上海交大工程热力学(第四版)课件 第10章 蒸汽动力装置循环

ηt
？
其他影响：x末上升（根本目的）； d0下降；
复杂化，投资上升。
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10-3 回热循环（regenerative cycle）
一、抽汽回热循环（regenerative cycle with steam extraction，regenerative cycle with feed-water heater）
h1 h 0 1 '
讨论： 1）抽汽回热ηt 上升； 2）抽汽级数越多ηt 越高 ，若级数趋向无穷， ηt =1？
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思考：1）抽汽回热循环
t 1
其中T 吸 T放 T吸 T放 h2 h2 ' s2 s2 '
T 放 1
?
h1 h 0 1 ' s1 s 0 1 '
8
3. 背压 p2
T 1不 变 , T 2 t
但受制于环境温度，不能任意
降低 p 2 6 k P a , t s 3 6 .1 7 C ; p 2 4 k P a , t s 2 8 .9 5 C 同时，x2下降 。
讨论： 我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？
6
三、初参数对朗肯循环热效率的影响
1. 初温t1
T1
T 2不 变

t
或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21
t1 1 2 2 1 t1 2 3 5 6 1
t t
t
7
2. 初压力 p1
T 1 , T 2不 变
t
但 x2下降且 p太高造成强度问题
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10-2 再热循环（reheat cycle）
一、设备流程及T-s图
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二、再热对循环效率的影响
忽略泵功：
w net h1 h5 h6 h7
q 1 h1 h 3 h 6 h 5
t
w n et q1

h1 h 5 h 6 h 7 h1 h 3 h 6 h 5
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燃气-蒸汽联合循环型式之三——热电合供
下一章
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q 1 h1 h 4
t
w n et q1
1
q2 q1

h1 h 2 h 4
h1 h 4
h3
5
w t,P w t,T

w n et w t,T
若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则
t
h1 h 2 h1 h 3

h1 h 2 h1 h 2 '
q 1 h1 h 01 '
q 2 1 h 2 h 2 '
t
w n et q1

h1 h 0 1 1 h 0 1 h 2
h1 h 0 1 '

t 1
q2 q1
1
1 h2 h2 '
一、背压式设备流程及T-s图
特点—发电量受热负荷制约。
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二、抽汽凝汽式设备流程及T-s图
特点—热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。
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三、热量利用系数
循环热量利用系数

已利用的热量 工质从热源所吸收的热量
>
循环热效率
循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别； 循环热效率没考虑低温热能的可利用性 热电厂热量利用系数
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
d0 1 h1 h 2
k g /J, 工 程 上 用 k g / k W h
耗汽量
D 0 d 0 P0 P0 功 率 , W
第十章 蒸汽动力装置循环
Vapor power cycles
10-1 简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环 10-2 再热循环 10-3 回热循环 10-4 热电合供
10-5 燃气-蒸汽联合循环
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
一、概述
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、价廉、易得的工质。
例A466167英
例A466167中
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四、有摩阻的实际朗肯循环
1. T-s图及h-s图
忽略水泵功：
q 1 h1 h 3 q 2 h 2 act h 2 ' 不变
t
10
2. 不可逆性衡量
a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率）
T
w t,T act w t,T h1 h 2 act h1 h 2
2
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
3
2. 水蒸气朗肯循环 1）流程图
2）p-v，T-s及h-s图
4
3）朗肯循环的热效率 w n et q2 t 1 q1 q1
w n et w t,T w t,P
w t,T h1 h 2 ? c p T1 T 2
w t,P h 4 h3
w n et h1 h 2 h 4 h3
q 2 h 2 h 3 c p T 2 T 3 ?
Ts s 3 s 2 ?

利用的热量 燃料的总释热量
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10-5 燃气-蒸汽联合循环
燃-蒸联合循环 （combination steam turbine-gas turbine cycle）
燃气-蒸汽联合循环型式之一 （无补燃）
燃气-蒸汽联合循环型式之二 24 （补燃式）
t 1
Q fa Q 5 1 Q 23
b）装置内部热效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功：
i
w n et ,act q1
Pe q1

w t,T act q1

h1 h 2 act h1 h 2 '

T h1 h 2
h1 h 2 '
T t
c）装置有效热效率ηe
e
T m t
考虑机械损失
Pe—有效轴功率 ηm—机械效率
3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di
di 1 h1 h 2 act h1 h 2 1 h1 h 2 act h1 h 2 d0
T
D i d i Pi
实际内部功率
例A466155 例A460299
回热器两种方式 混合式
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间壁式
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二、回热循环计算
1. 抽汽量 能量方程：
1 h 4 h 01
忽略泵功

h 01 ' 0
h4 h2'
h0 1 ' h2 ' h0 1 h2 '
2. 回热器(regenerator)R
熵方程： 1 s 2 ' s 0 1 s 0 1 ' S f S g
sCV 0
S g s 0 1 ' s 0 1 1 s 2 '
I T0 S g
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3. 循环热效率
w net h1 h01 1 h01 h 2
w net 1 h1 h 2 h1 h01
Q2 Q1 1
否
t 1
T放 S 2 T吸 S 1
1
s2
s2 '
T 吸 s1 s 0 1 '

T T
放 吸
2）回热器是间壁式，α怎么求？ 3）回热器中过程不可逆，为什么 循环ηt 上升？
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例A466266 例A460200
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10-4 热电合供（power-and-heating plant cycle）
近代大功率汽轮机ηT 在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
h 2 act h1 T h1 h 2 h2 1 T
h1 h 2
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（h1–h2—理想绝热焓降（ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ）