蒸汽动力装置循环

(
kJ kg
)
3600
(kJ
)
d 3600 (kJ ) 3600 (kg)
w
net
(
k k
J g
)
wnet
蒸汽动力装置循环
d 3600 w net
四、如何提高朗肯循环的热效率
T
5 4
3
t
h1 h2 h1 h3
1
影响热效率的参
数？
6
p1 t1 p2
2
s 蒸汽动力装置循环
1.蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响
1
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热 2
v蒸汽动力装置循环
朗肯循环T-s和h-s图
12 汽轮机 s 膨胀 34 给水泵 s 压缩
23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热
T
h
1
1
4
4
2
3
2
3
s
s
蒸汽动力装置循环
压水堆核电厂蒸汽循环装置
蒸汽动力装置循环
火电厂、核电厂蒸汽循环T-S图比较
T
T
1
1
4
3
2
4
3
2
s
核电厂二回路蒸汽循环T－S图
s
火电厂水蒸气(朗肯)循环T－S图
蒸汽动力装置循环
朗肯循环与卡诺循环的比较
蒸汽动力装置循环
二、朗肯循环功和热的计算
汽轮机作功： wT,12 h1h2 凝汽器中的定压放热量：
q2 h2 h3 水泵绝热压缩耗功：
wP,34 h4h3 锅炉中的定压吸热量：
6
现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa，
相应的饱和温度约为
2
27~ 33℃ ，已接近事
2'
实上可能达到的最低
限度。冬天热效率高 s 蒸汽动力装置循环
五、有摩阻的实际朗肯循环 1.T-s图及h-s图
忽略水泵功：q1 h1 h3
不变 t
q2 h2act h2'
蒸汽动力装置循环
2.不可逆性衡量
图11-1电厂鸟览图
图11-2锅炉
图11-3汽轮机车间等图
图11-4汽轮机高压缸
图11-5汽轮机中压缸
图11-6汽轮机低压缸
蒸汽动力装置循环
蒸汽蒸汽电动力厂装置示循环意图
动力循环研究目的和分类
动力循环：以获得功为目的
——工质连续不断地将从高温热源取得的热 量的一部分转换成对外的净功
——正向循环
蒸汽动力装置循环
6
• v 2 ' ，汽轮机出口
尺寸小
缺点： • 对强度要求高
4'
4 3
• x 2 ' 不利于汽
2' 2
轮机安全。一般 要求出口干度大
于0.85~ 0.88 s 蒸汽动力装置循环
3.乏汽压力（背压）对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
•T 2
t
T
5 4 4' 3 3'
缺点：
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1
•受环境温度限制，
q1 h1 h4
h
4 3
蒸汽动力装置循环
1 2
s
循环净功： w n e t w T w P ( h 1 h 2 ) ( h 4 h 3 )
循环净热量： q n e t q 1 q 2 ( h 1 h 4 ) ( h 2 h 3 ) ( h 1 h 2 ) ( h 4 h 3 )
a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）
T
wt,Tacth1 h2act
wt,T
h1 h2
近代大功率汽轮机ηT在0.85～0.92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 h2ac t h1T h1h2 h21Th1h2
（h1–h2—理想绝热焓降—ideal enthalpy drop; 蒸汽动力装置循is环entropic enthalpy drop ）
t
w net w T,12w P ,34(h 1h2)0
q1
q1
h 1h4
h
1
一般很小，占0.8~1%，忽略泵功
t
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
4 3
蒸汽动力装置循环
2 s
三、耗汽率(steam rate)及耗汽量
工程上常用汽耗率：反映装置经济性，设备尺寸
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
蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant) ：
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。
第十章 蒸汽动力装置循环
蒸汽动力装置循环
本章内容要求
➢掌握蒸汽动力装置的基本循环-朗肯循环及其热效 率分析； ➢学会分析蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响； ➢理解朗肯循环的构成、热效率计算式，以及利用 T-s图分析循环； ➢ 理解再热循环、抽汽回热循环和抽汽量； ➢ 了解其它循环方式。
蒸汽动力装置循环
1 d 0 h1 h2
k g /J,工 程 上 用 k g /k W h
耗汽量
D 0d 0P 0 P 0功 率 , W
蒸汽动力装置循环
汽耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg
1(kW h) 1( kJ ) 3600 (s) 3600 (kJ ) s
d
wnet
合理安排循环、提高热效率
按工质
气体动力循环：内燃机、燃气轮机 空气为主的燃气 按理想气体处理
蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 实际气体
蒸汽动力装置循环
§10-1 简单蒸汽动力装置循环 —郎肯循环(Rankine cycle)
蒸汽动力装置循环
朗肯循环
水蒸气动力循环系统
汽轮机
四个主要装置：
锅
锅炉
炉
发电机
汽轮机
凝汽器
凝汽器 给水泵
给水泵
蒸汽动力装置循环
一、水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
锅 炉
4
1 汽轮机 12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热
发电机 34 给水泵 s 压缩
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
给水泵
3
蒸汽动力装置循环
朗肯循环
朗肯循环pv图
p 4
3
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
实际循环与卡诺循环
卡诺热机只有理论意义，最高理想 实际上 T s 很难实现
内燃机 t1=2000oC，t2=300oC
tC =74.7% 实际t =30~40%
火力发电 t1=600oC，t2=25oC
tC =65.9% 实际t =40% 回热和联合循环t 可达50%
蒸汽动力装置循环
研究动力循环的目的：
p1 , p2不变，t1
优点：
•T1
t
T
1' • x 2 ' ，有利于汽机
1
安全。
缺点：
5
6
• 对耐热及强度要
4
求高，目前初温
3
一般在550℃左右
2 2' • v 2 ' 汽机出口
尺寸大 s 蒸汽动力装置循环
2.蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
优点：
•T1
t
T
5' 5
1' 1 6'