華北電力大學(xué)課件,工程熱力學(xué) 第11章、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

第11章、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱熱機(jī)。

動(dòng)力裝置循環(huán)（簡(jiǎn)稱動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)）：

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)：以蒸汽為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)等）。

氣體動(dòng)力裝置循環(huán)：以氣體為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）。研究熱機(jī)循環(huán)的目的：分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因素、尋找提高熱效率的途徑。2022/12/16第11章、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能12

第十一章

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam

power

plant)

：

1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，19世紀(jì)后期

蒸汽動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展，

促使資本主義誕生。

2）目前世界75%電力，國(guó)內(nèi)80%電力來自火電廠，絕

大部分來自蒸汽動(dòng)力。

3）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。

4）蒸汽是無污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。2022/12/162第十一章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(ste23

§11-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

—朗肯循環(huán)(Rankine

cycle)一.簡(jiǎn)介2022/12/163§11-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

一.簡(jiǎn)介2022/13朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英國(guó)科學(xué)家。

1820年6月5日出生于蘇格蘭的愛丁堡。1855年被委任為格拉斯哥大學(xué)機(jī)械工程教授。1858年出版《應(yīng)用力學(xué)手冊(cè)》一書，是工程師和建筑師必備的指南。1859年出版《蒸汽機(jī)和其它動(dòng)力機(jī)手冊(cè)》，是第一本系統(tǒng)闡述蒸汽機(jī)理論的經(jīng)典著作。朗肯計(jì)算出一個(gè)熱力學(xué)循環(huán)(后稱為朗肯循環(huán))的熱效率，被作為是蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠性能的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。2022/12/16朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英411-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)1.簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力裝置514321.鍋爐，boiler，加熱2.過熱器，superheater,加熱3.汽輪機(jī)，turbine，做功，Wt4.凝汽器，condenser，放熱，q25.給水泵，pump，增壓，耗功，Wpq12022/12/1611-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)1.簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力裝置514321.鍋5C4321sTT1T211-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)2.水蒸氣的卡諾循環(huán)能量的實(shí)際利用率低，T1受到水蒸氣臨界溫度(374.15°C)的限制。熱量從爐膛(1500°C)傳到低于374.15°C的工質(zhì)，做功能力損失大；濕蒸汽的膨脹于汽輪機(jī)不利。濕蒸汽的壓縮不易實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)際的蒸汽動(dòng)力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)， 而采用朗肯循環(huán)：加熱到過熱蒸汽區(qū)，冷卻到飽和水狀態(tài)2022/12/16C4321sTT1T211-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)2.水蒸氣的卡諾63.朗肯循環(huán)1~2汽輪機(jī)中絕熱膨脹過程sTT1T22~2`凝汽器中的定壓放熱過程2`~3給水泵中的絕熱壓縮過程3~1鍋爐中的定壓加熱過程朗肯循環(huán)就是水和水蒸氣的兩個(gè)定壓過程（熱）與

