華北電力大學(xué)北京工程熱力學(xué)課件第十一章

1、工程熱力學(xué)課件,華北電力大學(xué)（北京）動(dòng)力工程系工程熱物理教研室制作2005年5月,2,第十一章 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán),蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam power plant) ：  1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，19世紀(jì)后期  蒸汽動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展，  促使資本主義誕生。  2）

2、目前世界75%電力，國(guó)內(nèi)78%電力來(lái)自火電廠，絕  大部分來(lái)自蒸汽動(dòng)力。  3）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。  4）蒸汽是無(wú)污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。,電廠鳥(niǎo)覽圖,鍋爐,汽輪機(jī)車(chē)間圖,汽輪機(jī)高壓缸,汽輪機(jī)中壓缸,汽輪機(jī)低壓缸,9,蒸汽電廠示意圖,11,§11-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán) —郎肯循環(huán)(Rankine cycle),一.簡(jiǎn)介,,1

3、2,二.朗肯循環(huán)  1.水蒸氣的卡諾循環(huán),水蒸氣卡諾循環(huán)有可能實(shí)現(xiàn)，但：  1）溫限??；  2）膨脹末端x太小；  3）壓縮兩相物質(zhì)的困難；  所以，實(shí)際并不實(shí)行卡諾循環(huán)。,13,2.朗肯循環(huán)  a）流程圖,b）p-v，T-s及h-s圖,14,c）朗肯循環(huán)的熱效率,,?,?,?,15,若忽略水泵功，同時(shí)近似取h4?h3，則,d）耗汽率(s

4、team rate)及耗汽量  理想耗汽率(ideal steam rate) d0  —裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量,耗汽量,16,三.初參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響  1.初溫t1,or 循環(huán)1t2t3561t  =循環(huán)123561+循環(huán)11t2t21,,17,2.初壓力p1,但x2

5、下降且p太高造成強(qiáng)度問(wèn)題,,18,3.背壓p2,但受制于環(huán)境溫度，不能任意降低,同時(shí)，x2下降,,19,．例：某朗肯循環(huán)，其新汽參數(shù)為p1=10MPa、t1=300℃，h1=3430kJ/kg，乏汽壓力為p2=6kPa，乏汽焓為h2=2226kJ/kg，乏汽凝結(jié)成水后其焓為h3=150.7kJ/kg，不計(jì)水泵耗功。蒸汽流量為500t/h,煤的發(fā)熱量為25000kJ/kg,鍋爐效率為80%，求 1。畫(huà)出朗肯循環(huán)的設(shè)備簡(jiǎn)圖

6、 2。在T-s圖上畫(huà)出此朗肯循環(huán) 3。循環(huán)熱效率4 4。機(jī)組功率5 5。每天耗煤量,四.有摩阻的實(shí)際朗肯循環(huán)  1.T-s圖及h-s圖,忽略水泵功：,,21,c）裝置有效熱效率ηe,Pe—有效軸功率 ηm—機(jī)械效率,3.實(shí)際內(nèi)部耗汽率di和耗汽量Di,b）裝置內(nèi)部熱效率—internal thermal efficiency  忽

7、略水泵功：,考慮機(jī)械損失,22,§11-2 再熱循環(huán)—reheat cycle;  resuper-heating cycle,,23,再熱對(duì)循環(huán)效率的影響  忽略泵功：,其他影響：x末上 升、d0下降；但 復(fù)雜化，投資上 升。,ηt,,？,,,24,§11-3

8、 回?zé)嵫h(huán)--regenerative cycle,一.抽汽回?zé)嵫h(huán)—,,25,26,二.回?zé)嵫h(huán)計(jì)算  1.抽汽量,忽略泵功,2.回?zé)崞?regenerator)R  熵方程：,能量方程：,3.循環(huán)熱效率,,討論： a）抽汽回?zé)幡莟上升 b）抽汽級(jí)數(shù)越多ηt越高 ，若級(jí)數(shù)趨向無(wú)窮， ηt=1？,28,思考：1）抽汽回?zé)嵫h(huán),否,,2）回?zé)崞魇情g壁式，α怎么求？,3

9、）回?zé)崞髦羞^(guò)程不可逆，為什么 循環(huán)ηt上升？,例：某再熱—回?zé)嵫h(huán)，初壓p1=10MPa，初溫t1=500°c。第一次抽汽壓力pa=p1=1.5MPa，抽汽量α1kg，余下（1- α1）kg，再熱到500 °c。第二次抽汽壓力pb=0.13MPa，若最終壓力為0.005MPa，試求循環(huán)理論熱效率。,解： 查h-s圖及水和水蒸氣熱力性質(zhì)表,,忽略水泵功：,類(lèi)似：,32,§11-4 熱電合供

10、循環(huán)  —power-and-heating plant cycle,背壓式,,33,抽汽凝汽式,34,§11-5 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán),一.燃-蒸聯(lián)合循環(huán)  —combination steam turbine-gas turbine cycle,,,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之一,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之二,

11、36,37,,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之三——熱電合供,煤整體氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)(IGCC),1。 若以飽和狀態(tài)下的濕飽和蒸汽為工質(zhì)進(jìn)行一個(gè)卡諾循環(huán)，試分析對(duì)比具有相同的蒸汽初壓及乏汽壓力時(shí)，卡諾循環(huán)和朗肯循環(huán)在理論熱效率及實(shí)際可用性方面何者優(yōu)越？2 。蒸汽動(dòng)力裝置中，乏汽在冷凝器中向冷卻水放出的熱量很多。如設(shè)想直接利用壓縮機(jī)把乏汽加壓后送回鍋爐，這樣做豈不是可節(jié)省許多燃料而提高裝置的熱效率了嗎？試分析這種想法錯(cuò)在哪里？,思 考