华电热力学第十一章pp

工程热力学课件华北电力大学（北京）动力工程系工程热物理教研室制作2004年8月2

第十一章

蒸汽动力装置循环蒸汽及蒸汽动力装置(steam

power

plant)

：

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、价廉、易得的工质。电厂鸟览图锅炉

汽轮机车间图汽轮机高压缸

汽轮机中压缸汽轮机低压缸9

蒸汽电厂示意图10

§11-1简单蒸汽动力装置循环

—朗肯循环(Rankine

cycle)一.简介朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英国科学家。1820年6月5日出生于苏格兰的爱丁堡。1855年被委任为格拉斯哥大学机械工程教授。1858年出版《应用力学手册》一书，是工程师和建筑师必备的指南。1859年出版《蒸汽机和其它动力机手册》，是第一本系统阐述蒸汽机理论的经典著作。朗肯计算出一个热力学循环(后称为朗肯循环)的热效率，被作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。12

二.朗肯循环

1.水蒸汽的卡诺循环水蒸汽卡诺循环有可能实现，但：

1）温限小；

2）膨胀末端x太小；

3）压缩两相物质的困难；

所以，实际并不实行卡诺循环。13

2.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??15

若忽略泵功，并近似取h4h3，则

d）汽耗率,热耗率，煤耗率

理想汽耗率

d0

—工程上每输出1kWh所消耗的蒸汽质量kg由于1kg蒸汽所产净功为wnetkJ/kg工程上指每产生1kWh的功需要锅炉提供的热量,kJ/kW.h热耗率q0由于1kg蒸汽在锅炉中吸热量为q1，发1kW.h需要d0kg蒸汽则：q0=d0*q1

=3600/（wnet/q1)=3600/t(kJ/kW.h)标煤耗率b0

指每产生1kWh所需要的标煤耗量单位g标煤/kWh

标煤指低位发热量为29308kJ/kg(7000kcal/kg)的煤17

三.初参数对朗肯循环热效率的影响

1.初温t1

or循环1t2t3561t

=循环123561+循环11t2t21

18

2.初压力p1

但x2下降且p太高造成强度问题19

3.背压p2

但受制于环境温度，不能任意降低同时，x2下降20

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.有摩阻的实际朗肯循环

1.T-s图及h-s图忽略水泵功：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。

实际功：理论功：b)实际循环内部功：蒸汽在实际循环中作出的循环净功忽略泵功时例：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/kgh2=1963.5kJ/kg查饱和水和饱和水蒸气表p=5kPa时，v′=0.0010053m3/kg、h′=137.22kJ/kg。若略去水泵功，则q0=3600/t=3600/0.4448=8093.5kJ/kW.hb0=123/t=123/0.4448=276.5g标煤/kW.h25

§11-2再热循环—reheat

cycle;

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。26

再热循环效率计算及再热对系统效率的影响

忽略泵功：其他影响：x末上

升、d0下降；但

复杂化，投资上

升。ηt？27

§11-3回热循环一.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。28

二.回热循环计算

1.抽汽量

忽略泵功能量方程：3.循环热效率

讨论：a）抽汽回热，使得循环平均吸热温度提高，ηt上升b）抽汽级数越多ηt越高例：某再热-回热循环，初压p1=10MPa，初温t1=500°c。第一次抽汽压力pa=p1=1.5MPa，抽汽量α1kg，余下(1-α1)kg，再热到500°c。第二次抽汽压力pb=0.13MPa，若最终压力为0.005MPa，试求循环理论热效率(忽略泵功）。解：查h-s图及水和水蒸气热力性质表忽略水泵功：类似：

N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统

IP35

§11-4热电联产循环

背压式36

抽汽凝汽式燃料利用系数（系统总能利用率）：电热比汽轮机理想动力装置，功率为125MW，其新汽参数为p1=10Mpa、t1=500℃，再热压力为2Mpa,再热后的温度为500℃，乏汽压力为p2=10kPa，不计水泵耗功。求（20分）（1）在T-s图上画出此再热循环；（2）循环热效率；（3）蒸汽流量（kg/h）（4）理想汽耗率。蒸汽动力装置理想再热循环，机组功率为125MW，其新汽参数为p1=12MPa、t1=520℃，再热压力为2MPa，再热后的温度为52