热力循环级PPT课件

1、哈尔滨第三发电厂哈尔滨第三发电厂第1页/共57页火电厂系统图火电厂系统图第2页/共57页蒸汽动力循环系统的简化蒸汽动力循环系统的简化四个主要设备： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1234动画演示第3页/共57页6.1 蒸汽卡诺循环1、理论上可以实现2、实际中无法采用原因：（1）受临界温度限制， T1不高，故并不高sT4231T1T2Tc（2）3-4：压缩汽水混合物困难。（3）2点：湿度太大，侵蚀汽轮机叶片。第4页/共57页6.2 朗肯循环锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1234将卡诺循环的2 2个定温过程改为定压过程：4321Ts56一、工作原理过热器6第5页/共57页二

2、、朗肯循环热效率汽轮机作功：2121 ,hhws凝汽器定压放热量：322hhq水泵绝热压缩耗功：3443 ,hhws锅炉中吸热量：411hhq,1 2,3 4nett11sswwwqq一般很小，占0.81%，忽略泵功 1213thhhh4321Ts56q1q2w3-4w1-2第6页/共57页用平均吸、放热温度表示的朗肯循环热效率3(4)21Ts56q1q2w1211qqqqwt121qq121TT121TT第7页/共57页 1 1、蒸汽初压的影响t1 , p2不变，p1不利之处： 对强度要求高x2 : 不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.85 0.88 1 6 5 4 2sT64321T

3、1好处： ，汽机出口尺寸1Tt2v121TTt第8页/共57页2 2、蒸汽初温的影响 1 2p1 , p2不变，t1sT654312好处： ：有利于汽机安全1Tt2x121TTt不利之处： 对耐热及强度要求高，目前最高初温：550v2 ：汽机出口尺寸第9页/共57页3 3、乏汽压力（背压）的影响影响： 2Tt限制：环境温度现在大型机组的p2为0.0035 0.005MPa，相应的ts 为27 33 ，已达最低限度。p1 , t1不变，p2sT654312 2 4 3第10页/共57页四、实际循环1、实际循环：实际蒸汽动力循环中，各过程都是不可逆的，以汽轮机为例：sT6543212actsh2p

4、12act1p2 h0 h2act第11页/共57页2、实际循环的热效率sh2p12act1p2 h0 hact(1) 相对内效率：0hhactT理论功实际功(2) 循环内效率：tTTactiqhqh101第12页/共57页3、其它性能参数轴承摩擦损失，用机械效率 m表示，则汽轮机输出的有效功（轴功）：0hhwmTactms有效功率： ，D为蒸汽耗量0hDPmTs理想输出轴功率：00hDP理想耗汽率：0001hPDd有效功耗汽率：mTsedPDd0第13页/共57页例1例1 我国300MW汽轮发电机组：新蒸汽p1=17MPa，t1=550，汽轮机背压p2=5kPa。求：汽轮机wT、给水泵 wP

5、、循环热效率t、和理论耗汽率d0（1）按朗肯循环，（2）实际循环，汽轮机相对内效率为0.9。解 思路：（1）在h-s图上，画出汽轮机过程线；（2）确定各设备进出口状态，利用图表查出所需参数，本题：h第14页/共57页sh2p12act1p2 h0 h2act4321Ts进口p1, t1，查出h1; 出口：从1点做垂线交p2于2点，查出h2，x2实际出口：沿p2线往上量取 h =(1-0.9) h0 找到2act点，查出h2act汽轮机：水泵：进口3：饱和水， p2饱和水和h3和s3 出口4：过冷水，p4=p1和s3查出h4第15页/共57页（1）按朗肯循环sh2p12act1p2 h0 h2a

6、ct汽轮机：wT =h1-h2=1448 kJ/kg给水泵：wP =h4-h3=17.1 kJ/kg水在锅炉中吸热：q1= h1-h4 =3271.2 kJ/kg循环热效率：t =wnet /q1=(h1-h2- wP) /q1=0.442理论耗汽率：d0 =1/(h1-h2)=6.8410-7 kg/J第16页/共57页（2）按实际循环汽轮机相对内效率为0.9:计算同上，只要把 h2换成h2act即可。讨论：若忽略水泵功：t =wnet /q1=(h1-h2) /q1=0.445，误差很小。sh2p12act1p2 h0 h2act第17页/共57页1 1、提高P P1 1可以提高热效率，但

