工程热力学第十章蒸汽动力装置循环课件.ppt

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1、第十章蒸汽动力装置循环10-1简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环10-2再热循环10-3回热循环＊10-4热电合供循环＊10-5蒸汽-燃气联合循环＊10-6蒸汽动力装置循环的火用分析火电厂示意图10-1简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环1、水蒸汽的卡诺循环水蒸汽相变时，定温过程即定压过程，易于实现，且在p-v图上定温线和定熵线的斜率相差较大，所以循环净功也较大，理论上能实现卡诺循环（5678）■不采用卡诺循环的原因●放热后的终状态8点为湿饱和蒸汽，压缩两相物质难以实现。●循环只能在湿蒸汽区进行，吸热温度不能超过临界温度，循环温差较小、热效率不高。●绝热膨胀过程的终状态7点干度过小、水含量过大，不利于汽

2、轮机的安全运行。（干度不应低于0.88。）2、朗肯循环及其热效率(Rankinecycle)■流程图1锅炉汽轮机发电机给水泵冷凝器过热器2643■工作过程●4561：过冷水在锅炉中定压吸热，依次变为饱和水、干饱和蒸汽（定温过程）和过热蒸汽。●12：高温高压的过热蒸汽（新蒸汽）在汽轮机中绝热膨胀，对外作功。●23（22′）：低温低压的湿饱和蒸汽（乏汽）在冷凝器中定压放热（定温过程），变为饱和水。●34：饱和水在水泵中绝热压缩，变为过冷水，供给锅炉循环使用。说明：利用原子能、太阳能作热源时，蒸汽发生器代替锅炉，产生的新蒸汽为饱和蒸汽或稍稍过热的蒸汽■在p-v图和T-s图上的表示■朗肯循环与卡诺循环

3、的区别●乏汽在冷凝器中全部变为饱和水，压缩过程用水泵易于实现。但也多了一段水的加热过程（45），降低了平均吸热温度，对热效率不利。●水的定压吸热过程最终变为过热蒸汽，循环不再局限于湿蒸汽区，提高了平均吸热温度，对热效率有利，并且提高了乏汽的干度。■热效率●锅炉吸热量：●冷凝器放热量：●汽轮机作功：●水泵耗功：●循环净功：●热效率：水的压缩性很小，可以近似认为压缩过程中比体积保持不变，●热效率的近似计算式通常水泵耗功很小（占汽轮机作功的2%左右），可以忽略不计（即3、4点重合），3、蒸汽参数对热效率的影响■初温的影响●提高初温，可以提高平均吸热温度，提高热效率。●提高初温，可以提高乏汽的干度。●

4、初温受到材料耐热性能的限制，很少超过620℃。■初压的影响●提高初压，可以提高平均吸热温度，提高热效率。●提高初压，会产生设备的强度问题。●提高初压，乏汽的干度降低。■背压的影响●降低背压，可以降低平均放热温度，提高热效率。●降低背压，乏汽的干度降低。●背压对应的饱和温度必须高于环境温度，因此背压不能任意降低。目前为4～5kPa。●冬天的环境温度比夏天低，因此背压和对应的饱和温度可以比夏天低，热效率比夏天高。4、有摩阻的实际循环实际循环中，汽轮机中为不可逆绝热膨胀过程。■热效率●吸热量（不变）：●放热量（增大）：●循环净功（减小）：☆注意：少作的功正好等于多放出的热量，但大于作功能力损失。●热

5、效率（降低）：■汽轮机的相对内部效率实际作功与理论作功之比，一般为0.85～0.92。■耗汽率(steamrate)输出单位功量的耗汽量称为耗汽率，单位为工程上常用。●理想耗汽率：●实际耗汽率：—耗汽量，kg/s。—理想功率，kW。—实际功率，kW。解：根据、，在h-s图上定出新蒸汽状态点1，查得：。过点1作定熵线，与的定压线的交点即为乏汽状态点2。查得：。查饱和水和饱和蒸汽表，当时，，。例10-2：我国生产的300MW汽轮发电机组，其新蒸汽压力和温度分别为、，汽轮机排汽压力。若按朗肯循环运行，求：汽轮机所产生的功、水泵功、循环热效率和理论耗汽率。汽轮机产生的功：水泵功：循环净功：吸热量：热效

6、率：理论耗汽率：若忽略水泵功，解：汽轮机中为不可逆绝热膨胀，乏汽的状态点为（1）水泵功（不变）：汽轮机产生的功：循环净功：例10-3：按照上例参数，假设锅炉中的传热过程是从831.45K的热源向水传热，冷凝器中乏汽向298K的环境介质放热，且汽轮机相对内效率为0.9，试求：（1）水泵功、汽轮机产生的功和循环净功；（2）循环内部热效率和实际耗汽率；（3）各过程及循环的不可逆损失。（2）吸热量不变，热效率：实际耗汽率：（3）作功能力损失查水和水蒸汽图表，得到：新蒸汽状态点1：，乏汽状态点：，饱和水：，，a)汽轮机中的作功能力损失（不可逆绝热膨胀）b)冷凝器中的作功能力损失（温差传热）放热量：c）锅

7、炉中的作功能力损失（温差传热）水泵中为可逆绝热压缩，d）总作功能力损失或者：工质、热源和环境组成孤立系统，热量损失和作功能力损失分析：锅炉中，热量损失很小（一般在10%以内），但热源温度（831.45K）远远高于平均吸热温度（）因此作功能力损失很大，占总作功能力损失的75.71%。冷凝器中，热量损失很大，但乏汽的温度（32.88℃）非常接近于环境温度（25℃），因此作功能力损失很小，仅占总作功能力