朗肯循环(整理).ppt

锅
23 凝汽器 p 放热
炉
发电机 34 给水泵 s 压缩
4
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
3 给水泵
郎肯循环
郎肯循环pv图
p 4
3
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
1
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热 2
v
郎肯循环Ts和hs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
郎肯循环功和热的计算
汽轮机作ห้องสมุดไป่ตู้：
ws,12 h1 h2
凝汽器中的定压放热量： h
q2 h2 h3
1
水泵绝热压缩耗功：
ws,34 h4 h3
4
锅炉中的定压吸热量：
3
q1 h1 h4
2 s
郎肯循环热效率的计算
t
wnet q1
ws,12 ws,34 q1
h 一般很小，
•缺点 循环比功减小，汽耗率增加 增加设备复杂性 回热器投资
小型火力发电厂回热级数一般为1～3级， 中大型火力发电厂一般为 4～8级。
提高循环热效率的途径
改变循环参数 改变循环形式 改变循环形式
提高初温度 提高初压力 降低乏汽压力 再热循环
回热循环
热电联产 燃气-蒸汽联合循环
IGCC 新型动力循环 PFBC-CC
•尺v寸2' 大汽机出口
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
• T2
t
T
5 4 4' 3 3'
1 6
2 2'
s
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
占0.8~1%，
忽略泵功
t
h1 h1
h2 h3
4 3
1 2
s
如何提高朗肯循环的热效率
T
5 4
3
t
h1 h1
h2 h3
1
影响热效率
的参数？
6
p1, t1, p2
2
s
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
5' 5
4' 4
3
1' 1 6'
6
2' 2 s
优点：
• T1
t
• v2' ，汽轮机出口
…...
§10-4 热电联产(供)循环
背压式机组(背压>0.1MPa)
用发电厂作了功
过热器
1 汽轮机
的蒸汽的余热来 满足热用户的需 要，这种作法称
锅炉
2'
为热电联(产)供。
4
给水泵
热用户 热用户为什么要
3
用换热器而不直
接用热力循环的
水？
背压式热电联产(供)循环
过热器
尺寸小
缺点： • 对强度要求高
• x2' 不利于汽
轮机安全。一般 要求出口干度大 于0.85~ 0.88
蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响
p1 , p2不变，t1
T
5 4
3
1' 1 6
2 2'
s
优点：
• T1
t
• x2' ，有利于汽机
安全。
缺点：
• 对耐热及强度要 求高，目前最高 初温一般在550℃ 左右
第十章 动力循环
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。
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
动力循环研究目的和分类
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
蒸汽再热循环的实践
• 再热压力 pb=pa0.2~0.3p1 • p1<10MPa，一般不采用再热 • 我国常见机组，10、12.5、20、30万机组， p1>13.5MPa，一次再热 • 超临界机组， t1>600℃，p1>25MPa，二 次再热
蒸汽再热循环的定量计算
吸热量：
T
1a
q1 h1 h4 ha hb
吸热量：
q1,RG h1 h5 h1 ha'
放热量：
q2,RG 1 h2 h2'
3
2
净功：
wRG h1 ha
热效率：
s
1 ha h2
t,RG
h1
ha
1
h1 ha'
ha
h2
为什么抽汽回热热效率提高？
T
1
推导得出
6
1kg kg
t,RGa 1
4 5 (1- )kg
§10-2 蒸汽再热循环(reheat)
T
5 4 3
1a 6b
2 s
1
再 热
4
b 2
a
3
蒸汽再热循环的热效率
T
5 4 3
1a 6b
2
• 再热循环本身不一 定提高循环热效率
• 与再热压力有关
•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 s 2％～3.5％。
5
6b
放热量：
4
q2 h2 h3
净功（忽略泵功）：
3
2
wnet h1 hb ha h2
热效率： t,RH
wnet q1
(h1s hb ) (ha h2 ) (h1 h4 ) (ha hb )
蒸汽再热循环实体照片
§10-3 蒸汽回热循环(regenerative)
1 1kg
抽汽 冷凝水
去凝汽器
a2
表面式回热器
αkg
抽汽
6
3
给水
5
4
(1-α)kg
冷凝水
抽汽式回热
混合式回热器
蒸汽抽汽回热循环
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
2
1 1kg
a2
αkg
6
3
5
4
(1-α)kg
由于T-s图上各点质 量不同，面积不再 直接代表热和功
s 1kg 5
a kg (1- )kg
h1 h2'
h2 h2'
1
h1
ha
3
2
t,RG t
简单朗肯循环：
s
t
1
h2 h1
h2' h2'
物理意义： kg工质100%利用 1- kg工质效率未变
1
h1
ha
0
蒸汽抽汽回热循环的特点
•优点 >缺点 提高热效率 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 可兼作除氧器
研究目的：合理安排循环，提高热效率
按工质
气体动力循环：内燃机 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
§10-1 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
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
1 汽轮机 12 汽轮机 s 膨胀
4
抽汽回热循环的抽汽量计算
T
1 以混合式回热器为例
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
2
热一律
ha 1 h4 1 h5
h5 h4
ha h4
a kg
s
1kg
(1- )kg
5
4
忽略泵功
ha' h2'
ha h2'
抽汽回热循环热效率的计算
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg