华电热力学第十一章pp

1、2 第十一章第十一章 蒸汽动力装置循环蒸汽动力装置循环蒸汽及蒸汽动力装置蒸汽及蒸汽动力装置(steampowerplant) ：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75%电力，国内70%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）蒸汽是无污染无污染、价廉、易得的工质。电厂鸟览图锅炉锅炉 汽轮机车间图汽轮机车间图汽轮机高压缸汽轮机高压缸 汽轮机中压缸汽轮机中压缸汽轮机低压缸汽轮机低压缸9 蒸汽电厂示意图蒸汽电厂示意图10 11-1 简单蒸汽动力装置循环简单蒸汽动力装置循环 朗肯循环

2、朗肯循环(Rankinecycle)一一.简介简介朗肯朗肯 W.J.M. Rankine，18201872年，年，英国科学家。英国科学家。 1820年年6月月5日出生于苏格兰的爱丁日出生于苏格兰的爱丁堡。堡。1855年被委任为格拉斯哥大学机年被委任为格拉斯哥大学机械工程教授。械工程教授。 1858年出版年出版应用力学应用力学手册手册一书，是工程师和建筑师必备的一书，是工程师和建筑师必备的指南。指南。1859年出版年出版蒸汽机和其它动蒸汽机和其它动力机手册力机手册，朗肯计算出一个热力朗肯计算出一个热力学循环学循环(后称为朗肯循环后称为朗肯循环)的热效率，被的热效率，被作为是蒸汽动力发电厂性能的对

3、比标准。作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。1872年年12月月24日于格拉斯哥逝世。日于格拉斯哥逝世。12 二二.朗肯循环朗肯循环 1.水蒸汽的卡诺循环水蒸汽的卡诺循环水蒸汽卡诺循环有可能实现水蒸汽卡诺循环有可能实现，但：1）温限小；）温限小； 2）膨胀末端）膨胀末端x太小；太小； 3）压缩两相物质的困难；）压缩两相物质的困难； 所所以，实际并不实行卡诺循环。以，实际并不实行卡诺循环。13 2.朗肯循环朗肯循环 a）流程图b）p-v，T-s及h-s图14 c）朗肯循环的热效率net2111twqqq net1243whhhh32322TTchhqp411hhq 1243net211141th

4、hhhwqqqhh net,t Tt pwww2121,TTchhwpTt34,hhwpt?15 ,t pt Tnett Twwww若忽略泵功，并近似取h4h3，则 21213121hhhhhhhhtd）汽耗率,热耗率，煤耗率理想汽耗率理想汽耗率 d0 工程上每输出1kWh所消耗的蒸汽质量kg由于由于1kg蒸汽所产净功为蒸汽所产净功为 wnet kJ/kgnetwd36000工程上指每产生工程上指每产生1kWh的功需要锅炉提供的热量的功需要锅炉提供的热量, kJ/kW.h热耗率热耗率 q0 由于由于1kg 蒸汽在锅炉中吸热量为蒸汽在锅炉中吸热量为 q1 ，发发1kW.h需要需要d0 kg 蒸汽

5、蒸汽则：则： q0=d0*q1 = 3600/（wnet/q1)=3600/ t (kJ/kW.h)标煤耗率标煤耗率 b0 指指每产生每产生1kWh所需要的标煤耗量所需要的标煤耗量 单位单位 g标煤标煤/kWh 标煤指低位发热量为标煤指低位发热量为29308kJ/kg(7000kcal/kg)的煤的煤kWhgbt/1230/kW.hg123/kW.h123. 029308/3600t0标煤标煤kgbtt17 三三.初参数对朗肯循环热效率的影响初参数对朗肯循环热效率的影响 1.初温初温t1 12TT不变or循环1t2t3561t=循环123561+循环11t2t21t12356121211ttt

6、tt18 2.初压力初压力p1 12,TT不变但x2下降且p太高造成强度问题t19 3.背压背压p2 12,TT不变但受制于环境温度，不能任意降低226kPa,36.17 C;4kPa,28.95 Cssptpt同时，x2下降t20 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？四四.有摩阻的实际朗肯循环有摩阻的实际朗肯循环 1.T-s图及h-s图忽略水泵功：忽略水泵功： 222311hhqhhqact不变ta)汽轮机相对内效率汽轮机相对内效率 ri 定义：汽轮机内蒸汽实际作功与理论功的比值。定义：汽轮机内蒸汽实际作功与理论功的比值。 actTactthhw21,实际功：实际功：理

7、论功：理论功：21hhwt2121,hhhhwwacttTacttrib) 实际循环内部功：实际循环内部功： 蒸汽在实际循环中作出的循环净功蒸汽在实际循环中作出的循环净功actpTacttactnetwww,忽略泵功时忽略泵功时actTacttactnethhww21,例：我国生产的30万kW汽轮发电机组，其新蒸气压力和温度分别为p1=17MPa、t1=550，汽轮机排汽压力p2=5kPa。若按朗肯循环运行，求：（1）汽轮机所产生的功；(2)水泵功；(3)循环热效率（4）若忽略泵功，其热效率、理论汽耗率、热耗率、标煤耗率。解：h1=3426kJ/kg h2=1963.5kJ/kg查饱和水和饱和

8、水蒸气表p=5kPa时，v=0.0010053m3/kg、h=137.22kJ/kg。kgkJkgkJkgkJhhwT/1448/5 .1963/342621kgkJkgmPaPavppvpphhwP/1006.17/0010053. 0)1051017()()(333622123434kgkJkgkJkgkJwhwhhpp/78.154/06.17/72.137234kgkJkgkJkgkJhhq/22.3271/78.154/34264114419.0/22.3271/06.17/5.1963/34261211kgkJkgkJkgkJkgkJqwhhqwpnett若略去水泵功，则4448.

9、 0/72.137/3426/5 .1963/342621211kgkJkgkJkgkJkgkJhhhhqwnett/kW.h)kg(462. 25 .19633426360036003600210蒸汽hhwdnetq0=3600/ t=3600/0.4448=8093.5kJ/kW.hb0=123/ t=123/0.4448=276.5g标煤标煤/kW.h25 11-2 再热循环再热循环reheatcycle;再热即将从高压缸做功后排出的蒸汽引入锅炉再热器加热再热即将从高压缸做功后排出的蒸汽引入锅炉再热器加热升温，然后再进入中压缸做功。升温，然后再进入中压缸做功。26 再热循环效率计算及再热

10、对系统效率的影响忽略泵功：net1567whhhh其他影响：其他影响：x末末上上 升、升、d0下降；但下降；但 复杂化，投资上复杂化，投资上 升。升。t？56311hhhhqnet156711365twhhhhqhhhh27 11-3 回热循环回热循环一一.抽汽回热循环抽汽回热循环 利用蒸汽加热进入锅炉的给水，以提高平均吸热温度。利用蒸汽加热进入锅炉的给水，以提高平均吸热温度。28 二二.回热循环计算回热循环计算 1.抽汽量抽汽量 0101014hhh忽略泵功 24hh 012012hhhh能量方程：3.循环热效率循环热效率 net1010121whhhh 01120101111hhhhhhq

11、wnett011211hhhhwornet0111hhq 2221hhq011 2212111hhhhqqt讨论：a）抽汽回热，使得循环平均吸热温度提高，抽汽回热，使得循环平均吸热温度提高，t上升上升 b）抽汽级数越多抽汽级数越多t越高例：某再热例：某再热-回热循环，初压回热循环，初压p1=10MPa，初温，初温t1=500c。第。第一次抽汽压力一次抽汽压力pa=p1=1.5MPa，抽汽量，抽汽量1kg，余下，余下(1-1)kg，再热到再热到500 c。第二次抽汽压力。第二次抽汽压力pb=0.13MPa，若最终压力，若最终压力为为0.005MPa，试求循环理论热效率，试求循环理论热效率 (忽略

12、泵功）。忽略泵功）。解：查h-s图及水和水蒸气热力性质表kgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhkgkJhbaba8 .1379 .4487 .8442322281634732872337434 11忽略水泵功：111baaahhhh1633. 09 .44828729 .4487 .8441babahhhh类似： 32121hhhhbbb kJhhhhQaa2 .3032287234731633. 017 .84433741 1111%73.462 .30322 .16151112QQt0972. 08 .13728168 .1379 .4481633. 011

13、3312hhhhbb kJhhQ2 .16158 01633. 01134212 35 11-4 热电联产循环热电联产循环 背压式背压式36 抽汽凝汽式抽汽凝汽式fHefQQW 燃料利用系数（系统总能利用率）：燃料利用系数（系统总能利用率）：电热比电热比HeQW汽轮机理想动力装置，功率为汽轮机理想动力装置，功率为125MW，其新汽参数为，其新汽参数为p1=10Mpa、t1=500，再热压力为，再热压力为2Mpa,再热后的温度再热后的温度为为500，乏汽压力为，乏汽压力为p2=10kPa，不计水泵耗功。求，不计水泵耗功。求 （20分）分）（1）在）在T-s图上画出此再热循环；图上画出此再热循环；（2）循环热效率；）循环热效率；（3）蒸汽流量（）蒸汽流量（kg/h）（4）理想汽耗率。）理想汽耗率。 蒸汽动力装置理想再热循环，机组功率为蒸汽动力装置理想再热循环，机组功率为125MW，其新汽，其新汽参数为参数为p1=12MPa、t1=520，再热压力为，再热压力为2MPa，再，再热后的温度为热后的温度为520，乏汽压力为，乏汽压力为p2=