第5章 蒸汽动力装置循环
第5章热力循环-资料

.. .. 4 5 p1 6 1
..
3
2
.p1
1
.4. .5
.6 .
3
2
30
(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
ห้องสมุดไป่ตู้
wt,P h4 h3
w n e t h 1 h 2 h 4 h 3
c) ,i, i m ax
增大τ是提高燃气轮机装置性能(wnet,ηi)的方向。
A474299
26
5.3.4 气体动力循环热效率分析归纳:
基础:
t
wnet q1
1q2 q1
1T2 T1
方法:
在T-s图上叠加、拆分等; 在T-s图上与同温限卡诺循环比较;
利用ηt= f (x, y, z ···)的数学特性。
2
1
22
*5.3.3 燃气轮机装置定压加热的实际循环
1-2 不可逆绝热压缩; 2-3 定压吸热; 3-4 不可逆绝热膨胀; 4-1 定压放热。
23
1. 压气机绝热效率和燃气轮机相对内效率
C,s
wC,s wC
h2s h1 h2 h1
wC
1
C,s
h2s h1
1
p3 p2
q1cVT3T2
t 1qq12
1T4T1 T3T2
q2cVT4T1
1 t 1 1 1 1 1 1 1 1
15
讨论: a) t
b ) ; t不 变 , 但 w n et
10
蒸汽动力装置循环

h-s 图
ν
s
23
⑶ 蒸汽动力装置为什么不采用卡诺循环
朗肯循环1234561 朗肯循环 平均吸热温度 T 1 平均放热温度 T2 朗肯循环1234561的热效率 朗肯循环 的热效率
T2 ηt =1− T 1
P1
′ T 4′
14
15
16
17
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。
(P1, ts)
绝热压缩 给水泵
定压加热 水冷壁
饱和汽6 饱和汽
(P1, ts)
定压放热 凝汽器
定压加热 过热器
过热汽1 过热汽
(P1, t1)
绝热膨胀 汽轮机
22
重新循环) (重新循环)
给水4 给水
凝结水3 凝结水
(P2, h’2)
乏汽2 乏汽
(P2, h2)
⑵ 朗肯循环的P-v图和h-s图 朗肯循环的 图和 图 P-v图 图
19
P1
1 理想化的蒸汽动力装置基本循环 T t1 是朗肯循环 1(P1,t1)—— 进 入 汽 轮 机 时 的 新蒸汽(过热汽)状态; 新蒸汽(过热汽)状态; 1-2——蒸汽在汽轮机中 绝热 蒸汽在汽轮机中绝热 蒸汽在汽轮机中 4 3 2 膨胀(定熵)的作功过程; 膨胀(定熵)的作功过程; 2(P2)—— 从 汽 轮机排 出时的 s 乏汽(湿蒸汽)状态; 乏汽(湿蒸汽)状态; 2-3——乏汽在凝汽器中定压(定温)凝结放热过程; 乏汽在凝汽器中定压 放热过程 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 2) ; 凝结水( 凝结水 饱和水)状态(P 3-4——凝结水在给水泵中绝热压缩(定熵)成为锅炉 凝结水在给水泵中绝热压缩( 凝结水在给水泵中绝热压缩 定熵) 给水; 给水; 由于水几乎不可压缩,垂直线段3-4几乎重合成为一点 由于水几乎不可压缩,垂直线段 几乎重合成为一点
化工热力学 蒸汽动力循环与制冷循环

31
(2) T-S图法
TH T2 T1
T 等H线 T1
P1 P2
T2
S (3) 利用经验公式估算
对于空气,当压力变化不太大时,不考虑温度的
影响,可直接按下式近似估算:
TH 0.29( p2
p1
)
273 T1
2
式中:压力单位为大气压atm,温度单位为热力学温度开尔文。
对于不同的流体,其表达式不同。
图读取ΔTS
T2
P1 P2
S 37
④ 用等焓节流效应计算
s
J
V Cp
Ts
p2
J dp
p1
V p2 dp
C p1 p
若Cp=const
1 p2
Ts
TH
Cp
V dp
p1
38
2.不可逆对外做功的绝热膨胀
对活塞式膨胀机
➢ 当t<30℃
ηs=0.65
➢ 当t>30℃ ηs=0.7~0.75
T 1
3
卡诺循环产功 很大,但难于实现, 问题在于:
(1)湿蒸汽对 汽轮机和水泵有浸蚀 作用,汽轮机带水量 不 得 超 过 10% , 水 泵 不能带入蒸汽进泵;
(2)绝热可逆 过程实际上难以实现 。
第一个具有 实际意义的蒸汽动力 循环是朗肯循环。
T-S图
T
T吸
4
T放
3
QH 1 Ws
2 QL
S
4
2. 郎肯循环
dH H dT H dP T P P T
dH 0
H
T P T
P H
H
T P
25
H T
P
Cp
化工热力学第五章4

