10蒸汽动力循环装置讲解

p-v 和 T-s图
p
4 5 6 1 4 3 2 3 2 S
T
5 6
1
0
v
0
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
朗肯循环功、热及热效率的计算
汽轮机作功：
ws ,12 h1 h2
凝汽器中的定压放热量：
h
1
q2 h2 h3
水泵绝热压缩耗功：
4 3
2 s
ws ,34 h4 h3

汽轮机出口
尺寸大。
（ 3） 背 压 p2
t1 , p1不变，p2
T 5 4 1 6 2 2' s
优点：
T2 , t
缺点： （1）受环境温度限制， 现在大型机组 p2 为 0.0035~0.005 MPa，相 应的饱和温度约为27~ 33℃ ，已接近事实上可 能达到的最低限度。 （2）冬天热效率高。
（2）中间再热压力
目的：分析再热压力过高或过低对循环的影响。
a） 中间最佳压力应能够同时提高排汽干度和循环热效率。 b）根据已有的设计和运行经验，pm一般为初压p1的20%— 30%。 通常一次再热可使热效率提高 2%—3.5%。 目前，高参数大功率汽轮发电机组的再热级数一般小于2级。 a）初压低于10Mpa时，一般不采用再热循环； b) 初压在13Mpa—临界压力以下时，采用一级再热； c) 超临界参数时，采用两级再热。
第十章 蒸汽动力循环装置
本章重点
1、熟悉朗肯循环图示与计算
2、朗肯循环与卡诺循环
3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4、再热、回热原理及计算
本章基本要求
熟练掌握水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电
循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径。
第十章 蒸汽动力循环装置
动力循环：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。 研究目的：合理安排循环，提高热效率。 气体动力循环：内燃机 按工质
T
1 1’ 5 4 3 2 2‘ 6 7
冷却水
0
s T–s图
一次再热循环
2 朗肯循环和一次再热循环 T–s 图比较
T
1 5 6
T
1 1’ 5 6 7
4
3 2
4
3 2 2‘
0
s 朗肯循环T–s图
0
s 再热循环T–s图
3 再热对热效率的影响及中间压力
（1）再热对热效率的影响 一次再热吸收的总热量：
T
3. 蒸汽参数对热效率的影响
T
1
h1 h2 t h1 h3
影响热效率的参数主要 是：p1, t1, p2
5
4
6
2
3
s
（ 1） 初 压 p1
t1 , p2不变，p1
T 5 4' 4 5' 1' 1 6' 6
优点：
T1 , t , v2
减小汽轮机出口尺寸
缺点： （1）对强度要求高
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
2. 水蒸气朗肯循环（理想化循环） 四个主要装置及过程： 1-2 汽轮机 s 膨胀 2-3 凝汽器 p 放热 1 汽轮机 3-4 给水泵 s 压缩
锅 炉
发电机 4 3 给水泵 2 凝汽器
4-1 锅炉 p 吸热
p
4 5 61
3
2
0
v
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
4' 3 3'
在不同初、终参数下朗肯循环的热效率
p2= 0.05bar, t1= 435º C时
p1 ηt 15 33.7 25 35.9 35 37.0 50 38.5 75 39.9 90 40.6
p1= 35bar, p2= 0.05 bar时 t1
ηt 300 35.4 350 36.0 400 36.6 435 37.0 450 37.4 500 38.2
p1= 35bar, t1= 435º C时
p2 ηt 0.04 37.5 0.05 37.0 0.1 35.1 0.2 33.1 0.5 29.6 1 26.9
结论： 要想提高蒸汽动力装置的热效率 （1）改变蒸汽参数：
尽可能提高蒸汽的初压和初温，
并降低乏汽压力 （2）改进朗肯循环： 如：再热循环，回热循环， 热电联供循环等。
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
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
1. 水蒸气的卡诺循环
p 4 3 1 2 v T 4 3 1 2 s
水蒸气卡诺循环有可能实现，但： 1）温限小 2）膨胀末端 x 太小 3）压缩两相物质的困难
实际并不实行 卡诺循环
简单蒸汽动力装置流程图
锅炉中的定压吸热量：
q1 h1 h4
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
wnet ws ,12 ws ,34 t q1 q1
一般很小，占 0.8~1%，忽略泵功
h
1
4 3
2 s

t
ws ,12 q1
h1 h2 h1 h3
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
（2） x2
不利于汽轮
3
2' 2 s
机安全。一般要求出口 干度大于0.85~ 0.88.
（ 2 ） 初 温 t1
p1 , p2不变，t1
T 5 4 3 1'
优点：
T1 , t , x2
有利于汽轮机安全
缺点： （1）对耐热及强度要
1
6
求高，目前最高初温一
2 2'
s
般在550℃左右。 （2）v2
T
5 6
1 a b
（1）再热循环本身不一 定提高循环热效率
4
3
2
s
（2）与再热压力有关 （3）x2 降低, 给提高初压 创造了条件，选取再热压 力合适，一般采用一次再 热可使热效率提高 2％～ 3.5％。
1 一次再热循环装置的系统图及T-s图
1‘ 再热器 过热器 6 锅炉 4 给水泵 1 高压汽轮机 2 7 低压汽轮机 发 电 机 冷 凝 器 3
1 1’ 5 4 3 2 2‘ 6 7
q 1 ( h 1 h 4 ) ( h 1 h 7 )
对外放热：
q 2 h 2 h 3
0
s 再热循环T–s图
净功（忽略泵功）：
wnet h1 h7 h1 h2
热效率：
t,RH
h1 h7 h1 h2 wnet q1 ( h 1 h 4 ) ( h 1 h 7 )
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
4. 有摩阻的实际循环
忽略水泵功：
q1 h1 h3 q2 h2act h2'
不变
t
10-2 再热循环
再热循环的目的：在初温不允许继续提高的情况下，为了提 高初压，以提高循环热效率，且不使汽轮机排汽干度过低，在朗 肯循环基础上引入蒸汽中间再过热方法。