主要热力设备的热力性能评价方法

反平衡法计算锅炉的效率
由上面得式子可知锅炉的效率小于1，如果 锅炉的排烟温度是1630℃，空气温度为30℃， 则排除烟气损失有0.063的热量。普通锅炉效率 较低仅有50%-60%，而理想情况下的卡诺循环 是100%，可见普通锅炉有很大的改进空间，主 要通过减少排出的烟气和炉渣的热量，其次是 减少锅炉向外的传热。
公式中燃料的有效能计算式 可根据下面的式子进
行计算：
固体燃料
气体燃料
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锅炉的不可逆热损失分析：
在锅炉有效能分析中的锅炉内部不可逆性 项包括燃料燃烧不可逆损失和燃气传热给工质 时不可逆损失两部分。
前者可由公式
计算。
后者原则上可有燃烧平衡温度的燃气变为烟气的 有效能值与工质得到的有效能值之差再减去锅炉由热 量损失的有效能得到。但是两者不易严格区分。
扩压管的绝热效率为：
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5 冷凝器和水预热器
在蒸汽动力循环中冷凝器。给水预 热器等热交换器是重要的设备。
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定压情况下冷凝器中工质对环境（ 冷却水）放出的热量为：
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式中 为蒸汽的流量，h1和h2分别为蒸汽进、出 口的比焓。冷凝器中的蒸汽流速很慢，因此摩 擦损失可以忽略，等压冷凝过程可近似看做是 可逆的。但是蒸汽与冷却水存在的温差传热是 不可逆过程，对整个系统的性能有影响。很明 显，如果冷凝器的换热效果很好，且冷却水流 量较大，则蒸汽凝结温度就会接近冷凝水的入 口温度T3,T3一定低于T2，使得冷凝压力降低，使 汽轮机增大的功在冷凝器中表现为蒸汽凝结损 失的有效能。因此通过冷凝器的蒸汽有效能损 失分析法可以了解冷凝器对系统的输出功的影 响。
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（wk.baidu.com）锅炉烟气的有效能比率：
（8）锅炉的不可逆因素： 锅炉的不可逆因素有自发过程，烟气对水加热存在温差过程，锅炉烟气和高温
水及水蒸气通过保温层的热损失，排除烟气和炉渣带走的有效能不是不可逆损失的 有效能本锅炉的有效能损失率：
燃烧过程的不可逆损失：
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烟气给工质传热过程由于存在温差产生的有效能的不可逆损失： 将计算结果绘制成图进行分析：
锅炉的热效率达到90%是否意味着锅炉的设计很合理呢？
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锅炉的有效能分析
炉渣
烟气
燃料 空气
不可逆损失
给水
热损 水蒸气
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锅炉的有效率 1）正算法 2）反算法
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和热效率一样，利用反算法的算式的分项计算可以 清楚地弄清各个渠道损失的有效能比例数以便于改进设 计。因此反算法的有效率分析式在分析中使用更方便。
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例题18-4
已知某锅炉给水为饱和水
，
，
；出口蒸汽
，
，
，
；
，
，
，
，
；烟气的比热容取：
,
烟气温度
热损温度取近似饱和水温度
炉渣温度取400k，
环境温度
。
求：（1）锅炉的热效率 （2）锅炉的热损量（3）锅炉烟气的最高温度（4）锅炉
的有效率（5）锅炉的有效能损失率（6）热损的有效能损失率（7）锅炉烟气的有效能
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压缩机的等熵效率定义为
和 是压缩机实际耗功和理论耗 功。对于压缩机耗功装置，其不可逆 损失在达到同样的压缩比下使耗功增 加。
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3 扩压管和渐缩管
扩压管是把工质的速度能转化为压能的 装置
渐缩管是通过消耗工质压力提高工质速 度的装置
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两者的性能用绝热效率表示，喷 嘴的绝热效率为：
主要热力设备的热力性 能评价方法
路漫漫其悠远 2020/4/14
热力循环中包括有吸热、放热、做功、耗功、 能量形式转换和能量、工质的输运的各热力设 备，它们的热力性能是构成热力循环性能的基 础。接下来介绍若干主要热力设备的热力性能 分析与评价方法
•1 锅炉 •2 蒸汽轮机 •3 压缩机 •4 喷嘴和扩压管 •5 冷凝器和水预热器
热效率图
有效率图
有效能损失分布图
有效能最主要损失项是不可逆热损失，因此提 高锅炉有效率的方法是提高水蒸气压力。
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2 蒸汽轮机
蒸汽轮机是流动工质的焓转化为轴功 输出的设备。
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蒸汽在膨胀过程中理论输出的轴功
蒸汽轮机在热工转换过程中包括有内部损失 和外部损失。
内部损失
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喷嘴损失 涡流损失 出口速度损失 摩擦损失 内部渗漏 湿度损失
外部损失
轴承外部摩擦
油泵及调速器 的动力消耗
外部放热
当考虑高速气流对叶片的摩擦和气流之间的摩擦的内部不可 逆损失蒸汽轮机的平衡方程为：
摩擦生热使得 > 所以蒸汽轮机的输出减少了。通常用 等熵效率描述汽轮机的性能：
如果考虑汽轮机的外壳有热量损失，记和分别表示单位蒸汽 轮机的热损和比蒸汽质量的热损失量。
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1
2’ 2
考虑两种损失的汽轮机的熵效率
可见，汽轮机的热量损失对其效率影响也很大；另外从电厂到锅 炉出口到汽轮机入口的热量损失使得 减小，严重影响汽轮机输出 的轴功，其损失的热量是以可做功焓值为代价。应采取措施尽量减少 高品质热量的散失。
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3 压缩机
压缩机是功能转为工质的压能和热力 学能的设备。
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在蒸汽凝结以对应饱和蒸汽压力T2的饱和蒸 汽压Ps，2的等压进行时；冷凝器中水蒸汽的 流量失去的有效能流量为：
假定冷凝器有很高的换热效率，蒸汽的理 想冷凝温度可以降低到接近于冷却水入口 的温度T3，对应于T3的饱和蒸汽压Ps，3,冷凝 器从水蒸气失去的有效能流量为：
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1 锅炉
锅炉是将燃料的化学能经过燃烧的方 式转化为工质热能的设备，是热电厂 的心脏
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锅炉的工作原理
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1）锅炉的能量平衡分析
炉渣
烟气
热损
燃料 空气
水蒸气
给水
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锅炉效率
锅炉效率 定义为锅炉产生 的蒸汽所接受的热量与供给锅炉 的燃料燃烧热值之比
应用此式进行计算为正平衡 法，正平衡法所需数据容易测量 ，但是不能分析影响锅炉效率原 因。 路漫漫其悠远
损失（8）分析锅炉的有效能损失并分析主要的损失因素
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（1）锅炉的热效率：
（2）锅炉的热损量：应用能量守恒定律，取300k为锅炉烟气和炉渣焓为起算值0 ，焓用温差乘以比热容计算。
（3）锅炉烟气的最高温度 烟气的提供的热量应等于蒸汽的焓增量，故有
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•13
（4）锅炉的有效率： （5）烟气的有效能损失率： （6）热损项有效能损失率：