兩個(gè)絕熱過程（做功）的組合2022/12/163.朗肯循環(huán)1~2汽輪機(jī)中絕熱膨脹過程sTT1T22~2`凝72022/12/162022/12/118(1)循環(huán)效率循環(huán)功：循環(huán)熱效率由于水泵功和汽輪機(jī)功相比很小，粗略計(jì)算中可以忽略不計(jì)，即：則：稱為理論熱效率2022/12/16(1)循環(huán)效率循環(huán)功：循環(huán)熱效率由于水泵功和汽輪機(jī)功相比很9(1)循環(huán)效率若考慮汽輪機(jī)的不可逆性，則：實(shí)際循環(huán)的熱效率為：同樣，水泵耗功也多于理論耗功：sTT1T22022/12/16(1)循環(huán)效率若考慮汽輪機(jī)的不可逆性，則：實(shí)際循環(huán)的熱效率10(1)循環(huán)效率水泵的效率：汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：實(shí)際效率：2022/12/16(1)循環(huán)效率水泵的效率：汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：實(shí)際效率：211(2)技術(shù)指標(biāo)汽耗率：汽輪機(jī)發(fā)出單位功率所需要消耗的蒸汽流量，d(kg/kWh)。如果汽輪機(jī)每小時(shí)消耗的蒸汽流量為D(kg/h)，發(fā)出的功率為Nnet(kW)，則：理論汽耗率為：2022/12/16(2)技術(shù)指標(biāo)汽耗率：汽輪機(jī)發(fā)出單位功率所需要消耗的蒸汽流12(2)技術(shù)指標(biāo)熱耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的熱量q0，kJ/kW.h。蒸汽流量Dkg/h，機(jī)組功率NnetkW，每kW.h所需要消耗的蒸汽流量為dkg/kW.h，單位質(zhì)量蒸汽的循環(huán)吸熱量為q1kJ/kg，則郎肯循環(huán)的熱耗率為：煤耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量b0，g/kW.h。標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量位29308kJ/kg(7000kcal/kg)，則：2022/12/16(2)技術(shù)指標(biāo)熱耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的熱量13例題1：郎肯循環(huán)，初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，排氣壓力p2=5kPa，計(jì)算： (1).忽略泵功的理想循環(huán)熱效率； (2).計(jì)及泵功的實(shí)際循環(huán)熱效率，(3)郎肯循環(huán)的計(jì)算求解：(1)該循環(huán)的T-s圖2022/12/16例題1：郎肯循環(huán)，初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，排14(２)通過h-s圖(或水蒸氣表)確定1、2、2`點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)注意：壓力不太高時(shí)，飽和水的焓可近似計(jì)算：本例中：kJ/kg(3)計(jì)算忽略泵功的理想循環(huán)熱效率2022/12/16(２)通過h-s圖(或水蒸氣表)確定1、2、2`點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)15(4)水泵功的計(jì)算方法二：不可壓縮流體的壓縮過程水流經(jīng)水泵是絕熱壓縮過程，由于水是不可壓縮流體，因此壓縮前后壓力升高、比容不變，同時(shí)，壓縮以后溫度變化很小，故內(nèi)能的變化可以忽略，并且忽略水泵出入口的動(dòng)能差和位能差，則理論泵功為：2022/12/16(4)水泵功的計(jì)算方法二：不可壓縮流體的壓縮過程2022/1162022/12/162022/12/1117(２)補(bǔ)充：如何通過查表確定h3及wp2022/12/16(２)補(bǔ)充：如何通過查表確定h3及wp2022/12/11184.蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響為了和卡諾循環(huán)相比較，采用平均吸熱溫度和平均放熱溫度的概念：平均吸熱溫度：平均放熱溫度：則：循環(huán)熱效率：sTT1T22022/12/164.蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響為了和卡諾循環(huán)相比較，采用平19(1)蒸汽初溫的影響初溫提高可以:提高循環(huán)的熱效率，并提高乏汽干度，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行有利，但受到材料耐溫性能的限制。2022/12/16(1)蒸汽初溫的影響初溫提高可以:2022/12/1120(2)初壓的影響提高初壓，可以提高平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)熱效率，但卻使乏汽干度降低，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行不利。2022/12/16(2)初壓的影響提高初壓，可以提高平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)21(3)汽輪機(jī)背壓的影響限制：尾部傳熱溫壓減小，則傳熱面積增大，投資增大；Ts2必須高于環(huán)境溫度。2022/12/16(3)汽輪機(jī)背壓的影響限制：2022/12/1122電廠鳥覽圖2022/12/16電廠鳥覽圖2022/12/1123鍋爐

2022/12/16鍋爐2022/12/1124汽輪機(jī)車間圖2022/12/16汽輪機(jī)車間圖2022/12/1125汽輪機(jī)高壓缸

2022/12/16汽輪機(jī)高壓缸2022/12/1126汽輪機(jī)中壓缸2022/12/16汽輪機(jī)中壓缸2022/12/1127汽輪機(jī)低壓缸2022/12/16汽輪機(jī)低壓缸2022/12/112829

蒸汽電廠示意圖2022/12/1629蒸汽電廠示意圖2022/12/1129火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程2022/12/16火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程2022/12/113011.2再熱循環(huán)再熱循環(huán)主要目的：提高乏汽干度2022/12/1611.2再熱循環(huán)再熱循環(huán)主要目的：提高乏汽干度2022/13111.2再熱循環(huán)目的：提高乏汽的干度，則汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率和運(yùn)行安全性提高。一般來說，只要再熱壓力選擇不太低，就能使再熱循環(huán)效率比原循環(huán)提高！2022/12/1611.2再熱循環(huán)目的：一般來說，只要再熱壓力選擇不太低，就322022/12/162022/12/113311.2再熱循環(huán)計(jì)算：汽輪機(jī)功：循環(huán)吸熱量：已知：水泵功：循環(huán)熱效率：2022/12/1611.2再熱循環(huán)計(jì)算：汽輪機(jī)功：循環(huán)吸熱量：已知：水泵功：3411.2再熱循環(huán)例題：已知蒸汽動(dòng)力循環(huán)初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，汽輪機(jī)背壓5kPa，中間再熱壓力3MPa，再熱溫度ta=540℃，求理想循環(huán)的熱效率(計(jì)算泵功)。(1)在T-s圖上畫出該再熱循環(huán)：2022/12/1611.2再熱循環(huán)例題：已知蒸汽動(dòng)力循環(huán)初參數(shù)p1=14MP3511.2再熱循環(huán)(2)查各點(diǎn)的參數(shù)：(3)計(jì)算汽輪機(jī)功、水泵功、循環(huán)吸熱量和循環(huán)熱效率：2022/12/1611.2再熱循環(huán)(2)查各點(diǎn)的參數(shù)：(3)計(jì)算汽輪機(jī)功、水3611.3抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)峒词抢迷谄啓C(jī)內(nèi)作過功的蒸汽來加熱鍋爐給水，采用回?zé)峥商岣哐h(huán)平均吸熱溫度，提高循環(huán)熱效率。目的：提高吸熱平均溫度，從而提高循環(huán)熱效率回?zé)嵯到y(tǒng)(假設(shè)回?zé)峒訜崞鳛榛旌鲜?：2022/12/1611.3抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)峒词抢迷谄啓C(jī)內(nèi)作過功的蒸37兩級(jí)回?zé)嵫h(huán)目的：提高吸熱平均溫度，從而提高循環(huán)熱效率回?zé)幔豪闷啓C(jī)抽汽來加熱鍋爐給水，提高吸熱過程起點(diǎn)的溫度。412356(1)回?zé)嵯到y(tǒng)(假設(shè)回?zé)峒訜崞鳛榛旌鲜?：2022/12/16兩級(jí)回?zé)嵫h(huán)目的：回?zé)幔豪闷啓C(jī)抽汽來加熱鍋爐給水，提高吸382022/12/162022/12/113911.3回?zé)嵫h(huán)平均吸熱溫度：無回?zé)釙r(shí)，吸熱從3點(diǎn)到1點(diǎn)，回?zé)釙r(shí)，吸熱從7點(diǎn)到1點(diǎn)，故平均吸熱溫度提高2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)平均吸熱溫度：無回?zé)釙r(shí)，吸熱從3點(diǎn)到1點(diǎn)，4011.3回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算(1)抽氣量的確定-熱量平衡1號(hào)回?zé)崞鳠崞胶猓?號(hào)回?zé)崞鳠崞胶猓?022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算(1)抽氣量的確定-熱量平衡1號(hào)回?zé)?111.3回?zé)嵫h(huán)(2)回?zé)嵫h(huán)的熱效率：透平功：循環(huán)放熱量：循環(huán)吸熱量：or：2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)(2)回?zé)嵫h(huán)的熱效率：透平功：循環(huán)放熱量4211.3回?zé)嵫h(huán)(5)回?zé)嵫h(huán)的評(píng)價(jià)：設(shè)備復(fù)雜，循環(huán)汽耗率增加；循環(huán)熱效率提高；汽輪機(jī)低壓級(jí)流通部分更為合理，內(nèi)效率提高；鍋爐、凝汽器傳熱面積可以減??；現(xiàn)代電站蒸汽動(dòng)力循環(huán)普遍采用回?zé)嵫h(huán)。(4)回?zé)岢槠麎毫Φ倪x取回?zé)岢槠麎毫Φ倪x取由多種方法，比較簡(jiǎn)單的是按照等溫差來選取，對(duì)于兩級(jí)抽汽：2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)(5)回?zé)嵫h(huán)的評(píng)價(jià)：(4)回?zé)岢槠麎毫Φ?3回?zé)嵫h(huán)計(jì)算練習(xí)例：回?zé)嵫h(huán)，新蒸汽初參數(shù)為p1=4MPa，t1=500℃，終壓p2=5kPa，采用兩級(jí)混合式回?zé)崞鳎槠麎毫Ψ謩e為：p01=0.8MPa，p02=0.12MPa，求各級(jí)抽氣量和循環(huán)熱效率。(1)在T-s圖上畫出該循環(huán)。