7、x2下降对汽轮机不利，限制了P P1 1的提高；2 2、定压吸、放热的传热温差大，导致朗肯循环的热效率不高。第18页/共57页Ts65431ba21234再热ba1、蒸汽再热循环(reheat)第19页/共57页再热再热循环汽轮机循环汽轮机第20页/共57页吸热量： 114abqhhhh放热量：223qhh净功（忽略泵功）： net12bawhhhh热效率：net12t,RH114()()()()baabwhhhhqhhhh结果：（1）再热使 t 提高；（2）x2Ts6531b2a第21页/共57页说明： 选择合适的再热压力，一次中间再热可使热效率提高25 排汽干度x2提高，为提高初压创造了条

8、件 再热压力 pb=pa 0.20.3p1 我国100300MW机组： p113.5MPa，采用一次再热。超临界机组， t1600，p125MPa，采用二次再热 p1缺点回热级数小型火力发电厂：13级中大型火力电厂：48级第27页/共57页6.4 6.4 热电联供循环HLQQ 冷凝器中Q QL L得以利用； 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高, ,大于大气压； 热电循环效率 = = 循环热效率+ +提供热用户的热量/ /输入的总热量：QLQH锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1234热用户载热剂WS（1 1）背压式汽轮机热电联供循环第28页/共57页（2 2）抽气式汽轮机热电联供循环）抽气

9、式汽轮机热电联供循环shHHHHHwHHQHHQ32212671)1 (n特点：n工质部分供热，部分作功n供热量与乏汽无关1冷凝器汽轮机热用户锅炉水泵水泵加热器345672(1-)kgQHWsQhHhsQQw z能量利用系数: :(热电循环效率)第29页/共57页思考题：思考题：14 题题习习 题：题：1、5题题P176：第30页/共57页一、引言1、逆向卡诺循环（1）制冷（要）制冷（要q2）222C1202qqTwqqTT制冷系数：制冷系数：（2）热泵（要）热泵（要q1）供热系数：供热系数：111C1210qqTwqqTTT0环境环境T2冷库冷库q1q2wTsT2T0第31页/共57页2、C

10、OP与EERT0环境环境T2冷库冷库q1q2w1、在额定工况下进行制冷运行时：2、在额定工况下进行热泵制热运行时：W/WEER2有效输入功率qEER (energy efficiency ratio )对于空气调节器：COP (Coefficient of performance)注：有效输入功率包括：压缩机、风扇、泵、控制和安全装置等的输入功率总和。能效比 (EER)： 性能系数 (COP)：W/WCOP1有效输入功率q第32页/共57页3 3、制冷能力、冷吨、匹、制冷能力、冷吨、匹1、制冷量：制冷设备单位时间内从冷库取走的热量 。表示设备制冷能力的大小。单位：W（kW, kJ/s）2、冷吨

11、（RT）：1吨 0 饱和水在24小时内被冷冻成0的冰所需冷量。商业上，大型机组水的凝结（熔化）热: r =334 kJ/kg1 RT = 3.86 kJ/s1 US RT=3.517 kJ/s （1 美吨=2000 磅=0.9072 吨）第33页/共57页3、匹（HP）匹: 空调商家的惯用、非法单位“匹”指的是电器消耗功率：1匹=1马力=735W，并不指制冷量空调输入1匹电功率产生的制冷量为： 735WEER日本规定最小EER为3.4， 1匹=735 3.4=2499W举例：KFR-23GW ：制冷量2300W， 小1匹KFR-25GW ：制冷量2500W， 1匹KFR-35GW ：制冷量35

12、00W， 1.5匹制冷量在4800-5100W之间，均约为2匹制冷量在5800-6200W之间，均约为2.5匹制冷量在6800-7200W之间，均约为3匹第34页/共57页4、制冷循环种类、制冷循环种类 空气压缩制冷空气压缩制冷 压缩制冷压缩制冷 蒸汽压缩制冷蒸汽压缩制冷 吸收式制冷吸收式制冷制冷循环制冷循环 吸附式制冷吸附式制冷 蒸汽喷射制冷蒸汽喷射制冷 半导体制冷半导体制冷 热声制冷热声制冷第35页/共57页二、二、空气压缩制冷循环空气压缩制冷循环冷却水膨胀机压缩机冷藏室冷却器3214工质：空气12：绝热压缩：p，T理想化处理：理气； 定化热; 可逆23：等压冷却 向环境放热，T34：绝热

