第6章动 力 循 环

1、动力循环：动力循环：工质连续不断地将从高温热源取工质连续不断地将从高温热源取得的得的热量热量的一部分转换成对外的的一部分转换成对外的净功净功按工质按工质气体动力循环气体动力循环：内燃机：内燃机蒸汽动力循环蒸汽动力循环：外燃机：外燃机空气为主的燃气空气为主的燃气按按理想气体理想气体处理处理水蒸气等水蒸气等实际气体实际气体研究目的：研究目的：合理安排循环，提高热效率合理安排循环，提高热效率低沸点工质：低沸点工质：氨、氟里昂氨、氟里昂太阳能、余热、地热发电太阳能、余热、地热发电动力循环：动力循环：以获得功为目的以获得功为目的11-1 卡诺循环卡诺循环 CarnotCarnot从理论上证明了热机效率的

2、极限从理论上证明了热机效率的极限卡诺循环卡诺循环 ：恒温可逆膨胀恒温可逆膨胀绝热可逆膨胀绝热可逆膨胀恒温可逆压缩恒温可逆压缩绝热可逆压缩绝热可逆压缩 卡诺循环示意图卡诺循环示意图 t1wq2212t,C121111TssTT ssT 卡诺循环卡诺循环热机效率热机效率122111qqqqq Carnot efficiency111111234 四个主要装置：四个主要装置： 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 凝汽器凝汽器 给水泵给水泵水蒸气动力循环系统水蒸气动力循环系统 锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器给水泵给水泵郎肯循环郎肯循环锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机凝汽器凝汽器1234简

3、化（理想化）：简化（理想化）：12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热1342pv12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热4321Tshs132412 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热2s12qhcg zw 汽轮机作功：汽轮机作功：2121 ,hhws凝汽器中的定压放热量：凝汽器中的定压放热量：322hhq水泵绝热压缩耗功：水泵绝热压缩耗功：3

4、443 ,hhws锅炉中的定压吸热量：锅炉中的定压吸热量：411hhq4321sTtwhq轴功技术功开系稳流过程能量方程式,1 2,3 4nett11sswwwqq一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1213thhhh4321sT锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机凝汽器凝汽器1234MPap1015301tMPap004. 024321sT图1 朗肯循环MPap1015301tMPap004. 024321sT图1 朗肯循环MPap1015301tMPap004. 02 43214321hhhhwwwwwPT41141hhqq23322hhqq1qwTwwwr wd360043

5、21sTMPap1015301tMPap004. 02MPap1015301t392P小520t18 .3423kgkJh小大540t11 .3474kgkJh大116605. 6KkgkJs小117323. 6KkgkJs大小小大小小大tttthhhh11小小大小小大ttttssss11110 .3449kgkJh1124221. 0KkgkJsMPap004. 0221ss 384P21230.121kgkJh1245.2553 kgkJh1124725. 8 KkgkJs222221xsxss 222221xhxhh 7788. 02x1246.2015kgkJh1116921. 6Kk

6、gkJs4321sTMPap1015301tMPap004. 0223pp 小小大小小大sssshhhh44392P12330.121kgkJhh11234221. 0KkgkJss14pp 34ss 122.93kgkJh小134.176kgkJh大112942. 0KkgkJs小115864. 0KkgkJs大1436.131kgkJh4321sT图1 朗肯循环MPap1015301tMPap004. 021423kgkJhhhhwwwwwPT14114164.3317kgkJhhqq12332216.1894kgkJhhqq4291. 01qw9930. 0Tw

7、wwr11529. 23600hkWkgwd4321. 01qwT154.1433kgkJwT106.10kgkJwPsp1, t1, p26543211213thhhh影 响 热 效 率影 响 热 效 率的参数？的参数？TsT654321 1 6 5 4 2t1 , p2不变不变，p1优点：优点： ，汽轮机出口汽轮机出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺点：缺点： 对强度要求高对强度要求高 不不利于汽利于汽轮机安全。一般轮机安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882xsT654321 1 2优点：优点： ，有利于汽机有利于汽机安全。安全。1Tt2x缺点：缺点： 对耐热及强度要对耐热

8、及强度要求高，目前最高求高，目前最高初温一般在初温一般在550左右左右 汽机出口汽机出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不变不变，t1sT654321 2优点：优点： 2Tt缺点：缺点：受环境温度限制，受环境温度限制，现在大型机组现在大型机组p2为为0.00350.005MPa，相应的饱和温度约为相应的饱和温度约为27 33 ，已接近事，已接近事实上可能达到的最低实上可能达到的最低限度。冬天热效率高限度。冬天热效率高p1 , t1不变不变，p2 4 3Ts65431ba21234再热ba锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机凝汽器凝汽器12344321sTTs65431ba2 与再热压力有关与再热压力

9、有关 x2降低降低,给提高初给提高初压创造了条件，选压创造了条件，选取再热压力合适，取再热压力合适，一般采用一般采用一次再热一次再热可使热效率提高可使热效率提高2 23.53.5。Ts65431ba2吸热量：吸热量： 114abqhhhh放热量：放热量：223qhh净功（忽略泵功）：净功（忽略泵功）： net12bawhhhh热效率：热效率：net12t,RH114()()()()baabwhhhhqhhhh 再热压力再热压力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再热再热 超临界机组，超临界机组， t1600，p125MPa，二，二次次再热再热MPap1015301tM

10、Pap004. 02图2再热循环MPapA5 . 05301 ttAMPap1015301 ttAMPap004. 02MPapA5 . 0 2121hhhhwwwwABABT BAABhhhhqqq411411qwwd3600图1 朗肯循环5301 ttAMPap101MPap004. 02MPap1015301t110 .3449kgkJh1ssB9620. 02x1246.2015kgkJh1116921. 6KkgkJs图1 朗肯循环5301tMPap101MPap004. 02MPappAB5 .0156.2693kgkJhB5301 ttAMPapA5 .0160.3546kgkJ

11、hAMPap004.02Ass 2111666. 8KkgkJsAMPapA5 .0 121104.1841kgkJhhhhwwwwABABBT 14114168.4170kgkJhhhhqqqBAAB4414. 01qw11955. 13600hkWkgwd图1 朗肯循环5301tMPap101MPap004. 02%15. 211.24321sT图1 朗肯循环MPap1015301tMPap004. 021423kgkJhhhhwwwwwPT14114164.3317kgkJhhqq12332216.1894kgkJhhqq4291. 01qw9930. 0Tww

12、wr11529. 23600hkWkgwd4321. 01qwT154.1433kgkJwT106.10kgkJwP11.112361kga45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回热器表面式回热器抽汽抽汽冷凝水冷凝水给水给水混合式回热器混合式回热器抽汽式回热抽汽式回热(1- )kg kg65as43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s图上各点质图上各点质量不同，面积不再量不同，面积不再直接代表热和功直接代表热和功(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kga4511hhh 54a4

13、hhhha2a2hhhh(1- )kg kg65as43211kgT1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh 1aa2t,RG1a1hhhhhh(1- )kg kg65as43211kgT22t,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 1a01hht,RGt优点优点l 提高热效率提高热效率l 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短l 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面l 可兼作除氧器可兼作除氧器缺点缺点l 循环比功减小，汽耗率增加循环比功减小，汽耗率增加l 增加设备复杂性增加设备复杂性l 回热器投

14、资回热器投资缺点缺点改变循环参数提高初温度提高初温度提高初压力提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环改变循环形式热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环IGCCPFBC-CC.1234给水泵热用户汽轮机过热器锅炉用发电厂作了功用发电厂作了功的蒸汽的余热来的蒸汽的余热来满足热用户的需满足热用户的需要，这种作法称要，这种作法称为为热电联热电联( (产产) )供供。热用户为什么要热用户为什么要用换热器而不直用换热器而不直接用热力循环的接用热力循环的水？水？1234给水泵热用户汽轮机过热器锅炉背压式背压式缺点缺点： 热电互相影响热电互相影响 供热参数单一供热参数单一清华北门外清华北门外2 2台台背压式背压式，5000kW5000kW电负荷电负荷过热器汽轮机发电机锅炉冷却水冷凝器加热器水泵 1水泵 2调节