化工热力学6.1动力循环1.ppt

化工过程能量分析 6蒸汽动力循环和制冷循环 6蒸汽动力循环和制冷循环 本章目的 介绍蒸汽动力循环和制冷循环的构成 原理及热力计算 要求 1 熟悉 掌握蒸汽动力循环和制冷循环的构成 原理及在T S图上的表示 2 熟悉 掌握循环装置的有关热力计算及气体压缩功计算的方法 步骤 3 了解热转化为功装置提高热效率的方法 措施 6蒸汽动力循环和制冷循环 4 了解热 电装置的节能原理 背压式透平和凝气式透平的使用 5 熟悉等熵膨胀和节流膨胀的原理及同异 6 了解深冷液化分离装置的方法原理 6蒸汽动力循环与制冷循环6 1蒸汽动力循环6 2制冷循环6 3气体的压缩6 4膨胀过程6 5深度冷冻循环 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 RankineCycle 6 1 2实际郎肯循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 RankineCycle 6 1 2实际郎肯循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 获得动力的能源 太阳能 风能 潮汐能 水力能 核能 燃料等 转化为电能 机械能 蒸汽动力循环装置 热能 蒸汽 机械能 电能的转变过程 化工生产中主要是综合用能 节能 降低能耗 降低成本 提高经济效益 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 郎肯循环的构成 锅炉水预热器 锅炉 蒸汽过热器 透平机 涡轮膨胀机 冷却冷凝器 水泵等 工质 水压力 高压P1 低压P2 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 1郎肯循环的基本原理 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 1 1 2 3 4 高压水 P1 等压下 自状态点1 经过软水预热器 锅炉 蒸汽过热器吸收热量 成为高温高压的过热蒸汽 状态点4 2 4 5高温高压过热蒸汽 4 进入透平机绝热可逆膨胀过程 P1 P2 对外做功WS 3 5 6乏汽在冷却冷凝器中冷凝为低压下的饱和水 6 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 5 循环过程中工质作出的净功相当于面积1234S4S11 面积56S1S45 面积1234561 6 循环过程的热效率 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 若忽略泵功作近似计算 7 汽耗率 Specificsteamconsumption 输出单位量的功所消耗的蒸汽量 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 RankineCycle 6 1 2实际郎肯循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 2实际郎肯循环 1 泵加压为熵增过程 由于泵功小 可忽略不计 2 透平机膨胀熵增过程 等熵效率表示一般0 80 0 90 3 外部机械损失 一般0 86 0 96 6 1蒸汽动力循环6 1 2实际郎肯循环 因此 考虑以上各项损失 循环过程可输出的功为 相应实际汽耗率要高些 6 1蒸汽动力循环6 1 1理想郎肯循环 RankineCycle 6 1 2实际郎肯循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 1 提高蒸汽的过热温度 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 2 提高锅炉压力 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 3 降低乏汽冷凝压力 向低温热源排放热量减少 所以热效率提高 但乏汽压力受冷却水温度的影响 如当压力为0 004246MPa时 相应冷凝温度为300C 也可采用预热锅炉给水 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 4 采用回热循环所谓回热循环 用抽出的部分蒸汽预热锅炉给水 使水的低温预热阶段在锅炉外的回热预热器中进行的循环过程 是目前采用较多的 有单级和多级回热循环 回热循环 再热循环 热 电循环等 背压式透平 乏汽压力大于0 1MPa 凝汽式透平 乏汽压力小于0 1MPa 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 4 采用回热循环 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 4 采用回热循环 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 4 采用回热循环 过程的热效率或称热利用系数 或 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 采用回热和再热相结合的循环 这是目前大型蒸汽动力循环装置采用较多的循环过程 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 设有开式回热预热器 工艺加热蒸汽冷凝液 的热 电循环过程 6 1蒸汽动力循环6 1 3提高郎肯循环热效率的措施 6 热电循环装置 热电循环装置的经济性用热量利用系数 表示 注意 这是一个笼统的概念 衡量热 电装置的经济性时 要同时提供 和 的数值 6 1蒸汽动力循环 应用举例 有一同时供给动力和热能相结合的循环装置 将10 0MPa 833K的过热蒸汽 引入透平机的高压缸中 绝热可逆膨胀至1 0MPa抽出部分干蒸汽 流量为3 0kg S 1用于工艺加热 剩余的蒸汽再过热到773K 然后在透平的低压缸中可逆绝热膨胀到0 005MPa 如果需要的动力为5000kw 试计算 所需蒸汽量 再热吸收的热量 此装置的热量利用系数 假设工艺加热器和冷却冷凝器得到的均为饱和水 分别用泵加压回锅炉 水泵的功耗忽略不计 6 1蒸汽动力循环 解 1 循环过程的T S示意图 6 1蒸汽动力循环 2 由水蒸汽性质表查各状态点的热力学函数 6 1蒸汽动力循环 状态点4 0 005MPa2 4为等熵过程 H7 2561KJ Kg 1H5 138KJ Kg 1S2 S4 7 898KJ Kg 1 K 1S7 8 394KJ Kg 1 K 1S5 0 476KJ Kg 1 K 1状态点4为低压下的湿蒸汽 根据熵平衡式 6 1蒸汽动力循环 6 1蒸汽动力循环 6 1蒸汽动力循环 6 1蒸汽动力循环 3 计算 所需蒸汽量 ykg S 1 6 1蒸汽动力循环 再热所吸收的热量 6 1蒸汽动力循环 6 1蒸汽动力循环 工艺加热器利用的热量 6 1蒸汽动力循环 6蒸汽动力循环与制冷循环6 1蒸汽动力循环6 2制冷循环6 3气体的压缩6 4膨胀过程6 5深度冷冻循环 6 1蒸汽动力循环 思考题 理想蒸汽动力循环装置主要由哪几个单元设备组成 试在H S图和P H图上表示出郎肯循环过程 降低乏汽压力可提高循环过程的热效率 但要注意什麽问题 热 电循环装置为什麽多采用回热 再热相结合 并使用抽凝式透平机 6 1蒸汽动力循环 作业 6 1一郎肯循环蒸汽动力装置 锅炉供给2 45MPa4300C的过热蒸汽 流量为25200Kg h 1 乏汽压力为0 0135MPa 冷却水温度为210C 假设透