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1、工程热力学第十章第1页，此课件共33页哦本章基本要求本章基本要求熟熟练练掌掌握握水水蒸蒸气气朗朗肯肯循循环环、回回热热循循环环、再再热热循循环环以以及及热热电电循循环环的的组组成成、热热效效率率计计算算及及提提高高热热效效率率的方法和途径。的方法和途径。第2页，此课件共33页哦本本 章章 重重 点点1 1。熟悉朗。熟悉朗肯循环肯循环图示图示与与计算计算2、朗朗肯循环肯循环与与卡诺循环卡诺循环3、蒸汽参数蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响对朗肯循环热效率的影响4、再热再热、回热原理及计算回热原理及计算第3页，此课件共33页哦动力循环研究目的和分类动力循环研究目的和分类动力循环：动力循环：工质连续不断
2、地将从高温热源取得的工质连续不断地将从高温热源取得的热量热量的一部分转换成对外的的一部分转换成对外的净功净功按工质按工质气体动力循环气体动力循环：内燃机：内燃机蒸汽动力循环蒸汽动力循环：外燃机：外燃机空气为主的燃气空气为主的燃气按按理想气体理想气体处理处理水蒸气等水蒸气等实际气体实际气体研究目的：研究目的：合理安排循环，提高热效率合理安排循环，提高热效率第4页，此课件共33页哦水蒸气：水蒸气：火力发电、核电火力发电、核电低沸点工质：低沸点工质：氨、氟里昂氨、氟里昂太阳能、余热、地热发电太阳能、余热、地热发电动力循环：动力循环：以获得功为目的以获得功为目的第5页，此课件共33页哦热机：热机：将热
3、能转换为机械能的将热能转换为机械能的 设备。设备。热机的工作循环称为动力循环热机的工作循环称为动力循环。动力循环：蒸汽动力循环动力循环：蒸汽动力循环 燃气动力循环燃气动力循环第6页，此课件共33页哦 四个主要装置：四个主要装置：锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 凝汽器凝汽器 给水泵给水泵10-1 朗肯循环朗肯循环水蒸气动力循环系统水蒸气动力循环系统 锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器第7页，此课件共33页哦水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器郎肯循环郎肯循环1234简化（理想化）：简化（理想化）：12 汽轮机汽轮机
4、 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热第8页，此课件共33页哦1342pv郎肯循环郎肯循环pv图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热第9页，此课件共33页哦4321Tshs1324郎肯循环郎肯循环Ts和和hs图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热第10页，此课件共33页哦hs1324郎肯循环功和热的郎肯循环功和热的计算计算 汽轮机作功：汽轮机作功：凝
5、汽器中的定压放热量：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：锅炉中的定压吸热量：第11页，此课件共33页哦hs1324郎肯循环热效率的郎肯循环热效率的计算计算 一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功，忽略泵功 第12页，此课件共33页哦朗肯循环朗肯循环与卡诺循环比较与卡诺循环比较sT64211098753 q2相同；相同；q1卡诺卡诺 q1朗肯朗肯 卡诺卡诺 朗肯朗肯；等温吸等温吸热热41难实现难实现 11点点x太小太小,不利于汽不利于汽机强度；机强度；12-9两相两相区难压缩；区难压缩；wnet卡诺卡诺小小 卡诺卡诺 朗肯朗肯；wnet卡诺卡诺 w
6、net 朗肯朗肯1112对比同温限对比同温限1234对比对比5678对比对比9-10-11-12第13页，此课件共33页哦sp1,t1,p2654321如何提高朗如何提高朗肯循环肯循环的热效率的热效率影影响响热热效效率率的的参数？参数？T第14页，此课件共33页哦sT654321蒸汽初压对朗蒸汽初压对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响t1,p2不变不变，p1优点：优点：，汽轮机出口汽轮机出口尺寸小尺寸小缺点：缺点：对强度要求高对强度要求高 不利于汽轮不利于汽轮机安全。一般要机安全。一般要求出口干度大于求出口干度大于0.85 0.88第15页，此课件共33页哦sT654321蒸汽初温对朗蒸汽
7、初温对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点：，有利于汽机有利于汽机安全。安全。缺点：缺点：对耐热及强度要对耐热及强度要求高，目前最高求高，目前最高初温一般在初温一般在550左右左右 汽机出口尺汽机出口尺寸大寸大p1,p2不变不变，t1第16页，此课件共33页哦sT654321乏汽压力乏汽压力对朗对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点：缺点：缺点：受环境温度限制，现受环境温度限制，现在大型机组在大型机组p2为为0.00350.005MPa，相，相应的饱和温度约为应的饱和温度约为27 33，已接近事实上，已接近事实上可能达到的最低限度。可能达到的最低限度。冬天热效率高冬天热
