工程热力学课件11

1 ' 1 ' 1




可得： 1
h
h
' 01
h3 h3


01
32
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产
33
热电联产循环的两种形式
背压式热电联产循环
抽汽调节式热电联产循环
34
经济性评价指标
12
汽耗率、热耗率和煤耗率
每产生1kW•h的功所消耗的蒸汽质量称为汽 耗率，用符号d表示，单位为kg/（kW•h）
D 3600 d kg/(kW h) Dwnet / 3600 wnet
13
汽耗率、热耗率和煤耗率
把每产生1kW•h的功需要锅炉提供的热量称 为热耗率，用q0 表示，单位为kJ/（kW•h）
26
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产
27
抽汽回热循环
抽汽回热即是利用在汽轮机内作过功的蒸汽 来加热锅炉给水，采用回热可提高循环平均 吸热温度，提高循环热效率。
28
回热循环基本过程
1-01：1kg过热蒸汽在汽轮机作功； 01-2： kg蒸汽在汽轮机作功； 2-3： kg乏汽在冷凝器中定压放热； 01-01′： kg蒸汽在回热器中定压 放热； 4-01′： kg冷凝水在回热器中定 压吸热升温； 01′-1：给水在锅炉中定压吸热。
3
蒸汽动力装置循环示意图
汽轮机
锅 B 炉
锅炉
Boiler（B）
T
G
发电机
汽轮机
Turbine（T）
冷凝器
Condensor（C）
P
水泵
C
冷凝器
水泵
Pump（P）
4
工质为水蒸气的卡诺循环
卡诺循环有可能实现，但存在缺点：
两相物质压缩困难 温限小，热效率不高 膨胀末端蒸汽干度低
wnet wt wP q2 h1 h2 h4 h3 t 1 q1 q1 q1 h1 h4
11
忽略水泵耗功时的热效率
水泵耗功相对较低， 不作精解计算时可忽 略
w h h net 1 w h h22 net 1 tt q h h 1 h 3 q11 h 1 3
23
再热循环示意图
24
再热循环热效率
q1 h1 h3 ha hb wnet h1 hb ha h2
wnet h1 hb ha h2 t q1 h1 h3 ha hb
25
关于再热循环
采用再热后，每千克蒸汽所携带的热能增 加，循环汽耗率将较无再热时减少。 一般选择中间再热压力为初压的20％～30 ％之间，可使循环热效率提高2％～3.5％。 采用再热循环后使系统运行变得更加复杂， 我国的情况是在机组功率大于125MW时采用 再热循环。
T2 t 1 T1
17
主蒸汽温度t1的影响
保持p1、p2不变，将 t1提高，则吸热平均 温度提高，循环热效 率将提高；乏汽干度 增加有利于汽轮机安 全工作。但提高t1受 材料耐热强度限制。
18
主蒸汽压力p1的影响
保持t1、 p2不变，提 高p1，将提高吸热平 均温度，提高循环的 热效率。但乏汽的干 度减小，将影响汽轮 机后几级叶片安全。
39
热电冷三联产系统图
40
课后思考题
在相同温限之间卡诺循环的热效率最高， 为什么蒸汽动力循环不采用卡诺循环？ 蒸汽动力循环热效率不高的原因是凝汽器 对环境放出大量的热，能否取消凝汽器， 而直接将乏汽升压再送回锅炉加热，这样 可以大幅度地提高循环的热效率吗？ 实现朗肯循环、再热循环、回热循环分别 需要哪些主要设备？画出各循环的系统图 和T-s图。
21
再热循环
再热循环主要目的：提高乏汽干度
22
再热循环基本过程
3-1：给水在锅炉内吸热（定 压吸热） 1-b：主蒸汽在汽轮机高压缸 中膨胀作功（等熵膨胀） b-a：蒸汽在再热器中加热 （定压吸热） a-2：再热蒸汽在低压缸中膨 胀作功（等熵膨胀） 2-2′：乏汽在冷凝器中放热 （定压定温放热）
1:主蒸汽（汽轮机入口，过 热蒸汽） 2:乏汽（汽轮机出口，湿饱 和蒸汽） 3:冷凝水（冷凝器出口，饱 和水）
4:给水（水泵出口，未饱和 水）
9
朗肯循环示意图
10
朗肯循环热效率
wnet q2 t 1 q1 q1
wnet wt wP
wt h1 h2 wP h4 h3
5
对卡诺循环的改进
针对：两相物质压缩困难 改进：使乏汽完全凝结
针对：热效率不高；乏汽干度低
改进：增加了过热蒸汽段
6
简单蒸汽动力循环—朗肯循环
7
朗肯循环基本过程
1-2：过热蒸汽等熵膨胀 2-3：乏汽定压放热 3-4：冷凝水等熵压缩 4-1：给水定压加热
8
朗肯循环T-s图中各点状态
36
热电联产循环的供热方式
直接供汽系统图
间接供汽系统图
37
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产
38
热电冷三联产
热电冷三联产是指在热电联产基础上，利 用做过部分功的供热蒸汽(或热水)作为吸 收式制冷机的热源，以制取冷量供生产与 生活需要，实现热、电、冷三种产品的联 合生产。 热电冷三联产的冷热联产主要由热源、一 级管网、冷暖站、二级管网和用户设备组 成。
19
乏汽压力p2的影响
保持t1、 p1不变，降 低p2，则对应的饱和 温度t2（即放热温度） 降低，循环热效率将 有所提高。但是，终 压的降低受冷凝器冷 却环境温度的限制。
20
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产
燃料在锅炉中释放的能量为Qf，热电厂提供 的热能为QH，提供的电能为We 燃料利用系数
We QH f Qf
电能生产率（电热比）
We QH
35
热电联产循环的供热方式
热电厂的供热系统根据载热介质的不同可分为水 热网（也称水网）和汽热网（也称汽网）。 水网的特点：输送热水的距离较远; 可以使用较 低的汽轮机抽汽，提高了热电厂的经济性; 蓄热 能力较汽网高等。但输送热水要消耗电能；水网 的水力工况的稳定和分配较为复杂；由于水的密 度大，事故时水网的泄漏是汽网的20-40倍。 汽网的特点是通用性好，可满足各种用热形式的 需要，特别是某些生产工艺用热必须用蒸汽。
q0 dq1 kJ/(kW h)
14
汽耗率、热耗率和煤耗率
火电厂把每产生1kw•h电能消耗的标准煤的 克数称为标准煤耗率，常常简称煤耗率， 用b0 表示，单位为g/（kW•h） 低位发热量为29308kJ/kg（7000kcal/kg） 的煤称为标准煤。
3600 q0 dq1 q1 0.001b0 29308 wnet b0 123
t
g/(kWgh)
15
汽轮机相对内效率
汽轮机相对内效率是指在汽轮机内实际作 功与理论作功（定熵）的比值。
h1 h2 act ri h1 h2
16
提高朗肯循环热效率的途经
平均吸热温度 T1 和平均放热温度 T2 。 提高吸热平均温度或降低放热平均温度都 可以提高循环的热效率。
41
29
回热循环示意图
30
回热循环热效率
q1 h1 h0'
1
wnet h1 h01 1 1 h01 h2




h1 h01 1 1 h01 h2 wnet t q1 h1 h0'



1


Fra Baidu bibliotek

31
抽汽量的计算
根据：
1 h0 h0 1 1 h0 h3
多媒体教学课件
华北电力大学 能源与动力工程学院
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产
2
第11章 蒸汽动力装置循环
11-1 朗肯循环
11-2 再热循环
11-3 抽汽回热循环 11-4 热电联产循环 11-5 热电冷三联产