《蒸汽动力装置循环》PPT课件

工程热力学与传热学,工程热力学第六章动力装置循环,第六章动力装置循环,内容要求掌握蒸汽动力装置的理想循环朗肯循环；掌握再热循环，回热循环；了解活塞式内燃机循环；了解燃气轮机装置的理想循环。,热能动力装置（热力发动机）：将热能转变为机械能的设备。,动力循环：,蒸汽动力循环气体动力循环,比较,水蒸气,燃料燃烧后的燃气,锅炉,汽缸,廉价燃料,汽油，柴油，煤气,然后：分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位，大小，原因，及改进措施。,方法和步骤：,首先：把实际问题抽象为可逆理论循环；分析找出热效率及提高该循环热效率的可能措施，以指导实际循环的改善。,分析动力循环的目的：在热力学基本定律的基础上分析动力循环能量转换的经济性，寻求提高经济性的方法和途径。,61蒸汽动力装置循环,6-1-1蒸汽动力装置的理想循环朗肯循环,1.组成：水泵，锅炉，汽轮机和冷凝器等四个主要设备。,2.工作过程：,（4）水在给水泵中的可逆绝热压缩过程,4点5点6点1点：未饱和水饱和水干饱和蒸汽过热蒸汽,（2）过热水蒸气在汽轮机中可逆绝热膨胀过程,1点2点：过热蒸汽湿蒸汽,（3）蒸汽在冷凝器中定压定温放热过程,2点3点：湿蒸汽饱和水,3点4点：饱和水未饱和水,（1）水在锅炉中的可逆定压加热过程,3.p-v图,T-s图表示,6-1-2朗肯循环的净功和热效率,（1）汽轮机：新蒸汽在汽轮机可逆绝热膨胀作功,（2）冷凝器：乏汽在冷凝器中向冷却水放热,（3）水泵：凝结水流经水泵，水泵消耗功量,1.朗肯循环的净功,1kg工质,循环净功：,循环净热：,（4）锅炉：未饱和水在锅炉中定压吸热,2.朗肯循环的热效率,wp,3-4=h4-h3=0,h4=h3,6-1-3蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响,吸热平均温度放热平均温度,1.蒸汽初温T1的影响：,（1）保持p1,p2不变，提高初温T1T1；,（2）朗肯循环的平均吸热温度增加，平均放热温度不变，热效率增大；,（3）干度增大，有利于汽轮机安全工作；,（4）锅炉过热器，汽轮机的高压部分，金属耐热及强度要求高。（t1最高550C）,2.蒸汽初压p1的影响,（1）保持T1，p2不变，提高初压p1p1；,（2）可提高平均吸热温度，若平均放热温度不变，热效率提高；,（3）干度降低，说明乏汽中水分增加，将会冲击和侵蚀汽轮机最后几级叶片，影响寿命并使汽轮机摩擦加大。要求干度：0.860.88,3.乏汽压力p2的影响,（1）保持p1,T1不变，降低p2p2;,（2）吸热平均温度变化较小，放热平均温度降低，热效率增大；,（3）p2降低受冷凝器冷却介质温度的影响，不能任意降低。,一般:P2最低0.0035-0.005MPa相应的饱和温度27-33,在不同初，终参数下朗肯循环的热效率,P2=0.05bar,t1=435C时,P1=35bar,P2=0.05bar时,P1=35bar,t1=435C时,改变蒸汽参数：尽可能提高蒸汽的初压和初温，并降低乏汽压力。,改进朗肯循环：如：再热循环，回热循环，热电联供循环等。,6-1-4再热循环,再热循环的目的：,在初温不允许继续提高的情况下，为了提高初压，以提高循环热效率，且不使汽轮机排汽干度过低，在朗肯循环基础上引入蒸汽中间再过热方法。,1.一次再热循环装置的系统图及T-s图,2.朗肯循环和一次再热循环Ts图比较,3.再热对热效率的影响及中间压力,（1）再热对热效率的影响,一次再热吸收的总热量：,对外放热：,热效率：,中间最佳压力应能够同时提高排汽干度和循环热效率。,（2）中间再热压力,分析再热压力过高或过低对循环的影响。,根据已有的设计和运行经验，pm一般为初压p1的20%30%。通常一次再热可使热效率提高2%3.5%。,4.一次再热循环热经济性分析：,1.采用蒸汽中间再热后，汽轮机的排汽干度提高，使汽轮机低压缸的蒸汽温度保持在允许温度内，减轻湿蒸汽对冲击和侵蚀，增加了汽轮机工作的安全性。,2.在相同参数范围内，再热循环的有用功和热效率均高于朗肯循环的结果，即再热循环的热经济性高于朗肯循环。,3.目前，高参数大功率汽轮发电机组的再热级数一般小于2级。,初压低于10Mpa时，一般不采用再热循环；初压在13Mpa临界压力以下时，采用一级再热；超临界参数时，采用两级再热。,1.某蒸汽动力装置采用一次再热循环，汽轮机入口压力为17MPa，温度为540C，膨胀到4MPa时进行再热，再热器出口温度为540C，排汽压力为0.008MPa，试确定乏气干度和循环热效率，并与相同初，终状态参数的朗肯循环进行比较。,例题,例题,在朗肯循环中，蒸汽进入汽轮机的压力P1=13.5MPa,初温度t1=550C，乏气压力为0.004MPa，求循环净功，加热量、热效率、汽耗率蒸汽动力装置输出k.h(3600kJ)功量所消耗的蒸汽量及汽轮机出口干度。,例题,.与上题相同，蒸汽进入汽轮机的压力P1=13.5MPa,初温度t1=550C，乏气压力为0.004MPa当蒸汽在汽轮机中膨胀至MPa时，再加热到t1,形成一次热循环。求循环净功，加热量、热效率、汽耗率及汽轮机出口干度。,6-1-5回热循环,1.回热循环的目的,减少冷源损失，提高给水温度，提高朗肯循环的吸热平均温度，从而提高热效率。,回热：将在汽轮机中做了部分功的蒸汽从汽轮机中抽出来，用以加热进入锅炉前的给水，这样不仅避免抽汽的冷源损失，锅炉的给水温度也同时提高。,2.回热装置系统图及T-s图,3.抽汽量及热效率,（1）抽汽量,不考虑回热加热器中的散热损失，kg抽汽放出的热量=（1-）kg凝结水吸收的热量。,热平衡方程：,抽汽量,（2）热效率,吸收热量：,放出热量：,热效率：,工质在汽轮机中作功：,4.回热循环的分析：,（1）回热循环热效率高于同参数朗肯循环