8、效率高p1,t1不变不变，p2第17页，此课件共33页哦Ts65431b10-2 蒸汽再热循环蒸汽再热循环(reheat)第18页，此课件共33页哦Ts65431b蒸汽再热循环的热效率蒸汽再热循环的热效率 再热循环本身再热循环本身不一定不一定提高循环热效率提高循环热效率 与再热压力有关与再热压力有关 x2降低降低,给提高初压给提高初压创造了条件，选取再创造了条件，选取再热压力合适，一般采热压力合适，一般采用用一次再热可使热效率一次再热可使热效率提高提高2 23.53.5。第19页，此课件共33页哦蒸汽再热循环的实践蒸汽再热循环的实践 再热压力再热压力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5
9、MPa，一次，一次再热再热 超临界机组，超临界机组，t1600，p125MPa，二次，二次再再热热第20页，此课件共33页哦Ts65431b蒸汽再热循环的蒸汽再热循环的定量计算定量计算吸热量：吸热量：放热量：放热量：净功（忽略泵功）：净功（忽略泵功）：热效率：热效率：第21页，此课件共33页哦蒸汽再热蒸汽再热循环实体照片循环实体照片第22页，此课件共33页哦10-3 蒸汽回热循环蒸汽回热循环(regenerative)抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回热器表面式回热器抽汽抽汽冷凝水冷凝水给水给水混合式回热器混合式回热器抽汽式回热抽汽式回热第23页，此课件共33页哦蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热
10、循环回热循环(1-)kg kg65as43211kgTa kg4(1-)kg51kg由由于于T-s图图上上各各点点质质量量不不同同，面面积积不不再再直直接接代表热和功代表热和功第24页，此课件共33页哦抽汽抽汽回热循环的抽汽量回热循环的抽汽量计算计算(1-)kg kg65as43211kgTa kg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例以混合式回热器为例热一律热一律忽略泵功忽略泵功第25页，此课件共33页哦抽汽抽汽回热循环热效率的回热循环热效率的计算计算(1-)kg kg65as43211kgT吸热量：吸热量：放热量：放热量：净功：净功：热效率：热效率：第26页，此课件共33页哦为什么抽汽为
11、什么抽汽回热热效率提高？回热热效率提高？(1-)kg kg65as43211kgT教材教材P.256P.256推导推导简单朗肯循环：简单朗肯循环：物理意义物理意义：kg kg工质工质100%利用利用 1-1-kg kg工质效率未变工质效率未变第27页，此课件共33页哦蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环的特点回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为小型火力发电厂回热级数一般为13级，级，中大型火力发电厂一般为中大型火力发电厂一般为 48级。级。优点优点l 提高热效率提高热效率l 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短l 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面减小凝汽器尺寸，减小锅炉
12、受热面l 可兼作除氧器可兼作除氧器缺点缺点l 循环比功减小，汽耗率增加循环比功减小，汽耗率增加l 增加设备复杂性增加设备复杂性l 回热器投资回热器投资缺点缺点第28页，此课件共33页哦提高循环热效率的途径提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初温度提高初压力提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环改变循环形式热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环IGCCPFBC-CC.第29页，此课件共33页哦10-4 热电联产热电联产(供供)循环循环用发电厂作了功的用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足蒸汽的余热来满足热用户的需要，
13、这热用户的需要，这种作法称为种作法称为热电联热电联(产产)供供。背压式机组背压式机组(背压背压0.1MPa)热用户为什么要用换热用户为什么要用换热器而不直接用热力热器而不直接用热力循环的水？循环的水？第30页，此课件共33页哦背压式背压式热电联产热电联产(供供)循环循环背压式背压式缺点缺点：热电互相影响热电互相影响 供热参数单一供热参数单一清华北门外清华北门外2 2台台背压式背压式，5000kW5000kW电负荷电负荷第31页，此课件共33页哦抽汽调节式抽汽调节式热电联产热电联产(供供)循环循环 抽汽式热电联供抽汽式热电联供循环循环,可以自动调节可以自动调节热、电供应比例，以热、电供应比例，以满足不同用户的需要。满足不同用户的需要。第32页，此课件共33页哦热电联产热电联产(供供)循环循环的经济性评价的经济性评价 只采用热效率只采用热效率 显然不够全面显然不够全面 能量利用系数能量利用系数，但未考虑热和电的品位不同，但未考虑热和电的品位不同 Ex经济学评价经济学评价 热电联产、集中供热是发展方向，经济环保热电联产、集中供热是发展方向，经济环保第33页，此课件共33页哦