华科热力学第11章蒸汽动力装置循环资料

s
朗肯循环
（ 4-5-6-1——给水在锅炉中定压加热成新蒸汽）
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P1
T
1
t1
56
蒸汽动力装置朗肯循环的
4
路径：
3
2
朗肯循环
s
给水4
定压加热
饱和水5
定压加热
定压加热 （新蒸汽）
饱和汽6
过热汽1
(P1, h’2) 省煤器
(P1, ts)
水冷壁
(P1, ts)
过热器
(P1, t1)
（重新循环）
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⑵ 朗肯循环的热效率
朗肯循环吸热和放热过程是定压的 T
循环的吸热量
5
q1 q4561 h1 h4
循环的放热量
4
3
q2 q23 h2 h3
朗肯循环的热效率
P1
1
t1
6
2 s
t,R
q1 q2 q1
(h1
h4 ) (h2 h3 ) (h1 (h1 h4 ) 汽轮机输出的
汽轮机输出的
h2 ) (h1
(h4 h4 )
h3
)
技术功
给水泵消耗的
技术功
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⑷ 影响朗肯循环热效率的因素
h1= f (P1,t1)
根据状态参数关系 h2= f (P2)
h'2= f (P2)
不计给水泵消耗的技术功时，朗肯 T 循环热效率t,R受P1、P2、t1控制
t,R
h1 h1
h2 h2'
P1 P1 1 1 t1 5 6
① P2、t1不变，将初压P1提高
P1'
平均吸热温度 T1 明显提高
5
6
4
3
2 2
t,R会有较显著的提高 对机器的强度要求提高
s 提高初压力的影响
乏汽干度x2会降低
乏汽干度x2不得小于0.86
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热效率与初压的关系
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BOILER
qin
4
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win
1 TURBINE
wout
2 CONDENSER
3 PUMP
qout
6
§11.1 蒸汽动力装置的基本循环
⑴ 朗肯循环
蒸汽动力装置由以下基本设备: 6
锅炉、汽轮机、 凝汽器、 给水泵
联接构成
锅炉
5
汽轮机 1
凝汽器 2
3 冷却水
按图中所示标号
蒸汽动力装置中水蒸气经历 的基本循环过程可理想化为：
h2 ) (h4 h3 ) (h1 h4 )
技术功
给水泵消耗的
技术功
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水泵消耗的技术功远小于 汽轮机作出的技术功
一般占0.8~1% wt,B=h4−h3≈0
不计给水泵消耗的技术功
P1
T
1
t1
56
4
3
2
h4=h3=h'2
t,R
h1 h1
h2 h2'
s
t,R (h1
3(2') 8
1 6 72
s
Low thermal efficiency
Compressor and turbine must handle two phase flows
The Carnot cycle is not a suitable model for vapor power cycles because it cannot be approximated in practice.
1
t1
新1蒸(P汽1,（t1)—过—热汽进）入状汽态轮；机 时 的 1-2—— 蒸 汽 在 汽 轮 机 中 绝 热
膨胀（定熵）的作功过程； 乏2汽(P（2)湿—蒸—汽从）汽状轮态机；排 出 时 的
4
3
2
s
2-3——乏汽在凝汽器中定压（定温）凝结放热过程；
3——凝结水（饱和水）状态(P2) ； 3-4——凝结水在给水泵中绝热压缩（定熵）成为锅炉 给水；
4 给水泵 蒸汽动力装置
4-5-6-1——给水在锅炉中定压加热形成为过热蒸汽； 1-2——过热蒸汽（新蒸汽）在汽轮机中绝热膨胀作功； 2-3——乏汽在凝汽器中定压凝结，成为凝结水；
3-4——凝结水由给水泵绝热压缩成给水，返回到锅炉中
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理想化的蒸汽动力装置基本循环 T 是朗肯循环
P1
第十一章 蒸汽动力循环
水蒸气：火力发电、核电 低沸点工质：氨、氟里昂
太阳能、余热、地热发电 动力循环：以获得功为目的
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蒸汽动力循环
• 循环中工质偏离液态较近，时而处于液态，时而 处于气态，因而对蒸汽动力循环的分析必须结合 水蒸气的性质和热力过程。
• 由于水和水蒸气均不能燃烧而只能从外界吸热， 必需配备制备蒸汽的锅炉设备，因而装置的设备 也不同。“外燃动力装置”。
• 燃烧产物不参与循环，因此蒸汽动力装置可以使 用各种常规的固体、液体、气体燃料及核燃料， 可以利用劣质煤和工业废热，还可以利用太阳能 和地热等能源，这是这类循环的一大优点。
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2
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3
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4
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We’ll simplify the power plant
给水4 绝热压缩 给水泵
凝结水3 定压放热
(P2, h’2)
凝汽器
乏汽2 绝热膨胀
(P2, h2) 汽轮机
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⑵ 朗肯循环的P-v图和h-s图
P-v图
h-s 图
P
45 P 61
s
s
3P
2
h
1
6
P
s
5
2
4
P
s
3
s
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⑶ 蒸汽动力装置为什么不采用卡诺循环
朗肯循环1234561
由于水几乎不可压缩，垂直线段3-4几乎重合成为一点
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4——给水（未饱和水）状态(P1) ； T
P1
1
t1
4-5——给水在锅炉省煤器中定压 加热成饱和水 (P1' ts) ；
56
5-6——水在锅炉水冷壁中定压加热 4
成为饱和汽 (P1' ts)；
3
2
6-1——饱和汽在过热器中定压加热 成为新蒸汽 (P1' t1)。
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② P1、P2不变，将初温 t1提高 t1' 提高初温的结果相当于在原循环
P1 1 t1
1234561基础上附加循环11221
平均吸热温度 T1 平均放热温度 T2 朗肯循环1234561的热效率
P1
T 4
1
t1
6
T1
5
ηt
1
T2 T1
同温限的卡诺循环12341
T2 4 3
2
s
q41>q41
12341>1234561
定温吸热过程41难于实现 过热蒸汽不采用卡诺循环
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若以饱和汽为工质实行卡诺循环62356
P1
2湿度太大对汽轮机工作不利 两相压缩过程35难于实现
THale Waihona Puke Baidu
1
t1
6
T1
5
wnet小
若P1较低热效率反而不如朗肯循环
T2 4 3 3 2 2
蒸汽动力装置不采用卡诺循环
s
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蒸汽卡诺循环？
BOILER
qin
4
win
1 TURBINE
T
wout
2
CONDENSER
qout
3 PUMP
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