200.5kJ kg
锅炉吸热量 qH 为
1
qH h2 h1 3390 .9 200 .5 31904kJ kg 1 .
朗肯循环提供的净功 wN 为透平产功与水泵耗功之代数和,即
化工热力学
第五章
热力学第二定律及其应用
第四节
wN 12736 8.676 12649kJ kg 1 . .
另外,根据式(5—22)我们也可求得 wN , 即
wN qH qL 3190 .4 1925 .5 12649kJ kg 1 .
朗肯循环的热效率为
(b)已知透平的 s 0.75 ,则透平产功
wN 1264 .9 T 0.3965 q H 3190 .4
ws 为
负号表示工质放热。水泵的可逆轴功 ws R , Pump 为
1
ws R , Pump v4 P P4 1
由已知的 P 8600 kPa 和 P4 10kPa 查饱和水蒸汽表得 1
v4 1.010103 m3 kg 1将上述已知数据代入式(4—27),得
透平等熵膨胀产生的轴功 ws R 为
ws R hs h2 h3 3390 .9 2117 .3
化工热力学
第五章
热力学第二定律及其应用
第四节
12736kJ kg 1 .
冷凝过程传热量 qL 为
. qL h4 h3/ 191 .83 2117 .3 19255kJ kg
值,可以从附表3(饱和水蒸汽表)中查到对应的饱和蒸汽压
P 747.64kPa, h3 27663kJ kg 1 . 。再从附表3(过热蒸汽 3
表)查到点4(747.64kPa、 500℃ )的焓和熵值,即
蒸汽动力装置循环PPT课件

h4 h3 wP h2 wP 137.72 kJ/kg 17.06 kJ/kg 154.78 kJ/kg q1 h1 h4 3 426 kJ/kg 154.78 kJ/kg 3 271.22 kJ/kg
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、廉价、易得的工质。
4
6. 蒸汽动力装置工作流程和简化 蒸汽电厂示意图
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59 2777.67 2798.66 2803.19 2793.64 2724.46 2085.87
2484.1 2443.6 2432.2 2422.8 2392.0 2357.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2 2014.8 1890.0 1794.9 1639.5 1317.2
由第一定律
q1 h1 h4
代入已得数据
q1 h1 h4 3 213.6 kJ/kg 195.8 kJ/kg 3 017.8 kJ/kg
14
蒸汽轮机
控制体积: 蒸汽轮机。 进入状态: p1、T1已知;状态确定 出口状态: p2已知。 据第一定律 wt h1 h2
据第二定律 s1 s2
wP
4
vdp
2'
v
p4
蒸汽动力循环

例题
•例:某发电厂按一次再热循环 工作,已知各处蒸汽和给水焓 如下: h1=3408 KJ/Kg, ha=2905 KJ/Kg, hb=35552 KJ/Kg, h2=2244 KJ/Kg,h2'=138 KJ/Kg, 求:(1)循环有用功; (2)循环热效率。(不计泵 功)
b
4
A 2
三、再热循环分析
理论上,K=1,但实际上, 由于各种损失,一般 K=65%~70% 。
五、调节抽汽式热电机组
优点: 过热器 汽轮机 可同时满足供热供电的 发电机 需要; 供热可满足不同压力的 需要; 锅炉 调节阀 冷却水 热效率比背压式高。 缺点: 冷凝器 •系统及运行较复杂; •其热量利用系数比背压 水泵 2 加热器 水泵 1 式低。
T
4 1
3
2
s
第一节 朗肯循环及热效率
1、朗肯循环装置系统组成与T-S图 主要设备:锅炉、汽轮机、 冷凝器、给水泵。 循环组成:由两个可逆定压 过程和两个可逆绝热过程组 成的理想循环。 即 4-1—定压吸热过程,锅炉 1-2—绝热膨胀过程,汽轮机 2-3—定压放热过程,冷凝器 3-4—绝热压缩过程。给水泵
提高循环热效率的途径
改变循环参数 提高初温度t1 提高初压力p1 降低乏汽压力p2 再热循环 回热循环 热电联供循环
改变循环形式
(4)一次再热可提高循环效率2.5%-4.5%;再热次数增 加,其热效率也增加,但增加会减缓,系统复杂,投资增 大,常采用一次再热,超临界机组可考虑二次再热。 (5)再热使投资增加。10MPa以下机组不采用再热.
再热参数对循环热效率大小的影响
T
T1
T 1'
压力
1
1
1
第5章 蒸汽动力装置循环概要

