工程热力学---第10章蒸汽动力装置循环

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三、初参数对朗肯循环热效率的影响 1. 初温t1
T1 T2不变 t
或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21
t11t2t21 t123561
t
h
7
2. 初压力 p1
T1,T2不变 t
但 x2下降且 p太高造成强度问题
h
8
3. 背压 p2
T1不变,T2 t 但受制于环境温度，不能任意
水蒸气卡诺循环有可能实现，但：
1）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
h
3
2. 水蒸气朗肯循环 1）流程图
2）p-v，T-s及h-s图
h
4
3）朗肯循环的热效率
t
wnet q1
1 q2 q1
wnet wt,Twt,P
w t,T h 1 h 2? cpT 1 T 2
降低 p 2 6 k P a , t s 3 6 . 1 7 C ; p 2 4 k P a , t s 2 8 . 9 5 C
同时，x2下降 。
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？
例A466167英
例A466167中h
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四、有摩阻的实际朗肯循环
1. T-s图及h-s图
放 吸
2）回热器是间壁式，α怎么求？
3）回热器中过程不可逆，为什么
循环ηt 上升？
h
19
例A466266 例A460200
h
20
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。
wt,P h4 h3
w n e t h 1 h 2 h 4 h 3
q 2 h 2 h 3 ? c p T 2 T 3
?Ts s3 s2
q1 h1h4
tw q n 1 et h 1q q 1 2h 1h 2 h 1 h h 44h 3 5
wt,Pwt,T wnet wt,T
若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则
忽略水泵功：
q1 h1 h3
不变
t
q2 h2act h2'h
10
2. 不可逆性衡量
a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）
T
wt,Tact wt,T
h1 h2act h1 h2
近代大功率汽轮机ηT 在0.92左右
h2act的确定方法：
运行中，测出 p2 及 x2，按 hx= x2h″+ (1-x2)h′
设计中，选定ηT 按 h2act h1T h1h2 h21Th1h2
（h1–h2—理想绝热焓降（ideal enthalpy drop; ihsentropic enthalpy drop ） 11
b）装置内部热效率（internal thermal efficiency）
忽略水泵功：
i w n q e t1 ,a c t w tq ,T 1 a c t h h 1 1 h h 2 2 a c 'tT h 1 h 1 h 2 h '2Tt
I T0 Sg
h
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3. 循环热效率
w n e t h 1 h 0 1 1 h 0 1 h 2
w n e t 1 h 1 h 2 h 1 h 0 1
q1 h1h01'
q 2 1 h 2 h 2 '
t
w net h 1h 011h 01h 2
q 1
h 1h 01'
t 1q q1 211 h1 h h201 ' h2'
c）装置有效热效率ηe
考虑机械损失
e
Pe q1
Tmt
Pe—有效轴功率 ηm—机械效率
3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di
1
dih 1h2act
h 1h2 h 1h2act
1 d0 h 1h2 T
Di diPi
实际内部功率
例A466155
例A460299
h
12
10-2 再热循环（reheat cycle）
回热器两种方式
混合式
h
15
间壁式
h
16
二、回热循环计算
1. 抽汽量
能量方程：
1 h 4h 0 1 h 0 ' 10
忽略泵功 h4 h2'
h01' h2'
h01 h2'
2. 回热器(regenerator)R
熵方程：
1s2' s01s01' Sf Sg
sCV0
S g s0 1 's0 11 s2 '
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。
h
2
二、朗肯循环 (Rankine cycle) 1. 水蒸气的卡诺循环
讨论：
1）抽汽回热ηt 上升；
2）抽汽级数越多ηt 越高 ，若级h 数趋向无穷， ηt =1？
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思考：1）抽汽回热循环
t
1T放 ? T吸
其中T吸 h1 h01' s1 s01'
T放 h2 h2' s2 s2'
否
t
1Q2 Q1
1T放S2 T吸S1
1T放1s2 s2' T吸 s1s01'
T T
第十章 蒸汽动力装置循环
Vapor power cycles
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
h
1
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
一、概述
蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant)
一、设备流程及T-s图
h
13
二、再热对循环效率的影响
忽略泵功：
w net h1h5h6h7
q1h1h3h6h5
t
wnet q1
h1h5h6h7 h1h3h6h5
ηt
？

其他影响：x末上升（根本目的）；
d0下降；
复杂化，投资上升。
h
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10-3 回热循环（regenerative cycle）
一、抽汽回热循环（regenerative cycle with steam extraction，regenerative cycle with feed-water heater）
t
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
4）耗汽率(steam rate)及耗汽量
理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
d0
h1
1 h2
k g /J,工 程 上 用 k g /k W h
耗汽量
D 0d 0P 0 h P 0功 率 , W