13、膨胀 T T1 （冷库）41：等压吸热 T T1第36页/共57页P-v图和图和T-s图图1 2 绝热压缩2 3 等压冷却3 4 绝热膨胀4 1 等压吸热 pv3214TsT2T01234逆勃雷登循环第37页/共57页2212p14p23p142314COP()()()11qqwqqc TTc TTc TTTTTT制冷系数制冷系数Ts1234113322114432223214141111kkkkpTTpTppTTTTTTTTTTTTT1122111111kkkkTpTp第38页/共57页空气压缩制冷循环特点空气压缩制冷循环特点 优点：工质无毒，无味，不怕泄漏。 缺点：1. 无法实现定T ，

14、C2. q2=cp(T1-T4)，空气cp很小， (T1-T4)不能太大， q2 很小。 若(T1-T4)3. 活塞式流量m小，制冷量Q2=m q2小第39页/共57页三、蒸汽压缩制冷循环三、蒸汽压缩制冷循环冷却水冷却水膨胀机膨胀机压缩机压缩机冷藏室冷藏室冷却器冷却器3214动画演示第40页/共57页蒸汽压缩制冷循环的工质蒸汽压缩制冷循环的工质一般用低沸点工质，如氟利昂、氨等。问题：能否用水做工质？工质 沸点(1atm)水100R22- 40.8 R134a氨(R17)- 26.1 - 33.5 制冷剂第41页/共57页蒸汽压缩制冷循环的计算蒸汽压缩制冷循环的计算Ts12345蒸发器中吸热量：

15、 21514qhhhh冷凝器中放热量： 124qhh制冷系数：21414212241421()()qhhhhqqqhhhhhhw两个等压，热与功均与焓有关 lgp -h图第42页/共57页lgp-h图及计算图及计算Ts12345lnph123452q1qw21514qhhhh124qhh21421qhhwhh第43页/共57页过冷措施过冷措施Ts12345lgph12345215qhh21421qhhwhh5421whh不变45124qhh工程上常用第44页/共57页四、热泵四、热泵2qw制冷系数制热系数11qw12qqwwwq2q1wT2T0制冷q2q1wT0T1热泵第45页/共57页热泵热

16、泵lnlnp p- -h h图及计算图及计算Ts12345lgph123452q1qw21514qhhhh124qhh12421qhhwhh第46页/共57页主要供暖方式主要供暖方式热用户热用户燃煤、燃气燃煤、燃气锅炉锅炉集中供热集中供热直接电采暖直接电采暖（蓄热锅炉、（蓄热锅炉、地板辐射、地板辐射、电热膜）电热膜）热泵（空气热泵（空气源、水源）源、水源）第47页/共57页不同供热方式能量利用系数能量利用系数电电100%电厂电厂发电发电33%损失损失67%房间房间33%热能热能100%效率效率70%房间房间70%损失损失30%锅炉锅炉 热泵热泵 COP=3热泵热泵 100%发电发电33%损失损

17、失67%环境环境66%房间房间99%电厂电厂供热方式化学能 第48页/共57页五、吸收式制冷循环五、吸收式制冷循环1 1、吸收式制冷原理溴化锂-水Q第49页/共57页2、吸收式制冷工质制冷剂（低沸点）吸收剂（高沸点）二元溶液工质对常用的工质对:制冷剂 吸收剂水 H2O 溴化锂LiBr氨 NH3 水H2O第50页/共57页3、吸收式制冷流程QkQ0QgQa制冷剂循环吸收剂循环，代替压缩机氨水吸收式制冷机动画.swf第51页/共57页4、吸收式、吸收式与蒸汽压缩式对比蒸汽压缩式 ：用压缩机不断抽取蒸发器中产生的制冷剂蒸汽吸收式制冷 ：用吸收剂不断吸收蒸发器中产生的制冷剂蒸汽第52页/共57页5、吸收式制冷循环的评价指标热量利用系数：吸收式制冷装置热量利用系数较小。但装置的构造简单，造价低廉，可利用余热。aQQ0式中，Qa为加热蒸气发生器所需的热量 Q0为制冷量。第