2018/11/2
9
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 5 6
1
t1
4 3
2 s
h4=h3=h'2
t,R
h1 h2
' h1 h2
(h1 h2 ) (h4 h3 ) t,R (h1 h4 ) 汽轮机输出的
2 2' s
降低终压力的影响
2018/11/2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ13
⑸ 汽轮机的相对内效率和汽耗率
实际的汽轮机内部过程是不可逆的 ①汽轮机的相对内效率(定熵效率)
h1 h2 T h1 h2s
1 T
P1 t1
②汽耗率(d) 2s 2 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 s 单位为kg/J,kg/kJ,也使用kg/(kWh)为单位 实际的基本循环 不计给水泵耗功时,若 理想 汽轮机的输出功率为 P0kW,耗汽率为Dkg/s,两者有以下关系:
s
朗肯循环
( 4-5-6-1——给水在锅炉中定压加热成新蒸汽)
2018/11/2
4
P1
T
5 6
1
t1
蒸汽动力装置朗肯循环的 路径:
4 3
2
朗肯循环
s
(新蒸汽)
给水4
(P1, h’2)
定压加热 省煤器
饱和水5
(P1, ts)
绝热压缩 给水泵
定压加热 水冷壁
饱和汽6
(P 1 , t s )
定压放热 凝汽器
q1 q 4561 h1 h4
蒸汽动力循环解析

对比5678
• 卡诺< 朗肯;
• wnet卡诺< wnet 朗肯
对比9-10-11-12
• 11点x太小,不利于 汽机强度; • 12-9两 相区难压缩;
s • wnet卡诺小
如何提高朗肯循环的热效率 How can we increase the
efficiency of the Rankine cycle
Ex分析法
B/ex,qf=56.7%
(燃烧14.1%排烟及散热 8.6%传热34%)
tu/ex,qf= 0.5% t/ex,qf= 5.6% c/ex,qf= 3.5%
Ex 经济学分析方法
Ex损失的表示
T 5
4’ 4
3 T0
1’’1’ 1
2 2’ s
提高循环热效率的途径
改变循环参数 改变循环形式
T
5 4
3
1 6
2 s
t
h1 h1
h2 h3
影响热效率的 参数?
p1 t1 p2
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变,p1
T
5'
5
1' 1 6'
6
优点:
• T1 t
• v2' ,汽轮机出口
尺寸小
缺点: • 对强度要求高
4'
4 3
• x2' 不利于汽
2' 2
轮机安全。一般 要求出口干度大
t
wnet q1
显然不够全面
• 能量利用系数,但未考虑热和电的品位不同
Utilization factor
K
已被利用的能量 工质从热源得到的能量
蒸汽动力循环

简单蒸汽动力装置流程图
1
qin
Boiler Turbine
Wturb,out
2
4
qout
Pump Wpump,in Condenser
简 单 蒸 汽 动 力 装 置 系 统 简 图
3
二、朗肯循环 (Rankine cycle)
1. 水蒸气的卡诺循环
水蒸气卡诺循环有可能实现,但: 1)温限小 实际并不实行 2)膨胀末端x太小 卡诺循环 3)压缩两相物质的困难
再热循环(reheat cycle)
一、设备流程及T-s图
再热器 过热器
二、再热对循环效率的影响
忽略泵功:
wnet h1 h5 h6 h7
q1 h1 h3 h6 h5
wnet h1 h5 h6 h7 t q1 h1 h3 h6 h5
wnet wt,T
若忽略水泵功,同时近似取h4h3,则
h1 h2 h1 h2 t h1 h3 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
1 d0 h1 h2
耗汽量
2 2
0.42 0.41 0.40 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
p2 kPa 讨论: s3’s3 s1 s 我国幅员辽阔,四季温差大,对蒸汽发电机组有什么影响?
蒸汽参数的影响归纳如下:
① 提高蒸汽初参数 p1,t1,可以提高循环热效率,现代蒸汽动力循环 朝着高参数方向发展。我国目前采用的配套机组参数如下表。 低参数 中参数 高参数 超高参数 亚临界参数
3
蒸汽动力循环 ppt课件

