蒸汽动力循环的实验一

蒸汽动力循环的实验

一、实验的目的

1、使我们更加了解蒸汽动力循环的运作过程。

2、使我们清楚的知道简单的蒸汽动力循环在运作过程中所需要的工具、设备及其他的等等。

3、使我们更加明白蒸汽动力循环的原理、优缺点等等，为以后利用它做准备。

二、实验所需要的设备

简单蒸汽动力装置的主要热力设备：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。

三、实验的原理

简单蒸汽动力循环装置是怎样进行动力循环工作的呢？其工作过程如下：水在锅炉中吸收热量形成过热蒸汽。过热蒸汽被送至汽轮机绝热膨胀作功。作功后的乏汽被送至冷凝器内凝结成水。再由给水泵加压后送回锅炉加热而完成一个循环。

示意图如下：

蒸汽动力装置理想循环的组成：0-1为定压吸热过程；1-2为绝热膨胀过程；2-3为定压放热过程；3-4为绝热加压过程。其示意图如下：

四、蒸汽动力循环热效率分析（如下图）

0-1过程，工质吸热： q1＝h1－h0

2-3过程，工质放热： 322h h q -= 绝热膨胀过程1-2，工质在汽轮机中所作的轴功 为(ws,T)1-2＝h1－h2

绝热加压过程3-0，给水泵消耗的轴功为 3003p s,)(h h w -=-

循环净功： )3

0()21(03)p s,(21)T s,(0h h h h w w w ---=---=

五 、蒸汽动力循环热效率 （如下图）

定压吸热过程0-1中，工质的吸热量为

q1＝h1－h0

循环净功为汽轮机轴功和水泵耗功之差，即 )30()21(03)p s,(21)T s,(0

h h h h w w w ---=---= 因此，有0

1)30()21(10t h h h h h h q w ----==η 水泵的耗能约为汽轮机轴功的2%，可忽略， 03003)p s,(≈-=-h h w 则循环热效率可近似表示为 3121121)T s,(t h h h

h q w

--=-=η

六、整理实验数据并分析。 通过以上的分析，可知蒸汽动力循环过程很清晰简单明了，但是运用此技术时，蒸汽动力循环的热效率是很难把握的，它的影响因素有好多，比如 :1、蒸汽的初温2、乏汽压力 等等，我们需要通过单一变量法，采用一个更好的方法去提高蒸汽动力循环的热效率，只有这样才能更好的了解蒸汽动力循环并更好地利用它。（其中对蒸汽动力循环的热效率的影响因素的分析如下）

1、分析蒸汽的初温对蒸汽动力循环的影响

(图 如右)

设初压p1、乏汽压力p2不变。

蒸汽的初温由T1→ 'T 1 →平均加热温度提高，即 'T 1m ＞Tm1 放热过程'2-3与原过程2-3的放热温度T2相同。 于是，由等效卡诺循环热效率公式ηt ＝1－(T2/Tm1)可知，蒸汽初温由T1提高到'T 1时，蒸汽动力循环热效率提高。 所以，蒸汽初温提高时，如蒸汽初压不变，膨胀终状态'2比原状态2的干度大，即乏汽中含有的水分减少，这利于减少汽轮机内部的功耗散，也利于汽轮机叶片工作条件的改善。另外，为提高蒸汽初温，要求锅炉过热器材料具有较好的耐热性。

2、分析蒸汽的初压对蒸汽动力循环的影响

（图如下）

设初温T1及乏汽

的压力p2不变。

蒸汽初压由p1提高到'p 1→平均加热温度提高，即 'T 1m ＞Tm1。

放热过程'2-3和原过程2-3放热温度T2相同 于是，根据等效卡诺循环的热效率公式ηt ＝1－(T2/Tm1)可知，提高蒸汽初压'p 1可使朗肯循环的热效率提高。 所以，蒸汽初压提高时，如蒸汽初温不变，则膨胀终了状态 比原状态2的干度小，即乏汽中的水分增加，这会引起汽轮机内部的耗散增加。当水分过多时，由于水滴的冲击，汽轮机叶片表面受破坏，甚至引起叶片振动，影响叶片使用寿命。因此，一般同时提高蒸汽的初温及初压，保证既能提高热效率，又能使汽轮机内部具有良好的工作条件。

3、分析乏汽压力对蒸汽动力循环的影响

（图如右）

设初温T1及初压力p1不变。 ↓乏汽压力p2→与乏汽压力相应的饱和温度↓→放热过程'2- '3

比原过程2-3有更低的放热温度，即'T 2＜T2。虽这时加热过程的起点T0也降低为'T 0，但它对整个加热过程的平均加热温度影响很小。 因而，由等效卡诺循环热效率公式可知，↓乏汽压力p2→蒸汽动力循环热效率↑。 乏汽凝结温度主要取决于自然环境中冷却介质温度。当乏汽凝结温度降低到28℃时，乏汽的压力相应地降低为0.0039MPa 左右。(查资料获得) 总之，要想很好的应用蒸汽动力循环这一技术，必须考虑以上分析的三个影响它的重要因素。