工程热力学 第8章 动力循环

第八章动力循环本章学习内容概述燃气轮机动力循环蒸汽动力循环燃气-蒸汽轮机联合循环第一节概述1、动力循环将热能转化为机械能的设备叫做热机。热机的工作循环称为动力循环。2、动力循环的学习目的：在热力学基本定律的基础上分析动力循环的能量转换

经济性，寻求提高经济性的方向和途径。任务：1

、分析组成循环的热力过程；2、能量分析计算；3、如何提高热效率。方法：1

、了解实际循环的设备和流程；2、对实际循环进行简化和理想化；3、理想循环的能量分析；4、提高经济性分析，考虑不可逆因素的分析。3、动力循环的类型燃气动力循环蒸汽动力循环内燃机外燃机柴油机（定压）汽油机（定容）柴油机（混合）简单循环回热循环多级压缩循环简单循环回热循环多级压缩循环再热循环燃气-蒸汽轮机联合循环第二节燃气动力循环1、了解内燃机宝马6钢直列发动机德国大众W型发动机宝马V型发动机斯巴鲁保时捷水平排列汽缸2、燃气轮机（外燃机）2.1燃气轮机工作原理2.2简单燃气轮机定压加热循环（布雷顿Brayton循环）定压加热定压放热定熵压缩定熵膨胀分析计算：热效率仅与增压比有关，增压比越大，热效率越高理解：等效卡诺循环T2T1提高燃气轮机效率的途径？？回热多级压缩中间冷却多级膨胀2.3回热燃气轮机循环极限回热回热度实际回热2.4多级压缩、中间冷却、多级膨胀、中间再热的回热燃气轮机循环第三节蒸汽动力循环3.1.郎肯循环——简单理想循环流程图简单蒸气动力装置流程示意图3’213’33’1Ts324545工质在锅炉、过热器中吸热蒸汽在冷凝器中放热蒸汽在汽轮机中定熵膨胀做功工质在水泵中定熵压缩3’1Ts3245水泵定熵压缩轴功与汽轮机做功相比甚小3.2.能量分析例1.我国生产的汽轮发电机组，其新蒸汽压力和温度分别为、

，汽轮机排汽压力。若按朗肯循环运行，求（1）汽轮机所产生的功；（2）水泵功；（3）循环热效率。解：根据，，在h-s图上，定出的新蒸汽状态点1，。理想情况下蒸汽在汽轮机中作可逆绝热膨胀，过程1-2为定熵过程。在h-s图上从点1作定熵线与的等压线相交，得状态点2。查饱和水蒸气表得∶

时41Ts3256若略去水泵功，则于是求得h33.3.提高郎肯循环热效率的基本途径3’1Ts3245构建等效卡诺循环：平均吸热温度Tm1提高郎肯循环（卡诺循环）的途径：提高蒸汽温度（压力）降低排气温度（压力）3.4.蒸汽再热循环定性分析：结论：采用再热循环，排气的干度有所增加，但效率的提高取决于中间再热压力。中间再热的最佳压力为蒸汽初压的20～30%，一次再热可使效率提高2～3.5%。循环净功(忽略泵功)吸热量3.5.蒸汽回热循环极限回热：抽汽回热：吸热量效率分析：放热量郎肯循环热效率结论：采用回热循环，可以增加热效率。减小锅炉受热面积，减小冷凝器容积。优化汽轮机结构。回热器3.6.热电联产循环3.6.1、概述热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施。——2011国家能源局《关于发展热电联产的规定》热电联产规划必须按照“统一规划、分步实施、以热定电和适度规模”的原则进行，以供热为主要任务，并符合改善环境、节约能源和提高供热质量的要求。在进行热电联产项目规划时，应积极发展城市热水供应和集中制冷，扩大夏季制冷负荷，提高全年运行效率。第十三条鼓励使用清洁能源，鼓励发展热、电、冷联产技术和热、电煤气联供，以提高热能综合利用效率。第十四条积极支持发展燃气－蒸汽联合循环热电联产。3.6.2、热电联产循环的两种典型方式1.背压式工业——0.7～1.2MPa民用——0.12～0.2MPa能量分析

能量利用系数（热能利用率）若以燃料所放出的总热量为基准系统特点2、抽汽式能量利用系数介于背压式热电循环和郎肯循环之间。能量利用系数系统特点热经济性热经济性需要进行能量利用系数和热效率双评价。民用供暖工业用热集中制冷3.6.3、热电联产循环的应用要求城市规划、集中供热、供冷的区域；工业热负荷年利用小时数3500小时以上，居民冬季采暖不低于3个月；供热距离一般5-8公里为最佳；燃料质量有较高的要求；发电优先VS工业优先。第四节燃气-蒸汽轮机联合循环联合循环是把两个使用不同工质的独立的动力循环，通过能量交换联合在一起的循环。4.1.联合循环燃气(或燃油)内燃机联合循环燃气轮机联合循环燃气轮机蒸汽轮机4.2.燃气-蒸汽轮机（燃气轮机）联合循环理想实际联合循环流程动画演示4.3.燃气轮机联合循环布置形式单轴式多