蒸汽动力循环装置讲解课件

1、第十章 蒸汽动力循环装置本 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。第十章 蒸汽动力循环装置动力循环：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。按工质气体动力循环：内燃机蒸汽动力循环：外燃机空气为主的燃气按理想气体处理水蒸气等实际气体研究目的：合理安排循环，提高热效率。10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环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 2）膨胀末端 x

2、太小 3）压缩两相物质的困难实际并不实行 卡诺循环简单蒸汽动力装置流程图10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器2. 水蒸气朗肯循环（理想化循环）1234四个主要装置及过程：1-2 汽轮机 s 膨胀2-3 凝汽器 p 放热3-4 给水泵 s 压缩4-1 锅炉 p 吸热 vp0165432p-v 和 T-s图 10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环vp0165432TS314 5 6 2 010-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环hs1324朗肯循环功、热及热效率的计算 汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：10-1 简单蒸汽动力装置循环

3、朗肯循环hs1324一般很小，占0.81%，忽略泵功 10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环s6543213. 蒸汽参数对热效率的影响影响热效率的参数主要是：p1, t1, p2TT654321t1 , p2不变，p1优点：减小汽轮机出口尺寸缺点：（1）对强度要求高（2） 不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.85 0.88.45612（1） 初 压 p1sp1 , p2不变，t1优点：有利于汽轮机安全缺点：（1）对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在550左右。（2） 汽轮机出口尺寸大。（2） 初 温 t1sT65432112优点：缺点：（1）受环境温度限制，现在大型机组 p2 为0.0

4、0350.005 MPa，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。（2）冬天热效率高。（3） 背 压 p2t1 , p1不变，p2sT654321234在不同初、终参数下朗肯循环的热效率p2= 0.05bar, t1= 435C时 p1152535507590t33.735.937.038.539.940.6p1= 35bar, p2= 0.05 bar时 t1300350400435450500t35.436.036.637.037.438.2p1= 35bar, t1= 435C时p2 0.040.050.10.20.51t37.537.035.133.129.62

5、6.9结论：要想提高蒸汽动力装置的热效率（1）改变蒸汽参数： 尽可能提高蒸汽的初压和初温， 并降低乏汽压力（2）改进朗肯循环： 如：再热循环，回热循环， 热电联供循环等。10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环4. 有摩阻的实际循环忽略水泵功： Ts65431b（1）再热循环本身不一定提高循环热效率（2）与再热压力有关（3）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 23.5。10-2 再热循环 再热循环的目的：在初温不允许继续提高的情况下，为了提高初压，以提高循环热效率，且不使汽轮机排汽干度过低，在朗肯循环基础上引入蒸汽中间再过热方法。T4123567

6、120s Ts图 1 一次再热循环装置的系统图及T-s图 一次再热循环 2 朗肯循环和一次再热循环 Ts 图比较T4123567120s 再热循环Ts图T4123560s朗肯循环Ts图 3 再热对热效率的影响及中间压力（1）再热对热效率的影响一次再热吸收的总热量：对外放热：热效率：净功（忽略泵功）：a） 中间最佳压力应能够同时提高排汽干度和循环热效率。b）根据已有的设计和运行经验，pm一般为初压p1的20%30%。 通常一次再热可使热效率提高 2%3.5%。（2）中间再热压力目的：分析再热压力过高或过低对循环的影响。 目前，高参数大功率汽轮发电机组的再热级数一般小于2级。 a）初压低于10Mp

7、a时，一般不采用再热循环； b) 初压在13Mpa临界压力以下时，采用一级再热； c) 超临界参数时，采用两级再热。 （1）由吸热平均温度知，如果蒸汽的压力和温度一定，提高进入锅炉的给水温度，同样可提高吸热平均温度，从而提高锅炉exergy效率。（2）回热循环：就是从汽轮机的中部抽出一部分作过功、但仍具有某一中间压力 pk 的蒸汽，供至回热器（给水加热器）中，用来加热来自冷凝器的冷凝水，然后再经泵加压后一起供至锅炉。蒸汽的焓增来自锅炉，经回热器后部分热（焓）又返回到锅炉，所以称之“回热循环”。 10-3 回 热 循 环10-3 回 热 循 环回热器两种方式混合式抽汽冷凝水给水混合式回热器间壁式

8、抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器蒸汽抽汽回热循环(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kg由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功 回热循环 T-s 图如下。抽气口的状态点 a 为压力 pk 、温度Ta的过热蒸汽，抽气份额。在回热器中定压放热，冷凝成状态点5的水，将锅炉的给水从状态4加热至状态5，使锅炉的吸热过程从水泵压缩后的状态点6开始至状态点1。吸热量为q1=h1-h6，吸热平均温度为：显然，回热循环可以提高热平均温度，从而提高锅炉的exergy效率和循环的效率。 65as432T1CT0P2PkP1TmT5T0T*m5抽汽回热循环的抽汽量计算a kg4(1- )kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功(1- )kg kg65as43（2）211kgTa抽汽回热循环热效率的计算吸热量：放热量：净功：热效率：(1- )kg kg65as43（2）211kgTa为什么抽汽回热热效率提高？抽汽回热循环：简单朗肯循环：物理意义： kg工质100%利用，而（1- ） kg工质效率未变。蒸汽抽汽回热循环的特点 小型火力发电厂回热级数一般为13级，中大型火力发电 厂一般为 48级。优点 （ 缺点）（1）提高热