工程热力学第十章

1、第十章 蒸汽动力装置循环Vapor power 10-1 简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环10-2 再热循环10-3 回热循环10-4 热电合供10-5 燃气-蒸汽联合循环目录 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）目前世界约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。10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环一、概述1. 水蒸气的卡诺循环水蒸气卡诺循环有可能实现，但： 1

2、）温限小 2）膨胀末端x太小 3）压缩两相物质的困难实际并不实行 卡诺循环二、朗肯循环 (Rankine cycle)2. 水蒸气朗肯循环 1）流程图2）p-v，T-s及h-s图 3）朗肯循环的热效率 net2t111wqqq net1243whhhh32322TTchhqps32T ss411hhq 1243net2t11141hhhhwqqqhh nett,Tt,Pwwwt,T1212pwhhcTTt,P43whh?t,Pt,Tww若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则1212t1312hhhhhhhh 4）耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate

3、) d0 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 0121dhhkg/J,kg/ kW h工程上用耗汽量0000WDd PP功率,nett,Tww 三、初参数对朗肯循环热效率的影响 1. 初温t112TT不变 或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21tt11 2 21t123561ttt2. 初压力 p112,TT不变但 x2下降且 p太高造成强度问题t3. 背压 p212,TT不变但受制于环境温度，不能任意降低226kPa,36.17 C;4kPa,28.95 Cssptpt同时，x2下降 。 t讨论： 我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？四、有摩阻的实际

4、朗肯循环 1. T-s图及h-s图忽略水泵功： 11322act2qhhqhh不变t2. 不可逆性衡量 a）汽轮机内部相对效率T（简称汽机效率） t,Tact12actTt,T12whhwhh近代大功率汽轮机T 在0.92左右 设计中，选定T 按 2act1T122T121hhhhhhh（h1h2理想绝热焓降（ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ）h2act的确定方法： 运行中，测出 p2 及 x2，按 hx= x2h+ (1-x2)h c）装置有效热效率e eeTmt1Pq Pe有效轴功率 m机械效率3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di0

5、12i12act12act12T11dhhdhhhhhh b）装置内部热效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功：net,actt,TactT1212actiTt111212wwhhhhqqhhhh 考虑机械损失iiiDd P实际内部功率10-2 再热循环（reheat cycle） 一、设备流程及T-s图二、再热对循环效率的影响 忽略泵功：net1567whhhh其他影响：x末上升（根本目的）； d0下降； 复杂化，投资上升。t？56311hhhhqnet1567t11365whhhhqhhhh10-3 回热循环（regenerative cycle）一、抽

6、汽回热循环（regenerative cycle with steam extraction，regenerative cycle with feed-water heater） 回热器两种方式混合式间壁式二、回热循环计算 1. 抽汽量0101014hhh忽略泵功 24hh 012012hhhh2. 回热器(regenerator)R 熵方程：20101fgCV10sssSSs 能量方程：g010121Ssss0gIT S3. 循环热效率 net1010121whhhh 101012nett11011hhhhwqhh 讨论： 1）抽汽回热t 上升； 2）抽汽级数越多t 越高 ，若级数趋向无穷，

7、 t =1？net121011whhhh0111hhq 2221hhq222t1101111hhqqhh 思考：1）抽汽回热循环t10122101221?TThhhhTTssss 放吸吸放其中否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？22t1111TSQQTS 放吸2210111TssTss 放吸TT放吸10-4 热电合供（power-and-heating plant cycle）一、背压式设备流程及T-s图特点发电量受热负荷制约。二、抽汽凝汽式设备流程及T-s图特点热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。三、热量利用系数循环热量利用系数已利用的热

8、量工质从热源所吸收的热量循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别；循环热效率没考虑低温热能的可利用性 循环热效率热电厂热量利用系数 利用的热量燃料的总释热量10-5 燃气-蒸汽联合循环燃-蒸联合循环 （combination steam turbine-gas turbine cycle）燃气-蒸汽联合循环型式之一 （无补燃） 燃气-蒸汽联合循环型式之二 （补燃式） 燃气-蒸汽联合循环型式之三热电合供 作为刚接触电池行业的一个新人，公司安排我到诺力工厂的培训是我开展电池销售工作的一次不可或缺的经历，这给我日后的销售工作提供了产品知识基础，技术基础，对我的销售思路，沟通技巧和实际工作操作有着

9、重要的帮助。在这里首先要感谢公司给了我这个学习和锻炼的机会。例 题在下列各题中选择一个最适宜的答案在下列各题中选择一个最适宜的答案1、工程上尚无进行卡诺循环的蒸汽动力装置的原因是（ ）A.卡诺循环的工质只能是理想气体B.循环放热量太大，吸热量太小C.湿饱和蒸汽区温限太小且压缩两相介质困难D.不能实现等温吸热和等温放热2、实现再热循环是为了（ ）A.提高蒸汽膨胀终了的干度 B.增加循环吸热量C.提高循环的压力，以提高循环热效率 D. 增大循环净功作为刚接触电池行业的一个新人，公司安排我到诺力工厂的培训是我开展电池销售工作的一次不可或缺的经历，这给我日后的销售工作提供了产品知识基础，技术基础，对我的销售思路，沟通技巧和实际工作操作有着重要的帮助。在这里首先要感谢公司给了我这个学习和锻炼的机会。例 题3、抽汽回热循环中抽汽级数越多，循环热效率越高，因为抽汽级数越多，（ ）A.抽汽量越大，循环的加热量就越小B.抽汽量越大，循环的放热量就越小C.平均放热温度越低