循環(huán)蒸汽所做的凈功：

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)。7.1.3蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)的影響

影響熱效率因素：蒸汽t1(初溫)、壓力p1(初壓)、乏汽的壓力p2(終壓)。

將朗肯循環(huán)折合成熵變相等、換熱量相等、效率相等的等效卡諾循環(huán)。

則32145sT1.初溫的影響

保持p1、p2不變，將t1提高，則平均吸熱溫度提高，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。s325411’TT12.初壓的影響保持T1、p2不變，提高p1，將提高平均吸熱溫度，提高循環(huán)的熱效率。蒸汽比容減小，使相關(guān)設(shè)備尺寸重量減少。C乏汽的干度減小，將影響汽輪機(jī)后幾級(jí)葉片安全。15432ss1s3s3’T2’T1T3.乏氣壓力的影響保持t1、p1不變，降低p2，則對(duì)應(yīng)的飽和溫度T2（即平均放熱溫度）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。4’T2結(jié)論：提高蒸汽的初參數(shù)T1和p1，及降低蒸汽的終參數(shù)p2，可以提高郎肯循環(huán)熱效率。1.回?zé)嵫h(huán)郎肯循環(huán)效率低主要是水加熱和水蒸汽過(guò)熱過(guò)程不是定溫，熱損失大；水的預(yù)熱過(guò)程4→5溫度太低，即給水溫度太低。采用給水回?zé)?.1.4提高蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱效率的途徑抽汽量的計(jì)算由回?zé)峒訜崞髦械哪芰科胶馐剑簞t抽汽量α的大小是根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒的原則確定的。抽汽壓力存在最佳值。2.再熱循環(huán)熱效率升高乏汽干度升高，存在中間再熱最佳壓力在初溫度限制下可以采用更高的初壓力循環(huán)吸熱量：3.熱電聯(lián)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)分類：按燃料：煤氣機(jī)、汽油機(jī)和柴油機(jī)；按點(diǎn)火方式：點(diǎn)燃式和壓燃式；按沖程：四沖程和二沖程7.2活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)7.2.1活塞式內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)以四沖程柴油機(jī)為例4pv0Atmosphere341250’假設(shè)：將燃料燃燒過(guò)程簡(jiǎn)化成工質(zhì)從高溫?zé)嵩纯赡嫖鼰徇^(guò)程，把排氣過(guò)程簡(jiǎn)化成向低溫?zé)嵩纯赡娣艧徇^(guò)程；忽略噴入的油量，由于內(nèi)燃機(jī)廢氣與空氣的成分相差不大——80%為氮?dú)猓虼丝蓪⒀h(huán)工質(zhì)簡(jiǎn)化為化學(xué)成分不變、比容為常數(shù)的理想氣體——空氣；忽略實(shí)際過(guò)程的摩擦阻力及進(jìn)、排氣閥的節(jié)流損失，認(rèn)為進(jìn)、排氣推動(dòng)功相抵，0’~0和0~1重合，將開(kāi)式循環(huán)抽象為閉式循環(huán)；膨脹和壓縮過(guò)程中忽略氣體與汽缸壁之間的熱交換，簡(jiǎn)化為可逆絕熱過(guò)程。整個(gè)循環(huán)理想化為以空氣為工質(zhì)的混合加熱可逆循環(huán)，也適用于其它以氣體為工質(zhì)的熱機(jī)循環(huán)。7.2.2活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)1122334455pvTs1.混合加熱循環(huán)（薩巴德循環(huán)）sspvv1-2為定熵壓縮過(guò)程2-3為定容加熱過(guò)程3-4為定壓加熱過(guò)程4-5為定熵膨脹過(guò)程5-1為定容放熱過(guò)程吸熱量放熱量循環(huán)熱效率循環(huán)凈功混合加熱循環(huán)的計(jì)算pv12345Tsv壓縮比：升壓比：預(yù)脹比：內(nèi)燃機(jī)特性參數(shù)壓縮過(guò)程中工質(zhì)體積被壓縮的程度定容加熱過(guò)程中工質(zhì)壓力升高的程度定壓加熱工質(zhì)體積膨脹的程度pv12345Tsv結(jié)論上式表明，混合加熱循環(huán)的熱效率，隨壓縮比ε、定容升壓比λ的增大而增大，隨定壓預(yù)脹比ρ的增大而減小。p32324411vTssspp