第6章动 力 循 环

第6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，提高热效率水蒸气：火力发电、核电低沸点工质：氨、氟里昂太阳能、余热、地热发电动力循环：以获得功为目的热机：将热能转换为机械能的

设备。

热机的工作循环称为动力循环。动力循环：蒸汽动力循环燃气动力循环11-1卡诺循环

Carnot从理论上证明了热机效率的极限卡诺循环：恒温可逆膨胀绝热可逆膨胀恒温可逆压缩绝热可逆压缩卡诺循环示意图

卡诺循环热机效率卡诺循环热机效率Carnotefficiency11111123411-2蒸汽卡诺循环

四个主要装置：

锅炉

汽轮机

凝汽器

给水泵§11-3朗肯循环水蒸气动力循环系统

锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器水蒸气动力循环系统的简化给水泵郎肯循环锅炉汽轮机发电机凝汽器1234简化（理想化）：12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热郎肯循环pv图1342pv12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热4321Tshs1324郎肯循环T-s和h-s图12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热郎肯循环功和热的计算

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：4321sT轴功技术功开系稳流过程能量方程式郎肯循环热效率的计算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

4321sT例11-1朗肯循环如图1所示，蒸汽参数，，，试计算循环功量、吸热量、放热量、热效率、功比、汽耗率，并确定乏汽干度。若忽略泵功，循环效率又是多少？锅炉汽轮机发电机凝汽器12344321sT图1朗肯循环例11-1朗肯循环如图1所示，蒸汽参数，，，试计算循环功量、吸热量、放热量、热效率、功比、汽耗率，并确定乏汽干度。若忽略泵功，循环效率又是多少？

1、循环功量

2、吸热量

3、放热量

4、热效率

5、功比6、汽耗率4321sT图1朗肯循环解：状态1，过热蒸汽，查附表11，，内插法状态2（湿蒸汽）查附表10，，等熵过程4321sT状态3，饱和液体，等压过程。

状态4，未饱和水，等熵过程。查附表11，内插法4321sT

1、循环功量

2、吸热量

3、放热量

4、热效率

5、功比

6、汽耗率

7、若忽略泵功，循环效率4321sT图1朗肯循环sp1,t1,p265432111.4蒸汽参数对循环效率的影响影响热效率的参数？T如何提高朗肯循环的热效率？sT654321一、蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1优点：

，汽轮机出口尺寸小缺点：

对强度要求高

不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88sT654321二、蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响优点：

，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℃左右汽机出口尺寸大p1,p2不变，t1sT654321三、乏汽压力对朗肯循环热效率的影响优点：

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p1,t1不变，p2Ts65431b§11-5蒸汽再热循环(reheat)朗肯循环锅炉汽轮机发电机凝汽器12344321sTTs65431b11-5蒸汽再热循环的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2％～3.5％。Ts65431b蒸汽再热循环的定量计算吸热量：放热量：净功（忽略泵功）：热效率：蒸汽再热循环的实践再热压力

pb=pa0.2~0.3p1p1<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实体照片例11-2再热循环如图2所示，蒸汽参数，，，再热压力，再热温度，忽略泵功，试计算循环功量、吸热量、热效率、并确定乏汽干度。图2再热循环1、循环功量

2、吸热量

3、热效率

4、汽耗率

5、效率提高图1朗肯循环解：状态1，过热蒸汽，状态B（湿蒸汽）状态A(过热蒸汽)状态2（湿蒸汽）图1朗肯循环1、循环功量

2、吸热量

3、热效率

4、汽耗率

5、效率提高图1朗肯循环11.2

1、循环功量

2、吸热量

3、放热量

4、热效率

5、功比

6、汽耗率

7、若忽略泵功，循环效率4321sT图1朗肯循环11.1§11-6蒸汽回热循环(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回热器抽汽冷凝水给水混合式回热器抽汽式回热蒸汽抽汽回热循环(1-)kgkg65as43211kgTakg4(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抽汽回热循环的抽汽量计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功抽汽回热循环热效率的计算(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：为什么抽汽回热热效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT教材P.256推导简单朗肯循环：物理意义：

kg工质100%利用

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1～3级，中大型火力发电厂一般为4～8级。优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>缺点提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环再热循环改变循环形式热电联产燃气-蒸汽联合循环新型动力循环IGCCPFBC-CC…...§11-7热电联产(供)循环用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要，这种作法称为热电联(产)供。背压式机组(背压>0.1MPa)热用户为什么要用换热器而不直接用热力循环的水？背压式热电联产(供)循环背压式缺点：

热电互