2
1
4
13
4
h1
h1 = 129.3 kJ/kg s h2 = 3330.7 kJ/kg s
ppt课件
21
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
qhwt
T
1
q=0
wt hh1h2
可逆过程: s
p1 p2 2 2’
不可逆过程
s
ppt课件
22
二、朗肯循环功和热的计算
T
汽轮机作功: wT h1 h2
1
凝汽器中的定压放热量:
1 6
2 s
ppt课件
t
h1 h2 h1 h3
p1 t1 p2
29
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、初温 t1 对热效率ηt 的影响
p1 , p2不变,t1
T
1'
1
5
6
t
1
T2 T1
优点:
•T1
t
• x 2 ' ,有利于汽轮
机安全。
4
缺点:
3
2 2 ' • 对耐热要求高,
目前初温一般小
s 于620℃
锅炉Boiler设备图
ppt课件
12
汽轮机(透平Turbine)机组刨面图
ppt课件
13
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
ppt课件
14
Natura冷l-却dr塔if实t 体C图ooling Tower
ppt课件
15
10-1、简单蒸汽动力循环——朗肯循环
一、蒸汽动力循环简化
1
12 汽轮机 s 膨胀
基本内容
ppt课件
2
动力循环:以获得功为目的
第五章 热力循环—热力学第二定律及其应用(第三部分)

4
3
3/
S
s
Ws 可
h2 h3
(2)水泵的耗功量远小于透平机的做 功量,可不考虑不可逆的影响。
实际朗肯循环的热效率: h2 h3 h4 h1 h2 h3 h2 h1 h2 h1
例:某蒸汽动力装置产生的过热蒸汽压力为8600kPa、 温度为500℃。此蒸汽进入透平绝热膨胀作功,透平排 出的乏汽压力为10kPa。乏汽进入冷凝器全部冷凝成为 饱和液态水,然后泵入锅炉。试求: (a)理想的朗肯 循环的热效率; (b)已知透平和水泵的等熵效率都为 0.75,试求在上述条件下实际动力循环的热效率; (c)设计要求实际动力循环输出的轴功率为80000kw,
(c)设计要求循环提供的轴功率为80000kW, 则蒸汽的 流量应为:
m
80000 WN
80000 943.36
84 .779 k g s 1
QH m qH 84.779 3187 5 270233 s 1 . kg QL m qL 84.779 ( 2243 87) 190233 s 1 . kg
3/
S
郎肯循环提供得净功为透平产功和水泵耗功得代数和, 即: 1 或者根据 WN qH qL 也可计算出WN. 郎肯循环的效率为:
WN qH
1264..9 0.3965 3190 4
T 2
(b)已知透平的 s为0.75,则透平产功为:
1 4 3 3/ S
Ws ,Tur h (h) s 0.75 1273 .6 955 .2kJ kg
h2 h1
蒸汽动力循环中,水泵的耗功量远小于汽轮机 的作功量。热效率可近似为:
(汽轮机课件)蒸汽动力循环

