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
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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
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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
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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
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12
汽轮机（透平Turbine）机组刨面图
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13
凝汽器Condenser和冷却塔系统图
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14
Natura冷l-却dr塔if实t 体C图ooling Tower
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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
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2
动力循环：以获得功为目的
气体动力循环 工质：燃气 理想气体 应用：内燃机和燃气轮机
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3
蒸汽动力循环
工质：水蒸气 实际气体
应用：
锅
火电、
炉
核电、
太阳能热发电
汽轮机 发电机 凝汽器
给水泵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。
美国南加州SEGS,1380MW，加热有机油到
3C90
西 班 牙 Plataform Solar de Almeria 的 蝶式Stirling 机系统
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9
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10
蒸汽动力循环的示意图
汽轮机 四个主要装置：
锅炉
锅 炉
汽轮机 发电机 凝汽器（冷凝器）
给水泵 凝汽器
给水泵
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11
汽轮机
23 凝汽器 p 放热
锅 炉
34 给水泵 s 压缩
2 发电机 41 锅炉 p 吸热
4
凝汽器
3
工质：水蒸气 实际气体
给水泵
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16
水和水蒸气性质
p-v图
T-s图
1点2线3区5态
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h-s图
17
朗肯循环pv图
汽轮机
p
锅
炉
发电机
4
1
凝汽器 给水泵 12 汽轮机 s 膨胀
3
2
23 凝汽器 p 放v热
蒸汽量kg，用d来表示
理想可逆条件下的耗汽率：
d0
D P0 h1
1 h2
[kg/J]
D:蒸汽消耗量，kg/s
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26
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
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27
朗肯循环与卡诺循环比较
34 给水泵 s 压缩 41 锅炉 p 吸热
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18
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
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19
水蒸气的定压过程
锅炉、换热器
wt = 0 q = h
q hwt
p
例：锅炉中，水从30℃ ，
T
1
5
6
4
4' 3
2
3'
2'
优点：
•T 2
t
缺点： •受环境温度限制，现在大型机 组p2为0.0035~0.005MPa，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。冬天热效率高
s
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32
提高循环热效率的途径
改变循环参数 其它方式？
提高初温 提高初压 降低背压
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30
2、初压 p1 对热效率ηt 的影响
t1 , p2不变，p1
T
5' 5
4'
4 3
6 '1 ' 1
6
2' 2
优点：
• T1
t
缺点： • 对强度要求高
• x 2 ' 不利于汽轮机
安全。一般要求出口干 度大于0.88。
s
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31
3、背压 p２ 对热效率ηt 的影响
p1 , t1不变，p2
q2 h2h3
4
3
2
水泵绝热压缩耗功：
h
s
w Ph 4 h 3v3(p 4p 3)
1
锅炉中的定压吸热量：
q1h1h4
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4
2
3 s 23
朗肯循环热效率的计算
t w q n 1 e t q 1 q 1 q 2 w T q 1 w P (h 1 h h 2 1 ) h (h 4 4 h 3 )
热力循环
动力循环
内 燃 机 循 环
燃 气 轮 机 循 环
蒸 汽 动 力 循 环
正循环 制冷循环
T1热源 q1 w q2
制制 冷热
逆循环
TH环境
qH w
qL
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1
第10章 蒸汽动力循环
10－1 简单蒸汽动力循环 10－2 再热循环 10－ 3 回热循环 10－4 热电合共循环 10－5 蒸汽-燃气联合循环
2）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 3）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。 4 ） 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循环。
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5
火电厂
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6
火电厂系统图
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7
核电站
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8
太阳能热电系统
美国加州Bastow Solar-1, 10MW
4MPa, 定压加热到450 ℃
13
2
ts(4MPa)=250.33℃
4
q = h2-h1=cp(T2-T1)=4.2×(450-30)=1764 kJ/kg
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？
v
20
水蒸气的定压过程
例：水从30℃ ，4MPa, 定压加热到450 ℃
q = h2-h1 =3201.4kJ/kg
T
h
2
3
h2
h 一般很小，占汽轮 机做功的2%，忽略
泵功，取h3=h4
t
h1 h2 h1 h3
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4 3
1
2 s
24
T
汽轮机出口2 点参数的确定
1
s2 s1 背压，p2给定
x2
s2 s2"
s2' s2'
4
3
2
s
h 2h 2'(h 2"h 2')x2
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25
耗汽率(Steam Rate)的概念 耗汽率：蒸汽动力装置每输出单位功量所消耗的
T 4'
5 4
38
1 对比同温限1234’
q2相同；
q1卡诺> q1朗肯
6
卡诺> 朗肯；
等温吸热4’1难实现
72 s
对比5678
7点x太小,不利于汽轮机强度； 8-5两相区难压缩； wnet卡诺小 温度上限受临界温度限制
卡诺< 朗肯；
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28
如何提高朗肯循环的热效率
T
5 4
3
影响热效率的参数？