2022/12/16回?zé)嵫h(huán)計(jì)算練習(xí)例：回?zé)嵫h(huán)，新蒸汽初參數(shù)為p1=4MPa，44例題(2)計(jì)算各點(diǎn)的參數(shù)(3)計(jì)算抽氣量2022/12/16例題(2)計(jì)算各點(diǎn)的參數(shù)(3)計(jì)算抽氣量2022/12/1145例題(4)計(jì)算循環(huán)吸熱量、循環(huán)功2022/12/16例題(4)計(jì)算循環(huán)吸熱量、循環(huán)功2022/12/1146Steamprocessflowdiagramofthe600MWsupercriticalpowerunit2022/12/16Steamprocessflowdiagramof47300MW機(jī)組發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)2022/12/16300MW機(jī)組發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)2022/12/1148例：某再熱-回?zé)嵫h(huán)，初壓p1=10MPa，初溫t1=500°c。第一次抽汽壓力pa=p1=1.5MPa，抽汽量α1kg，余下(1-α1)kg，再熱到500°c。第二次抽汽壓力pb=0.13MPa，若最終壓力為0.005MPa，試求循環(huán)理論熱效率(忽略泵功）。解：查h-s圖及水和水蒸氣熱力性質(zhì)表2022/12/16例：某再熱-回?zé)嵫h(huán)，初壓p1=10MPa，初溫t1=50049忽略水泵功：2022/12/16忽略水泵功：2022/12/1150類似：2022/12/16類似：2022/12/115111.4熱電聯(lián)供循環(huán)1）背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)2）抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)熱電聯(lián)供：用發(fā)電廠乏汽的余熱來滿足熱用戶的需要。（熱電廠）2022/12/1611.4熱電聯(lián)供循環(huán)1）背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)2）抽汽52經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)燃料在鍋爐中釋放的能量為Qf，熱電廠提供的熱能為QH，提供的電能為We燃料利用系數(shù)電能生產(chǎn)率（電熱比）2022/12/16經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)燃料在鍋爐中釋放的能量為Qf，熱電廠提供的熱能53熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的供熱方式熱電廠的供熱系統(tǒng)根據(jù)載熱介質(zhì)的不同可分為水熱網(wǎng)（也稱水網(wǎng)）和汽熱網(wǎng)（也稱汽網(wǎng)）。水網(wǎng)的特點(diǎn)：輸送熱水的距離較遠(yuǎn);可以使用較低的汽輪機(jī)抽汽，提高了熱電廠的經(jīng)濟(jì)性;蓄熱能力較汽網(wǎng)高等。但輸送熱水要消耗電能；水網(wǎng)的水力工況的穩(wěn)定和分配較為復(fù)雜；由于水的密度大，事故時(shí)水網(wǎng)的泄漏是汽網(wǎng)的20-40倍。汽網(wǎng)的特點(diǎn)是通用性好，可滿足各種用熱形式的需要，特別是某些生產(chǎn)工藝用熱必須用蒸汽。2022/12/16熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的供熱方式熱電廠的供熱系統(tǒng)根據(jù)載熱介質(zhì)的不同可分54熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的供熱方式直接供汽系統(tǒng)圖間接供汽系統(tǒng)圖2022/12/16熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的供熱方式直接供汽系統(tǒng)圖5511.5熱電冷三聯(lián)產(chǎn)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)是指在熱電聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上，利用做過部分功的供熱蒸汽(或熱水)作為吸收式制冷機(jī)的熱源，以制取冷量供生產(chǎn)與生活需要，實(shí)現(xiàn)熱、電、冷三種產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)。熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的冷熱聯(lián)產(chǎn)主要由熱源、一級(jí)管網(wǎng)、冷暖站、二級(jí)管網(wǎng)和用戶設(shè)備組成。2022/12/1611.5熱電冷三聯(lián)產(chǎn)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)是指在熱電聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上，利用56熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖2022/12/16熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖2022/12/1157作業(yè)：11-5；11-6