Q1
热机 Q2 低温热源
W0
ηtc = 0; (3)当T1= T2 时,
第二类用动机是造不出来的
=
(4) 提高循环热效率的根本途径是: ① 提高吸热温度 T1; ② 降低 放热的 T2 。
−Q1 Q2 −Q Q + +0 = 1 + 2 T1 T2 T1 T2 ΔSiso = −Q1 Q2 + ≥0 T1 T2
T2
3
2
吸热平均温度 T 1 = 放热平均温度 T 2 =
3 2
汽轮机作功 wT = h1 − h2 水泵耗功 wp = h4 − h3 循环净功 w0 = q1 − q2 = wT − wP 循环热效率
w ηt = 0 q1
s
汽耗率:每生产1kW.h (3600kJ)的功 所消耗的蒸汽量。
循环热效率
3
3
2 2′
循环热效率 ηt =
ηc.oi
s
Hale Waihona Puke w h −h = p = 4 3 w′p h4′ − h3
wt′ 汽轮机的相对内效率 ηoi = wt wp η = 水泵的相对内效率 p w′p
s
所以
h2′ = h1 − ηoi wt = h1 − ηoi ( h1 − h2 )
4′
p1 , t1 , p2 ,ηoi ,ηc ,oi
T
1
′, w0 ′ ,ηt q1
汽轮机作功 wt′ = h1 − h2′ 水泵耗功
w′p = h4′ − h3 ′ w0 ′ q1
关键
2 2′
得到 h2′ , h4′
ηoi =
wt′ h1 − h2′ = wt h1 − h2
第五章 热力循环-热力学第二定律及其应用讲解

T 的表达式。
高温
QH
热机
QL
热源TH
低温 热源TL
WS(R)
功源
例5-1
ห้องสมุดไป่ตู้
5.2 熵
解:取热机为体系
由热力学第一定律: H Q WS(R)
热机为循环装置,完成一个循环之后,体系回到原状态,故:
Q WS(R)
H 0
其中: Q QH QL=WS(R)
由第二定律: St Ssys Ssur 0
循环装置——体系 热源——环境:
Ssys 0
St
Ssur
Q1 T1
Q2 T2
Q1 T1
Q1 T2
Ssur
1
Q1
T1
1 T2
5.2 熵
对热源:Q1:
Q2:
1 1
1 1
St
Ssur
当封闭体系经历一可逆过程时,从环境热源接受 QR
的热量时,
体系熵变为:
dSsys
QR
T
环境熵变为:
dSsur
QR
T
QR
T
为随 QR
热流产生的熵流:dS f
QR
T
由于传热而引起的体系熵的变化。功的传递不会引起熵的流动。
5.2.1 热力学第二定律用于封闭体系
2、熵产 Sg
对热机: QH:+ QL:
对于可逆过程: St Ssys Ssur 0
其中: Ssys 0
Ssur 0
化工热力学习题及答案第五章蒸汽动力循环和制冷循环

