工程热力学第10章 蒸汽动力装置循环.ppt

1、1,第十章 蒸汽动力装置循环,Vapor power cycles,10-1 简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环,10-2 再热循环,10-3 回热循环,10-4 热电合供,10-5 燃气-蒸汽联合循环,2,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）目前世界约75%电力、国内78%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。,10-1 简单蒸汽动力装置循环朗肯循环,一、概述,3,1. 水蒸气的卡诺

2、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太小 3）压缩两相物质的困难,实际并不实行 卡诺循环,二、朗肯循环 (Rankine cycle),4,2. 水蒸气朗肯循环 1）流程图,2）p-v，T-s及h-s图,5,3）朗肯循环的热效率,?,?,?,6,若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则,4）耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量,耗汽量,7,三、初参数对朗肯循环热效率的影响 1. 初温t1,或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21,8,2. 初压力 p1,但

3、 x2下降且 p太高造成强度问题,9,3. 背压 p2,但受制于环境温度，不能任意,降低,同时，x2下降 。,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？,例A466167英,例A466167中,10,四、有摩阻的实际朗肯循环 1. T-s图及h-s图,忽略水泵功：,11,2. 不可逆性衡量 a）汽轮机内部相对效率T（简称汽机效率）,近代大功率汽轮机T 在0.92左右,设计中，选定T 按,（h1h2理想绝热焓降（ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ）,h2act的确定方法：,运行中，测出 p2 及 x2，按 hx= x2h

4、+ (1-x2)h,12,c）装置有效热效率e,Pe有效轴功率 m机械效率,3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di,b）装置内部热效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功：,考虑机械损失,实际内部功率,例A466155,例A460299,13,10-2 再热循环（reheat cycle）,一、设备流程及T-s图,14,二、再热对循环效率的影响 忽略泵功：,其他影响：x末上升（根本目的）； d0下降； 复杂化，投资上升。,t,？,15,10-3 回热循环（regenerative cycle）,一、抽汽回热循环（regenerative cycle with st

5、eam extraction，regenerative cycle with feed-water heater）,回热器两种方式,混合式,16,间壁式,17,二、回热循环计算 1. 抽汽量,忽略泵功,2. 回热器(regenerator)R 熵方程：,能量方程：,18,3. 循环热效率,讨论： 1）抽汽回热t 上升； 2）抽汽级数越多t 越高 ，若级数趋向无穷， t =1？,19,思考：1）抽汽回热循环,否,2）回热器是间壁式，怎么求？,3）回热器中过程不可逆，为什么 循环t 上升？,20,例A466266,例A460200,21,10-4 热电合供（power-and-heating pl

6、ant cycle）,一、背压式设备流程及T-s图,特点发电量受热负荷制约。,22,二、抽汽凝汽式设备流程及T-s图,特点热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。,23,三、热量利用系数,循环热量利用系数,循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别； 循环热效率没考虑低温热能的可利用性, 循环热效率,热电厂热量利用系数,24,四、经济火用效率 （Lawii）：,从价格角度来区分热功品味，考虑了热功售价,W-作出功 Q-供热量 R-供热供电售价比 B-燃料消耗量 Qnet-燃料的低位发热量,-单位能量的功与单位燃料的售价比。,常大于1，即装置售电售热的总收入与投入燃料成本之比。装置能量转换上的经济增值情况，称增值系数或经济火用系数。,同时考虑燃料价格,25,10-5 燃气-蒸汽联合循环,燃-蒸联合循环 （combination ste