蒸汽动力装置循环课件

工程热力学与传热学工程热力学第六章动力装置循环工程热力学与传热学工程热力学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。第六章动力装置循环内容要求热能动力装置（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工质设备燃料热力过程和循环水蒸气燃料燃烧后的燃气锅炉汽缸廉价燃料汽油，柴油，煤气热能动力装置（热力发动机）：动力循环：蒸汽动力循环比然后：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。然后：分析实际循环与理论循环的偏离方法和步骤：首先：把

6—1蒸汽动力装置循环

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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：过热器134锅炉给水泵汽轮机发电机冷凝器26冷却水6—1蒸汽动力装置循环6-1-1蒸汽动力装置的（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（4）水在给水泵中的可逆绝热压缩过程4点—5点—6点—1点3.p-v图,T-s图表示vp0165432TS314

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03.p-v图,T-s图表示vp0165432TS

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6-1-2朗肯循环的净功和热效率（1）汽轮机：新蒸汽在循环净功：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=0h4=h3循环净功：循环净热：（4）锅炉：未饱和水在锅炉中定压吸热

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TS314

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0p1p26-1-3蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响吸热平均温度T1.蒸汽初温T1的影响：（1）保持p1,p2不变，提高初温T1—T1’；（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550ºC）

2‘1’ST134

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0p1p21.蒸汽初温T1的影响：（1）保持p1,p2不变2.蒸汽初压p1的影响（1）保持T1，p2不变，提高初压p1—p1’；（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：0.86—0.882’1’5’4’6’p1’ST134

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0T1p1p22.蒸汽初压p1的影响（1）保持T1，p2不变，3.乏汽压力p2的影响（1）保持p1,T1不变，降低p2—p2’

;（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。4’3’2’p2’一般:P2最低0.0035-0.005MPa相应的饱和温度27-33℃ST134

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0T1p2p13.乏汽压力p2的影响（1）保持p1,T1不在不同初，终参数下朗肯循环的热效率P2=0.05bar,t1=435ºC时P1152535507590ηt33.735.937.038.539.940.6P1=35bar,P2=0.05bar时

t1300350400435450500ηt35.436.036.637.037.438.2P1=35bar,t1=435ºC时P2

0.040.050.10.20.51ηt37.537.035.133.129.626.9在不同初，终参数下朗肯循环的热效率P2=0.05bar,要想提高蒸汽动力装置的热效率结论

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。要想提高蒸汽动力装置的热效率结论改变蒸汽参数：改进朗肯循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。ST134

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2‘1’2’1’5’4’6’p1’ST134

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0T1p16-1-4再热循环再热循环的目的：T41235671’2‘0s

T–s图1.一次再热循环装置的系统图及T-s图

一次再热循环T41235671’2‘0sT–s图1.一次再热2.朗肯循环和一次再热循环T–s图比较T41235671’2‘0s再热循环T–s图T4123560s朗肯循环T–s图2.朗肯循环和一次再热循环T–s图比较T4123563.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：3.再热对热效率的影响及中间压力（1）再热对热效率的影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%。中间最佳压力应能够同时（2）中间再热压力分析再热压力过高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。4.一次再热循环热经济性分析：1.采用蒸汽中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。3.目前，高参数大功率汽轮发电机组的再热级数初压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540ºC，膨胀到4MPa时进行再热，再热器出口温度为540ºC，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1.某蒸汽动力装置采用一次再热循环，汽轮机入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=550ºC，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１kＷ.h(3600kJ)功量所消耗的蒸汽量］及汽轮机出口干度。TS314

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0例题在朗肯循环中，蒸汽进入汽轮机的压力TS31456例题３.与上题相同，蒸汽进入汽轮机的压力P1=13.5MPa,初温度t1=550ºC，乏气压力为0.004MPa当蒸汽在汽轮机中膨胀至３MPa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。例题３.与上题相同，蒸汽进入汽轮机的压力

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。p1p26-1-5回热循环1.回热循环的目的2.回热装置系统图及T-s图sT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)

kg2.回热装置系统图及T-s图s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。794αkg1kg(1-α)

kg热平衡方程：抽汽量3.抽汽量及热效率（1）抽汽量不考虑回热加热器中的散（2）热效率sT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)

kg吸收热量：放出热量：热效率：工质在汽轮机中作功：（2）热效率sT185