热工基础课件：动力装置循环 -

动力装置循环

热能动力装置：

将热能转换为机械能的设备，也称为热力发动机，简称热机。

动力装置循环（简称动力循环或热机循环）：蒸汽动力装置循环气体动力装置循环

：以蒸汽为工质的热机的工作循环（如蒸汽机、蒸汽轮机等）。

：以气体为工质的热机的工作循环（如内燃机、燃气轮机等）。7.1

蒸汽动力装置循环

火力发电厂的蒸汽动力装置以水蒸气为工质，主要由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵四个设备组成。锅炉汽轮机冷凝器水泵冷却水过热蒸汽乏汽循环水发电机锅炉给水泵冷凝器冷却水汽轮机发电机Q1Q2A20C0高温高压蒸汽7.1.1.朗肯循环

朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力循环，由4个理想化的可逆过程组成：3-4：水在给水泵中的可逆绝热压缩过程.4-5-6-1：水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程；1-2：水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程；2-3：乏汽在冷凝器中的定压放热过程;7.1.2朗肯循环的热效率吸收的总热量为：热效率(工质在完成热力循环中所吸收的热量转换成有用功的百分数)为汽轮机中绝热膨胀做功：蒸汽的放热量：水泵中绝热压缩耗功：循环蒸汽所做的净功：

由于水的压缩性很小，水泵消耗的功与汽轮机作出的功相比甚小，可忽略不计。7.1.3蒸汽参数对朗肯循环的影响

影响热效率因素：蒸汽t1(初温)、压力p1(初压)、乏汽的压力p2(终压)。

将朗肯循环折合成熵变相等、换热量相等、效率相等的等效卡诺循环。

则32145sT1.初温的影响

保持p1、p2不变，将t1提高，则平均吸热温度提高，循环热效率将提高。乏汽干度增加有利于汽轮机安全工作。提高t1受材料耐热强度限制。s325411’TT12.初压的影响保持T1、p2不变，提高p1，将提高平均吸热温度，提高循环的热效率。蒸汽比容减小，使相关设备尺寸重量减少。C乏汽的干度减小，将影响汽轮机后几级叶片安全。15432ss1s3s3’T2’T1T3.乏气压力的影响保持t1、p1不变，降低p2，则对应的饱和温度T2（即平均放热温度）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介质温度(环境温度)的限制。4’T2结论：提高蒸汽的初参数T1和p1，及降低蒸汽的终参数p2，可以提高郎肯循环热效率。1.回热循环郎肯循环效率低主要是水加热和水蒸汽过热过程不是定温，热损失大；水的预热过程4→5温度太低，即给水温度太低。采用给水回热7.1.4提高蒸汽动力装置循环热效率的途径抽汽量的计算由回热加热器中的能量平衡式：则抽汽量α的大小是根据质量守恒和能量守恒的原则确定的。抽汽压力存在最佳值。2.再热循环热效率升高乏汽干度升高，存在中间再热最佳压力在初温度限制下可以采用更高的初压力循环吸热量：3.热电联产内燃机分类：按燃料：煤气机、汽油机和柴油机；按点火方式：点燃式和压燃式；按冲程：四冲程和二冲程7.2活塞式内燃机循环7.2.1活塞式内燃机的实际循环以四冲程柴油机为例4pv0Atmosphere341250’假设：将燃料燃烧过程简化成工质从高温热源可逆吸热过程，把排气过程简化成向低温热源可逆放热过程；忽略喷入的油量，由于内燃机废气与空气的成分相差不大——80%为氮气，因此可将循环工质简化为化学成分不变、比容为常数的理想气体——空气；忽略实际过程的摩擦阻力及进、排气阀的节流损失，认为进、排气推动功相抵，0’~0和0~1重合，将开式循环抽象为闭式循环；膨胀和压缩过程中忽略气体与汽缸壁之间的热交换，简化为可逆绝热过程。整个循环理想化为以空气为工质的混合加热可逆循环，也适用于其它以气体为工质的热机循环。7.2.2活塞式内燃机理想循环1122334455pvTs1.混合加热循环（萨巴德循环）sspvv1-2为定熵压缩过程2-3为定容加热过程3-4为定压加热过程4-5为定熵膨胀过程5-1为定容放热过程吸热量放热量循环热效率循环净功混合加热循环的计算pv12345Tsv压缩比：升压比：预胀比：内燃机特性参数压缩过程中工质体积被压缩的程度定容加热过程中工质压力升高的程度定压加热工质体积膨胀的程度pv12345Tsv结论上式表明，混合加热循环的热效率，随压缩比ε、定容升压比λ的增大而增大，随定压预胀比ρ的增大而减小。p32324411vTssspp