工程热力学第十章lm课件

工程热力学

EngineeringThermodynamics北京航空航天大学第十章动力循环蒸汽动力基本循环回热循环和再热循环热电循环内燃机循环燃气轮机循环动力循环研究目的和分类热机（热力原动机）：将热能转化为机械能的设备动力循环：热机的工作循环工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功按工质燃气动力循环：内燃机，如汽油机、柴油机等蒸汽动力循环：外燃机，如蒸汽机、汽轮机空气为主的燃气水蒸气、氨、氟利昂等实际气体研究目的：合理安排循环，提高热效率理想气体动力循环的分类按结构活塞式叶轮式汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站联合循环的顶循环pistonengineGasturbinecycle研究内容和研究方法研究内容：两类动力循环的构成、特点以及提高动力循环热力性能的途径。工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行抽象和理想化，形成各种理想循环进行分析，最后进行修正。实际动力循环非常复杂不可逆，多变指数变化，燃烧等朗肯循环

四个主要装置：锅炉汽轮机凝汽器给水泵水蒸气动力循环系统

水蒸气动力循环系统的简化郎肯循环简化（理想化）：12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热朗肯循环图1342pv12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热朗肯循环图4321Tshs132412汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热朗肯循环能量分析汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：hs1324朗肯循环热效率一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

hs1324朗肯循环与卡诺循环的比较sT64211098753

q2相同；q1卡诺>

q1朗肯

卡诺>

朗肯；

等温吸热4’1难实现

11点x太小,不利于汽机强度；

12-9两相区难压缩；

wnet卡诺小

wnet卡诺<wnet

朗肯1112对比同温限1234’对比5678对比9-10-11-12如何提高朗肯循环的热效率sp1t1p2654321影响热效率的参数？T蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响sT654321t1,p2不变，p1优点：

，汽轮机出口尺寸小缺点：

对强度要求高

不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.86~0.88蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响sT654321优点：

，有利于汽机安全。缺点：

对耐热及强度要求高，目前初温一般在550℃左右汽机出口尺寸大p1,p2不变，t1乏汽压力对朗肯循环热效率的影响sT654321优点：

缺点：受环境温度限制，现在大型机组p2为3~4kPa，相应的饱和温度约为24~29℃

，已接近事实上可能达到的最低限度。——冬天热效率高p1,t1不变，p2提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环再热循环联合循环热电联产燃气-蒸汽联合循环新型动力循环IGCCPFBC-CC…...ReheatRegenerativeCogeneration极限回热循环1231kg4极限回热循环与同温度范围内的卡诺循环热效率相等实际上无法实现：1.蒸汽速度很高，零温差传热无法实现2.膨胀做功后蒸汽干度过低，影响汽轮机正常工作。抽汽式回热循环抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝水给水混合式回热器抽汽式回热抽汽回热循环(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功抽汽量的计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功抽汽回热循环热效率(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：为什么抽汽回热热效率提高(1-)kgkg65as43211kgT简单朗肯循环：蒸汽抽汽回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火力发电厂一般为4～8级。优点提高热效率减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面可兼作除氧器缺点循环比功减小，汽耗率增加增加设备复杂性回热器投资>缺点蒸汽再热循环Ts65431b蒸汽再热循环的热效率Ts65431b再热循环本身不一定提高循环热效率与再热压力有关x2降低,给提高初压创造了条件，选取再热压力合适，一般采用一次再热可使热效率提高2％～4％。蒸汽再热循环的热效率Ts65431b吸热量：放热量：净功（忽略泵功）：热效率：作业习题

10－2，10－4，10－5热电循环用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要，这种作法称为热电联(产)供。背压式机组(背压>0.1MPa)热能利用率

热能利用率K实际K值约为0.65～0.7背压式热电循环的特点循环热效率比朗肯循环热效率有所降低利用了乏汽的热量，热能利用率比高，经济性好。不需要凝汽器，简化了系统设备供热与供电相互牵制，难以同时满足供热与供电的需求供热参数单一调节抽汽式热电循环

抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供应比例，以满足不同用户的需要。热电循环的经济性评价

只采用热效率显然不够全面

能量利用系数K，但未考虑热和电的品位不同

Ex经济学评价内燃机循环燃气动力循环内燃机循环燃气轮机循环点燃式（汽油机）压燃式（柴油机）定容加热循环定压加热循环混合加热循环定容加热循环（Otto循环）Otto循环效率吸热量放热量热效率因1－2，3－4为定熵过程，有定压加热循环（Diesel循环）Diesel循环效率吸热量放热量热效率其中定义为压缩比，为定压预胀比混合加热循环吸热量放热量热效率其中定义压缩比定压预胀比定容升压比燃气轮机循环简单燃气轮机定压加热循环——Brayton循环Brayton循环热效率因为：1－