化⼯热⼒学习题及答案第五章蒸汽动⼒循环和制冷循环第五章蒸汽动⼒循环和制冷循环5-3 设有⼀台锅炉,每⼩时产⽣压⼒为2.5MPa ,温度为350℃的⽔蒸汽4.5吨,锅炉的给⽔温度为30℃,给⽔压⼒2.5MPa 。
已知锅炉效率为70%,锅炉效率:染料可提供的热量蒸汽吸收的热量=B η。
如果该锅炉耗⽤的燃料为煤,每公⽄煤的发热量为29260kJ ·kg -1,求该锅炉每⼩时的耗煤量。
解:查⽔蒸汽表 2.5MPa 20℃H 2O 13.86-?=kg kJ H 2.5MPa 40℃H 2O 177.169-?=kg kJ H 内插得到 2.5MPa 30℃H 2O 104.12823.8677.169-?=+=kg kJ H查⽔蒸汽表 2.0MPa 320℃H 2O 15.3069-?=kg kJ H 2.0MPa 360℃H 2O 13.3159-?=kg kJ H 内插得到 2.0MPa 350℃H 2O 185.31365.306930405.30693.3159-?=+?-=kg kJ H查⽔蒸汽表 3.0MPa 320℃H 2O 14.3043-?=kg kJ H 3.0MPa 360℃H 2O 17.3138-?=kg kJ H内插得到 3.0MPa 350℃H 2O 188.31144.304330404.30437.3138-?=+?-=kg kJ H内插得到 2.5MPa 350℃H 2O 187.3125285.313688.3114-?=+=kg kJ H锅炉在等压情况下每⼩时从锅炉吸收的热量:131231490235)04.12887.3125(105.4)(2-?=-??=-?=h kJ H H H m Q O H锅炉每⼩时耗煤量: 16.658292607.013490235-?=?=h kg mcoal5-4 某朗肯循环的蒸汽参数为:进汽轮机的压⼒MPa p 61=,温度C t ?=5401,汽轮机出⼝压⼒MPa p 008.01=。
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P1
4——给水(未饱和水)状态(P1) ;
4-5——给水在锅炉省煤器中定压 加热成饱和水 (P1' ts) ;
T
5 6
1
t1
5-6—— 水在锅炉 水冷壁 中定压加热 成为饱和汽 (P1' ts);
6-1—— 饱和汽在 过热器 中定压加热 成为新蒸汽 (P1' t1)。
4 3
2
' q1 (h1 h2 ) (hb ha )
再热循环的热效率为
t,reh.
一次汽作的功
二次汽作的功
wnet (h1 ha ) (hb h2 ) (h1 h2 ) (hb ha ) ' ' q1 (h1 h2 ) (hb ha ) (h1 h2 ) (hb ha )
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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4
P1
T
5 6
1
t1
蒸汽动力装置朗肯循环的 路径:
4 3
2
朗肯循环
s
(新蒸汽)
给水4
(P1, h’2)
定压加热 省煤器
饱和水5
(P1, ts)
绝热压缩 给水泵
定压加热 水冷壁
饱和汽6
(P 1 , t s )
定压放热 凝汽器
d
( 300) 0
( 500) d0
1 1 3 3 10 10 ( 300) h1 h2 2992.4 2013.44 1.0215 10 6 kg/J 1 1 3 3 10 10 ( 500) h1 h2 3454.9 2227.23 0.8146 10 6 kg/J
P1 1 T 1 t1 t1
4 3 2 2 s
P1=3 MPa(过热汽) t1=300℃ h1=2992.4 kJ/kg s1=6.5371 kJ/(kg· K) t1=500℃ h1=3454.9 kJ/kg s1 =7.2314 kJ/(kg· K) P2=6 kPa的饱和参数 : s=0.5209 kJ/(kg· K),s=8.3305 kJ/(kg· K) h=151.50 kJ/kg, h=2567.1 kJ/kg
定压加热 过热器
过热汽1
(P1, t1)
绝热膨胀 汽轮机
5
(重新循环)
给水4
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凝结水3
(P2, h’2)
乏汽2
(P2, h2)
⑵ 朗肯循环的P-v图和h-s图 P-v图
P 4 s P 5 6 1 s 5 3 P 4 s 3 6 P 2 P h 1 s
h -s 图
2
s
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具体计算如下:
( 300) x2
s1 s' 6.5371 0.5209 0.7708 s"s' 8.3305 0.5209 s1 s' 7.2314 0.5209 ( 500) x2 0.8593 s"s' 8.3305 0.5209
q1 q 4561 h1 h4
T 5 1
P1
t1
6
循环的放热量
q2 q23 h2 h3
4 3
2 s
朗肯循环的热效率
t,R
q1 q 2 (h1 h4 ) (h2 h3 ) (h1 h2 ) (h4 h3 ) q1 (h1 h4 ) (h1 h4 )
t,R会有较显著的提高
P1'
6 6
对机器的强度要求提高 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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s
② P1、P2不变,将初温 t1提高
t1'
T 5 6
P1 1 1 t1 t1
提高初温的结果相当于在原循环 1234561基础上附加循环11221 平均吸热温度 T1 明显提高 t,R会有较显著的提高 乏汽干度x2会提高 金属耐热要求提高 对机器的强度要求提高 汽机出口尺寸增大 目前可应用的t1为550℃ 同时提高P1、 t1是方向
