蒸汽動(dòng)力循環(huán)14

1、工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)蒸汽動(dòng)力循環(huán)Vapor Power Cycles工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的工程工程熱力學(xué)熱力學(xué) 四個(gè)主要裝置：四個(gè)主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 凝汽器凝汽器 給水泵給水泵郎肯循環(huán)Rankine Cycle水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng) 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡化水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋鍋爐爐汽

2、輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：簡化（理想化）：12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)1342pv郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)pv圖圖12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)4321Tshs1324郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)Ts和和hs圖圖12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸

3、熱吸熱工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計(jì)算 汽輪機(jī)作功：汽輪機(jī)作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：鍋爐中的定壓吸熱量：411hhq工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)hs1324郎肯循環(huán)熱效率的郎肯循環(huán)熱效率的計(jì)算計(jì)算 ,1 2,3 4nett11sswwwqq一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1213thhhh工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)工程上常用汽耗率工程上常用汽耗率, 反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸汽耗率：汽耗率：蒸汽動(dòng)力裝置每輸出蒸汽動(dòng)

4、力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量功量所消耗的蒸汽量kgnet3600dw汽耗率汽耗率(Steam Rate)的概念的概念netw的單位是的單位是kJ/kg1kW=1 kJ/snet3600360013600kgkgkgkgdkJkJkWhkJwhhsh工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較與卡諾循環(huán)比較sT6421 41098753 q2相同；相同； q1卡諾卡諾 q1朗肯朗肯 卡諾卡諾 朗肯朗肯； 等溫等溫吸熱吸熱41難實(shí)現(xiàn)難實(shí)現(xiàn) 11點(diǎn)點(diǎn)x太小太小,不利于不利于汽機(jī)強(qiáng)度；汽機(jī)強(qiáng)度； 12-9兩兩相區(qū)難壓縮；相區(qū)難壓縮； wnet卡諾卡諾小小 卡諾卡諾 朗肯朗肯； wn

5、et卡諾卡諾 wnet 朗肯朗肯1112對比同溫限對比同溫限1234對比對比5678對比對比9-10-11-12工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)sp1 t1 p2654321如何提高如何提高郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)的熱效率的熱效率1213thhhh影響熱效率的參數(shù)？影響熱效率的參數(shù)？THow can we increase the efficiency of the Rankine cycle工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)sT654321 1 6 5 4 2蒸汽初壓對郎肯循環(huán)熱效率的影響t1 , p2不變不變，p1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，汽輪機(jī)出口汽輪機(jī)出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對強(qiáng)度要求高對強(qiáng)度要求高 不不利于汽利

6、于汽輪機(jī)安全。一般輪機(jī)安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882x工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)sT654321 1 2蒸汽初溫對郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，有利于汽機(jī)有利于汽機(jī)安全。安全。1Tt2x缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對耐熱及強(qiáng)度要對耐熱及強(qiáng)度要求高，目前初溫求高，目前初溫一般在一般在550左右左右 汽機(jī)出口汽機(jī)出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不變不變，t1工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)sT654321 2乏汽壓力對郎肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 2Tt缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：受環(huán)境溫度限制，受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組現(xiàn)在大型機(jī)組p2為為0.00350.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為相應(yīng)的飽和

7、溫度約為27 33 ，已接近事，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高限度。冬天熱效率高p1 , t1不變不變，p2 4 3工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析sT532 241114非理想因素：非理想因素：給水泵不可逆給水泵不可逆( 3 4 )汽機(jī)不可逆汽機(jī)不可逆( 1 2 )汽機(jī)汽門節(jié)流汽機(jī)汽門節(jié)流( 1 1 ) 蒸汽管道摩擦降蒸汽管道摩擦降壓，散熱壓，散熱(11) 工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析方法熱一律：熱效率分析法熱一律：熱效率分析法熱二律：熵分析法熱二律：熵分析法 Ex分析法分析法工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率法sT532 2411

8、14忽略泵功忽略泵功43hh可逆循環(huán)可逆循環(huán)效率效率12t13hhhh汽機(jī)相對汽機(jī)相對內(nèi)效率內(nèi)效率12oi12hhhh管道和節(jié)流，管道和節(jié)流，管道效率管道效率13tu13hhhh鍋爐散熱鍋爐散熱和排煙，和排煙，鍋爐效率鍋爐效率13Bfhhq工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)整個(gè)實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率sT532 241114netfwq收益循環(huán)凈功代價(jià)燃料熱量12fhhq13tu13hhhh13Bfhhq12oi13B()()/hhhh12oi12hhhh12Boi13tu()()/hhhh12t13hhhh12Boitu13()()hhhhtBoitu 工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)整個(gè)電廠熱效率sT532 241114gfwq電廠收益電功代價(jià)燃料熱量機(jī)械效率機(jī)械效率Mnetww機(jī)械電機(jī)效率電機(jī)效率gMww電機(jī)tBoitu netfwqMfwq電機(jī)netfwq機(jī)械電機(jī)tBoitu 機(jī)械電機(jī)工程工程熱力學(xué)熱力學(xué)提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)聯(lián)合循環(huán)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)IGC