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1、第七章 蒸汽动力循环,第一篇 工程热力学,2,本章主要内容,朗肯循环再热循环回热循环热电合供循环,目的与要求: 掌握各种循环的意义、构成、热经济性(热效率等)计算及影响因素，提高循环热效率的措施等内容。,3,卡诺循环的工程指导意义,从理论上确定了通过热机循环实现热能转变为机械能的条件及给定温度范围内循环热效率的最高极限值，并指出了提高热机效率的方向和途径，为度量实际热机循环的热力学完善程度提供了标准。对于任意复杂循环，可利用相应的等效卡诺循环（即平均温度法）来分析其热经济性。,4,任意循环t 的分析方法平均温度法,对于实际的热机循环，在可能的条件下，尽量提高工质的平均吸热温度、降低工质的平均放
2、热温度，是提高循环热效率的根本途径。,任意循环abcd的等效卡诺循环为ABCD：循环热效率应相等。,5,以水蒸气为工质的卡诺循环能否实现呢？,此循环缺点：,（1）加热温度T1受临界温度（374）限制，不能太高。,（2）放热温度T2受环境温度及汽轮机排汽干度（x20.85-0.88）的限制，不能太低。,（3）从凝汽器出来的3点状态为湿蒸汽，压缩这样的汽水两相混合物所需压缩机尺寸庞大，耗功量也很多，且工作极不稳定，所以实现3-4的压缩过程不易。,由于以上三点原因，此循环热效率并不高，且不利于汽轮机的安全运行，故实际并不采用。,一、装置系统组成及T-s图：,7-1 朗肯循环蒸汽动力装置的基本循环,7
3、,四个工作过程： 4-1定压吸热过程（锅炉：Boiler） 1-2绝热膨胀过程（汽轮机：Turbine） 2-3定压放热过程（凝汽器：Condenser） 3-4绝热压缩过程（给水泵：Pump）,7-1 朗肯循环,8,二、朗肯循环的热经济指标：,在水泵绝热压缩耗功：,循环净功：,循环热效率：,1.循环热效率：,在锅炉定压吸热：,在凝汽器定压放热：,在汽轮机绝热膨胀作功：,水泵耗功很少，约占汽轮机轴功的2%，可忽略，即认为：,注意不计泵功时： h4=h3=h2,则朗肯循环的热效率可近似地表示为：,式中，h1、h2及h2由p1、t1及p2在水蒸气图表中查取。,10,2.汽耗率：表示每产生1kwh(
4、即3600kJ)的功所消耗的蒸汽量(kg)，用符号d表示.,3.热耗率：表示每产生1kwh(即3600kJ)的功所消耗的热量(kJ)，用符号qt表示.,kg/kWh,kJ/kWh,11,朗肯循环,12,7-2 蒸汽参数对循环热效率的影响,设初压p1const，排汽压力p2const.,一、蒸汽初温对热效率的影响：,（1）提高初温使平均加热温度升高，而放热温度不变，则朗肯循环的热效率得到提高；（2）排汽干度增加，即x2x2，这有利于改善汽轮机叶片的工作条件。,受到的限制：初温的提高受到过热器金属材料耐高温性能的限制，故目前国产机组的初温一般在560左右,提高t1对t的影响：,14,设初温t1co
5、nst，排汽压力p2const.,二、蒸汽初压对热效率的影响：,（1）提高初压使平均加热温度升高，而放热温度不变，则朗肯循环的热效率得到提高；（2）x20.1MPa),理论上，K=1，但实际上，由于各种损失，一般K=65%70% 。,优点：K值较高；系统简单，投资费用低。 缺点：t有所降低；供热、供电互相影响；供热参数单一。 应用：热负荷较稳定，且用汽量大的自备电厂。,34,2、调节抽汽式热电机组,优点：可同时满足供热、供电的需要；供热可满足不同压力的需要；热效率比背压式高。 缺点：系统及运行较复杂；其能量利用系数比背压式低。,35,提高蒸汽动力循环热经济性的途径,改变蒸汽参数,提高蒸汽初温,
6、提高蒸汽初压,降低乏汽压力,改变循环方式,回热循环,再热循环,热电合供循环,燃气-蒸汽联合循环 (P121.图4-26),新型动力循环,IGCC (P123.图4-28),PCFB-CC,.,减少各种不可逆损失,36,本章小结,朗肯循环的装置图、T-s图及蒸汽参数对循环热效率的影响；再热的定义，采用再热的目的，再热循环的装置图及T-s图；抽汽回热的定义，回热循环的装置图及T-s图，采用回热循环的意义；热电合供循环的类型及经济性指标；提高火电厂实际蒸汽动力循环热经济性的途径,37,38,工程热力学复习要点,39,（一）基本概念及热力学参数,1、状态参数：（1）温度：T=t+273 K（2）压力：
7、,（3）比体积：v=V/m m3/kg （v=1）（4）热力学能：u=f(T,v) kJ/kg（5）焓：h=u+pv kJ/kg （物理意义！）（6）熵：ds=q/T kJ/(kg.K)可逆过程,2、过程参数：,40,（二）热力学基本定律,1、热力学第一定律：（实质及数学表达式）,2、热力学第二定律：（实质及文字表述）,41,（三）工质的热力性质,1、理想气体：,2、水蒸气：,42,（四）热力过程及热力循环,1、四个基本热力过程：,2、水蒸气在喷管中的流动过程：,43,（四）热力过程及热力循环,3、蒸汽动力循环：,（1）卡诺循环：T-s图及热效率计算（t,c=1-T2/T1)；（2）朗肯循环：装置图及T-s图、热经济性指标、蒸汽参数对循环热效率的影响；（3）再热循环：装置图及T-s图、再热的目的；（4）回热循环：装置图及T-s图、回热的意义；（5）热电合供循环：供热方式及经济性指标（t及K）.,44,再热循环,45,回热循环,46,增压循环流化床联合循环(PCFB-CC)系统图,