第十一章 蒸汽动力循环装置.ppt

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1、第十一章蒸汽动力循环装置主要内容1掌握蒸汽动力循环的基本形式——朗肯循环的组成；2掌握工质的初、终参数对循环效率是如何影响的。3理解中间再热的朗肯循环、给水回热加热循环、热电联产循环，最后是燃气—蒸汽联合循环等。4掌握回热循环热效率的计算过程。11-1简单蒸汽动力装置循环——朗肯循环一、工质为水蒸气的卡诺循环在采用气体作工质的循环中，因定温加热和放热难于进行，而且气体的定温线和绝热线在p-υ图上的斜率相差不多，以致卡诺循环所作的功并不大，故在实际上难于采用。在采用蒸汽作工质时，由于水的汽化和蒸汽的凝结，当压力不变时温度也不变，因而

2、定温加热和放热过程能够实现。更因这时定温过程亦即定压过程，在p-υ图上其与绝热线之间的斜率相差亦大，故所作的功也较大。所以，以蒸汽为工质时原则上可以采用卡诺循环。实际蒸汽动力装置中不采用卡诺循环，其原因是：1、在压缩机中绝热压缩过程8-5难于实现，因状态8是水和蒸汽的混合物，压缩过程中压缩机工作不稳定，同时状态8的比体积比水的比体积大得多，需用比水泵大得多的压缩机；2、循环局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高；3、膨胀末期，湿蒸汽干度过小，不利于动力机安全。实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为其基础。

3、二、朗肯循环及其热效率新蒸汽可逆绝热膨胀作出的技术功为wt=h1-h2=p-υ图上面积e12fe在冷凝器中向冷却水放出的热量为q2=h2-h3=T-s图上面积m32nm给水泵消耗的功为Wp=h4-h3=p-υ图上面积e43fe新蒸汽从热源吸热量为q1=h1-h4=T-s图上面积m4561nm循环净功为wnet=wt-wp=(h1-h2)-(h4-h3)=p-υ图上面积1234561循环净热量为qnet=q1-q2=(h1-h4)-(h2-h3)=(h1-h2)-(h4-h3)所以循环热效率为ηt=wnet/q1=（ql-q2）/q

4、l=wt-wp/q1=[(h1-h2)-(h4-h3)]/(h1-h4)忽略泵功可简化为：三、蒸汽参数对热效率的影响1．初温t1对热效率的影响在相同的初压及背压下，提高新蒸汽的温度可使热效率增大。2．初压p1对热效率的影响在相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大。当初压提高时，循环的平均温差增大，所以循环的热效率提高。3．背压p2对热效率的影响在相同的p1、t1下降低背压p2能使热效率提高，这是由于循环温差加大的缘故。四、有摩阻的实际循环实际所作的技术功为wt,act=h1-h2act=(h1-h2)-(h2act-h2)汽

5、轮机内蒸汽实际作功wt,act与理论功wt的比值叫做汽轮机的相对内效率，简称汽轮机效率，以ηT表示，即(11-4)这样h2act=h2+(1-ηT)(hl-h2)=h2+(1-ηT)Δh0(11-5)近代大功率汽轮机的ηT在0.85～0.92之间。每千克蒸汽在实际工作循环中作出的循环净功叫做实际循环内部功，用wnet,act表示，wnet,act=wt,act-wp,act。忽略水泵功wnet,act≈wt,act=h1-h2则循环内部热效率ηi——蒸汽在实际循环中所作的循环净功与循环中热源所供给的热量的比值为(11-6)若再考虑

6、轴承等处的机械损失，则汽轮机输出的有效功，即轴功为ws=ηmwt,act→ws=ηmηTwt(11-7)或用轴功率表示：Ps=ηmηTP0=ηmηTD(h1-h2)(11-7a)耗汽率用d表示，则理想耗汽率d0为d0=D/P0=1/(h1-h2)(11-8)若以实际内部功率pi为基准，则内部功耗汽率为(11-8a)若考虑有效功，则有效功耗汽率(11-8b)11-2再热循环新汽膨胀到某一中间压力后撤出汽轮机，导入锅炉中，使之再加热，然后再导入汽轮机继续膨胀到背压p2。这样的循环叫做再热循环。循环所作的功(忽略水泵功)为wnet=(h

7、1-hb)+(h0-h2)加入的热量为q1=(h1-h2`)+(ha-hb)一般地，中间压力在(20％～30％)p1范围内时对提高ηt的作用最大。11-3回热循环一、抽汽回热从概括性卡诺循环及定压加热燃气轮机装置循环可以知道，回热就是把本来要放给冷源的热量利用来加热工质，以减少工质从热源的吸热量。目前工程上采用的回热方式是从汽轮机的适当部位抽出尚未完全膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽，去加热低温凝结水，已达到回热的目的。这种循环称为抽汽回热循环。二、回热循环计算首先要确定抽汽量α1，它可以从回热器的热平衡方程式及质量守恒式确定。

8、图11-12是混合式回热器的示意图，其热平衡方程为(1-α1)(h01`-h4)=α1(h01-h01`)若忽略水泵功，则h4=h2`，可得α1=(h01`-h2`)/(h01-h2`)(11-10)循环净功为wnet=(h1-h01)+(1-α1