蒸汽动力装置循环刘英光

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1、第十章蒸汽动力装置循环Vaporpowercycles蒸汽及蒸汽动力装置(steampowerplant)1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展，促使资本主义诞生。2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝大部分来自蒸汽动力。3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。10-1简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环一、概述适应于“朗肯循环”的蒸汽动力装置示意图和T-S图。为什么实际的蒸汽动力装置中不采用“卡诺循环”注意：1)8-5为压缩过程，但点8处于湿饱和蒸汽区，其工质状态是

2、汽水混合物，这就要求一个很大的压缩机，且亦造成压缩机工作不稳定；2)点7为6-7膨胀过程的末期，湿蒸汽干度过小，即含水过多，不利于动力机的安全；3)循环局限于饱和区，其上限温度受制于临界温度，故即使实现了卡诺循环，其效率也不高。(所以………)“朗肯循环”和“卡诺循环”的主要不同点二、朗肯循环的热效率若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则耗汽率(steamrate)及耗汽量理想耗汽率(idealsteamrate)d0—装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量耗汽量三、蒸汽参数对“朗肯循环”热效率的影响（1）初温好处：1.循环效率提高；2.终态干度增大(可提高汽轮机

3、相对内效率、减少末级叶片腐蚀)。不利：提高新蒸汽温度受材料的耐热性能的限制。结论：在初压和背压不变的情况下：新蒸汽温度提高，循环热效率提高。原因：初温提高到，增加了循环的高温加热段1-1a，使得平均吸热温度由增加到，循环温差增大，效率提高。2、初压对“朗肯循环”热效率的影响结论：在初温和背压不变的情况下：新蒸汽压力循环热效率原因：初压提高，使得平均温度由增加到，循环温差增大，效率提高。好处：循环效率提高。不利：1.提高新蒸汽初压，材料的强度要受到考验；2.引起乏汽干度的迅速下降，(汽轮机内效率降低；增加汽轮机末级叶片的侵蚀；易引起汽轮机的危险震动；缩短使用

4、寿命)3.背压对“朗肯循环”热效率的影响结论：在初温和初压不变的情况下：原因：背压降低，循环温差增大，所以效率提高。好处：循环效率提高。不利：1.降低P2，意味着冷凝器内饱和温度T2降低，而T2要高于外界环境温度，故T2降低受环境温度的限制。2.引起乏汽干度的迅速下降。(汽轮机内效率降低；增加汽轮机末级叶片的侵蚀；易引起汽轮机的危险震动；缩短使用寿命)降低背压P2循环热效率朗肯循环中离开锅炉进入蒸汽轮机的蒸气是4MPa、400℃，冷凝器内压力为10kPa。试确定循环热效率。分析：为确定热效率，需计算水泵耗功、汽轮机作功和锅炉内蒸汽吸热量。分别依次取这些设备

5、为控制体积，蒸汽作稳态流动，且可忽略动能和位能变化。解：控制体积:水泵。进入状态:p2，饱和液；出口状态:p4。水泵据第一定律锅炉控制体积:锅炉。进入状态:p4，h4已知；状态确定。出口状态:状态1确定。由第一定律代入已得数据控制体积:蒸汽轮机。进入状态:p1、T1已知；状态确定出口状态:p2已知。蒸汽轮机据第一定律据第二定律代入由蒸汽表查取的数据：循环净功也可从冷凝器中乏汽放热量qL确定。15四、有摩阻的实际朗肯循环1.T-s图及h-s图汽轮机做功：汽轮机中的不可逆过程理想情况：实际情况：2.不可逆性衡量a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）近

6、代大功率汽轮机ηT在0.85-0.92左右。设计中，选定ηT按（h1–h2—理想绝热焓降（idealenthalpydrop;isentropicenthalpydrop）h2act的确定方法：运行中，测出p2及x2，按hx=x2h″+(1-x2)h′17c）汽轮机轴功ws，轴功率Ps：ηm—机械效率3.实际内部耗汽率di和耗汽量Dib）装置内部热效率（internalthermalefficiency）忽略水泵功：考虑机械损失实际内部功率例我国生产的30万kW汽轮发电机组，其新蒸气压力和温度分别为p1=17MPa、t1=550℃，汽轮机排汽压力p2=5k

7、Pa。若按朗肯循环运行，求：(1)汽轮机所产生的功；(2)水泵功；(3)循环热效率和理论耗汽率。解：h1=3426kJ/kgh2=1963.5kJ/kg查饱和水和饱和水蒸气表p=5kPa，v′=0.0010053m3/kg、h′=137.22kJ/kg。查h-s图若略去水泵功，则二、“再热循环”的定义新汽膨胀到某一中间压力后撤出汽轮机，倒入锅炉中的再热器R，使之再加热，然后再导入汽轮机继续膨胀到背压P2，该循环称为再热循环。10-2再热循环（reheatcycle）三、再热对循环效率的影响忽略泵功：ηt？四、如何确定中间压力，保证再热循环的效率提高？再热循

8、环的目：一是提高汽轮机排汽的干度，二是增加工质的焓降和提高循环效率