工程热力学课件.ppt

工程热力学课件,华北电力大学（北京） 动力工程系 工程热物理教研室制作 2005年5月,2,第十一章 蒸汽动力装置循环,蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant) ： 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。,电厂鸟览图,锅炉,汽轮机车间图,汽轮机高压缸,汽轮机中压缸,汽轮机低压缸,9,蒸汽电厂示意图,11,11-1 简单蒸汽动力装置循环 郎肯循环(Rankine cycle),一.简介,12,二.朗肯循环 1.水蒸气的卡诺循环,水蒸气卡诺循环有可能实现，但： 1）温限小； 2）膨胀末端x太小； 3）压缩两相物质的困难； 所以，实际并不实行卡诺循环。,13,2.朗肯循环 a）流程图,b）p-v，T-s及h-s图,14,c）朗肯循环的热效率,?,?,?,15,若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则,d）耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量,耗汽量,16,三.初参数对朗肯循环热效率的影响 1.初温t1,or 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21,17,2.初压力p1,但x2下降且p太高造成强度问题,18,3.背压p2,但受制于环境温度，不能任意降低,同时，x2下降,19,例：某朗肯循环，其新汽参数为p1=10MPa、t1=300，h1=3430kJ/kg，乏汽压力为p2=6kPa，乏汽焓为h2=2226kJ/kg，乏汽凝结成水后其焓为h3=150.7kJ/kg，不计水泵耗功。蒸汽流量为500t/h,煤的发热量为25000kJ/kg,锅炉效率为80%，求 1。画出朗肯循环的设备简图 2。在T-s图上画出此朗肯循环 3。循环热效率 4 4。机组功率 5 5。每天耗煤量,四.有摩阻的实际朗肯循环 1.T-s图及h-s图,忽略水泵功：,21,c）装置有效热效率e,Pe有效轴功率 m机械效率,3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di,b）装置内部热效率internal thermal efficiency 忽略水泵功：,考虑机械损失,22,11-2 再热循环reheat cycle; resuper-heating cycle,23,再热对循环效率的影响 忽略泵功：,其他影响：x末上 升、d0下降；但 复杂化，投资上 升。,t,？,24,11-3 回热循环-regenerative cycle,一.抽汽回热循环,25,26,二.回热循环计算 1.抽汽量,忽略泵功,2.回热器(regenerator)R 熵方程：,能量方程：,3.循环热效率,讨论： a）抽汽回热t上升 b）抽汽级数越多t越高 ，若级数趋向无穷， t=1？,28,思考：1）抽汽回热循环,否,2）回热器是间壁式，怎么求？,3）回热器中过程不可逆，为什么 循环t上升？,例：某再热回热循环，初压p1=10MPa，初温t1=500c。第一次抽汽压力pa=p1=1.5MPa，抽汽量1kg，余下（1- 1）kg，再热到500 c。第二次抽汽压力pb=0.13MPa，若最终压力为0.005MPa，试求循环理论热效率。,解： 查h-s图及水和水蒸气热力性质表,忽略水泵功：,类似：,32,11-4 热电合供循环 power-and-heating plant cycle,背压式,33,抽汽凝汽式,34,11-5 燃气-蒸汽联合循环,一.燃-蒸联合循环 combination steam turbine-gas turbine cycle,燃气-蒸汽联合循环型式之一,燃气-蒸汽联合循环型式之二,36,37,燃气-蒸汽联合循环型式之三热电合供,煤整体气化蒸汽燃气联合循环(IGCC),1。 若以饱和状态下的湿饱和蒸汽为工质进行一个卡诺循环，试分析对比具有相同的蒸汽初压及乏汽压力时，卡诺循环和朗肯循环在理论热效率及实际可用性方面何者优越？ 2 。蒸汽动力装置中，乏汽在冷凝器中向冷却水放出的热量很多。如设想直接利用压缩机把乏汽加压后送回锅炉，这样做岂不是可节省许多燃料而提高装置的热效率了吗？试分析这种想法错在哪里？,思 考 题,3 。蒸汽动力装置再热循环选择适当的再热压力后具有比朗肯循环高的热效率，试说明其实质所在。 4 。蒸汽动力装置回热循环具有比朗肯循环高的热效率，试说明其实