一次汽吸的热量 二次汽吸的热量 21
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①再热措施能否提高循环的热效率取决于中间压力 存在着一个最佳的中间再热压力 Pa,opt (0.2 ~ 0.3) P1 精心设计的再热循环有望直接提 高循环热效率4% ~ 5% (2~3.5%)
P T t 1 b
②再热的目的不全在于靠其直接 a 提高循环的热效率 4 无再热时乏汽的状态为 c;有再 c 3 2 热时乏汽的状态为2 x2>xc ——与Pa有关 s 再热的目的更重要地还在于它能提高汽轮机乏汽的干 度,从而为提高初压力创造条件 ③此外,乏汽干度提高对汽轮机的内部效率有利
汽轮机输出的 技术功 给水泵消耗的 技术功
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9
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 5 6
1
t1
4 3
2 s
h4=h3=h'2
t,R
h1 h2
' h1 h2
(h1 h2 ) (h4 h3 ) t,R (h1 h4 ) 汽轮机输出的
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⑶ 再热循环的热效率
对于具有1次再热的蒸汽动力循环 忽略给水泵的功耗时,再热循环输 出的功为一次汽和二次汽在汽轮机中 所作的技术功之和
wnet (h1 ha ) (hb h2 )
T
P t 1 b
a 4 3
c
2 s
循环的 吸热量 为蒸汽分别在锅炉 的过热器和再热器中所吸热量之和
t(300)
0.8593 2567 .1 (1 0.8593) 151 .5 2227 .23 kJ/kg h1 h2 2992 .4 2013 .44 0.3446 h1 h' 2 2992 .4 151.5
17
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( 500) t
乏汽2
(P2, h2)
二次汽b
(Pa, t)
绝热压缩
给水泵
(循环) 给水4 …… 过热汽1
(P , t )
(新蒸汽)
s 蒸汽动力装置再热循环
1-a——一次汽在汽轮机前缸中绝热膨胀作功 (h1− ha) ; a-b——蒸汽在锅炉再热器中定压再热,吸热 (hb − ha); b-2——二次汽在汽轮机后缸中绝热膨胀作功 (hb− h2) ;
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⑵ 蒸汽动力装置再热循环
设一次汽的参数为P、t,中间 再热压力为Pb,再热至初温 t 工质循环路径: 一次汽1
(P , t )
(新蒸汽) 绝热膨胀 定压加热
P T t 1 b
汽轮机前缸
定压放热 凝汽器
前缸排汽a
(Pa)
绝热膨胀 汽轮机后缸
a 4 3 c 2
再热器
凝结水3
(P2, h’2)
300 0.3446 1.0215106 0.7708 500 0.3716 0.8146106 0.8593
18
h1 h2 3454 .9 2227 .23 0.3716 h1 h' 2 3454 .9 151 .5
计算结果汇总:
t1,℃
t
d,kg/J x2
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2 2' s
降低终压力的影响
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13
⑸ 汽轮机的相对内效率和汽耗率
实际的汽轮机内部过程是不可逆的 ①汽轮机的相对内效率(定熵效率)
h1 h2 T h1 h2s
1 T
P1 t1
②汽耗率(d) 2s 2 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 s 单位为kg/J,kg/kJ,也使用kg/(kWh)为单位 实际的基本循环 不计给水泵耗功时,若 理想 汽轮机的输出功率为 P0kW,耗汽率为Dkg/s,两者有以下关系:
§5.2 蒸汽动力装置再热循环
⑴ 带再热的蒸汽动力装置
以朗肯循环为基础
一次汽 (过热器) 二次汽
b
(再热器) 1
汽轮机
a 再 热 —— 蒸 汽 在 汽 轮 机 6 凝汽器 2 锅炉 中工作至某一中间压力后 5 冷却水 3 重新送回到锅炉的再热器 中加热,然后再引回汽轮 4 给水泵 机中继续作功,或称重热 带再热的蒸汽动力装置 一次汽——再热前的蒸汽 二次汽——再热后的蒸汽 一般都再热至初温;理论上可进行多次再热,但实际只 有1~2次再热
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4 3
2
2
s 提高初温的影响
12
③ P1、t1不变,将终压P2降低 wt,T增大 T1 略有下降; T2 下降明显 对t,R总是有利
P2'
P1
T 5
4 4' 3 3' 6
1
t1
P2 目前实际已采用至 3.5 ~ 4kPa , 对应的饱和温度为 27~ 33℃限于循 环水的温度,已基本达到极限低值 冬天循环水温较低,循环热效率较高
因此实际蒸汽动力装置整体上讲尚需考虑 锅炉的热损失——锅炉效率B 管道的热损失——管道效率tu ——实际蒸汽动力装置循环的热效率 t=t,RBtuT
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例5-1(习题11-1) 一简单蒸汽动力装 置循环(即朗肯循环),蒸汽的初压P1 = 3 MPa,终压P2 = 6 kPa,初温分 别为300℃和500 ℃ 。试求不同初温 时循环的热效率 t 、耗汽率 d 及蒸汽 的终干度x2,并将所求得的各值填入 下表内,以比较所求得的结果。 解: 忽略水泵功耗。查水蒸气表得: