工程熱力學(xué)第11章第一部分

第11章

蒸汽動力循環(huán)VaporPowerCycles第11章蒸汽動力循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點工質(zhì)：氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動力循環(huán)：以獲得功為目的

四個主要裝置：

鍋爐

汽輪機

凝汽器

給水泵§11-1

郎肯循環(huán)RankineCycle水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)

鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：1

2汽輪機s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱1342pv郎肯循環(huán)pv圖1

2汽輪機s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱4321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs圖1

2汽輪機s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計算

汽輪機作功：凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：鍋爐中的定壓吸熱量：hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

工程上常用汽耗率,反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸汽耗率：蒸汽動力裝置每輸出1kW.h

功量所消耗的蒸汽量kg汽耗率(SteamRate)的概念的單位是kJ/kg1kW=1

kJ/s郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較sT64211098753

q2相同；

q1卡諾>

q1朗肯

卡諾>

朗肯；

等溫吸熱4’1難實現(xiàn)

11點x太小,不利于汽機強度；

12-9兩相區(qū)難壓縮；

wnet卡諾小

卡諾<

朗肯；

wnet卡諾<wnet

朗肯1112對比同溫限1234’對比5678對比9-10-11-12sp1t1p2654321如何提高郎肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？THowcanweincreasetheefficiencyoftheRankinecyclesT654321蒸汽初壓對郎肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1優(yōu)點：

，汽輪機出口尺寸小缺點：

對強度要求高

不利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88sT654321蒸汽初溫對郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：

，有利于汽機安全。缺點：

對耐熱及強度要求高，目前初溫一般在550℃左右汽機出口尺寸大p1,p2不變，t1sT654321乏汽壓力對郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：

缺點：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機組p2為0.0035~0.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為27~33℃

，已接近事實上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高p1,t1不變，p2國產(chǎn)鍋爐、汽輪機發(fā)電機組的初參數(shù)簡表§11-2

實際蒸汽動力循環(huán)分析sT5322’4’1’’1’14非理想因素：給水泵不可逆(34’)汽機不可逆(12’)汽機汽門節(jié)流(1’

1

)

蒸汽管道摩擦降壓，散熱(1’’1’)

實際蒸汽動力循環(huán)分析方法熱一律：熱效率分析法熱二律：熵分析法

Ex分析法√√實際蒸汽動力循環(huán)熱效率法sT5322’4’1’’1’14忽略泵功可逆循環(huán)效率汽機相對內(nèi)效率管道和節(jié)流，管道效率鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率整個實際蒸汽動力循環(huán)熱效率sT5322’4’1’’1’14整個電廠熱效率sT5322’4’1’’1’14機械效率電機效率實際蒸汽動力裝置的Ex分析法對于穩(wěn)定流動進(jìn)入設(shè)備的Ex總和離開設(shè)備的Ex總和Ex損失之和焓Ex鍋爐的Ex分析sT5322’4’1’’1’14排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣鍋爐的Ex分析（燃燒）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣空氣燃料設(shè)燃料完全是Ex（1）燃燒，煙氣熱量以環(huán)境為基準(zhǔn)平均燃燒溫度鍋爐的Ex分析（散熱）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣（2）排煙，渣，散熱后，可傳給水的ex鍋爐的Ex分析（傳熱）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣（3）傳熱，水的溫度遠(yuǎn)比燃?xì)獾?，溫差傳熱水得到的ex管道和汽機主汽門節(jié)流的Ex分析sT5322’4’1’’1’141’’1管道和汽機主汽門節(jié)流的Ex分析1’’1汽機入口ex管道和主汽門的ex損失汽輪機的Ex分析sT5322’4’1’’1’1412’wnet’絕熱汽輪機的Ex分析汽輪機最大可能作功汽輪機的ex損失12’wnet’汽輪機實際輸出功冷凝器的Ex分析sT5322’4’1’’1’1432’冷凝器的ex損失兩種分析方法的比較鍋爐qB/qf=10%

B/ex,qf=56.7%(燃燒14.1%排煙及散熱

8.6%傳熱34%)管道

qtu/qf=

0.6%

tu/ex,qf=

0.5%汽輪機qt/qf=

0

t/ex,qf=

5.6%凝汽器qc/qf=

55.7%

c/ex,qf=3.5%

Ex經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法熱效率法Ex分析法Ex損失的表示sT5322’4’1’’1’14T0提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)IGCCPFBC-CC…...ReheatRegenerativeCogenerationTs65431b§11-3蒸汽再熱循環(huán)(reheat)Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的熱效率

再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率

與再熱壓力有關(guān)

x2降低,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用一次再熱可使熱效率提高2％～3.5％。蒸汽再熱循環(huán)的實踐

再熱壓力

pb=pa

0.2~0.3p1

p1<10MPa，一般不采用再熱

我國常見機組，10、12.5、20、30萬機組，p1>13.5MPa，一次再熱

超臨界機組，t1>600℃，p1>25MPa，

二次再熱Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的定量計算吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：§11-4蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回?zé)崞鞒槠淠o水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)酕eedwaterheaterOpenFeedwaterheaterClosedFeedwaterheater蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)(1-

)kg

kg65as43211kgTa

kg4(1-