2022/12/16作業(yè)：11-5；11-6

2022/12/1158第11章、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱熱機(jī)。

動(dòng)力裝置循環(huán)（簡(jiǎn)稱動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)）：

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)：以蒸汽為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)等）。

氣體動(dòng)力裝置循環(huán)：以氣體為工質(zhì)的熱機(jī)的工作循環(huán)（如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）。研究熱機(jī)循環(huán)的目的：分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因素、尋找提高熱效率的途徑。2022/12/16第11章、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能5960

第十一章

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam

power

plant)

：

1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，19世紀(jì)后期

蒸汽動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展，

促使資本主義誕生。

2）目前世界75%電力，國(guó)內(nèi)80%電力來自火電廠，絕

大部分來自蒸汽動(dòng)力。

3）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。

4）蒸汽是無污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。2022/12/162第十一章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(ste6061

§11-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

—朗肯循環(huán)(Rankine

cycle)一.簡(jiǎn)介2022/12/163§11-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

一.簡(jiǎn)介2022/161朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英國(guó)科學(xué)家。

1820年6月5日出生于蘇格蘭的愛丁堡。1855年被委任為格拉斯哥大學(xué)機(jī)械工程教授。1858年出版《應(yīng)用力學(xué)手冊(cè)》一書，是工程師和建筑師必備的指南。1859年出版《蒸汽機(jī)和其它動(dòng)力機(jī)手冊(cè)》，是第一本系統(tǒng)闡述蒸汽機(jī)理論的經(jīng)典著作。朗肯計(jì)算出一個(gè)熱力學(xué)循環(huán)(后稱為朗肯循環(huán))的熱效率，被作為是蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠性能的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。2022/12/16朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英6211-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)1.簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力裝置514321.鍋爐，boiler，加熱2.過熱器，superheater,加熱3.汽輪機(jī)，turbine，做功，Wt4.凝汽器，condenser，放熱，q25.給水泵，pump，增壓，耗功，Wpq12022/12/1611-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)1.簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力裝置514321.鍋63C4321sTT1T211-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)2.水蒸氣的卡諾循環(huán)能量的實(shí)際利用率低，T1受到水蒸氣臨界溫度(374.15°C)的限制。熱量從爐膛(1500°C)傳到低于374.15°C的工質(zhì)，做功能力損失大；濕蒸汽的膨脹于汽輪機(jī)不利。濕蒸汽的壓縮不易實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)際的蒸汽動(dòng)力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)， 而采用朗肯循環(huán)：加熱到過熱蒸汽區(qū)，冷卻到飽和水狀態(tài)2022/12/16C4321sTT1T211-1蒸汽動(dòng)力循環(huán)2.水蒸氣的卡諾643.朗肯循環(huán)1~2汽輪機(jī)中絕熱膨脹過程sTT1T22~2`凝汽器中的定壓放熱過程2`~3給水泵中的絕熱壓縮過程3~1鍋爐中的定壓加熱過程朗肯循環(huán)就是水和水蒸氣的兩個(gè)定壓過程（熱）與

兩個(gè)絕熱過程（做功）的組合2022/12/163.朗肯循環(huán)1~2汽輪機(jī)中絕熱膨脹過程sTT1T22~2`凝652022/12/162022/12/1166(1)循環(huán)效率循環(huán)功：循環(huán)熱效率由于水泵功和汽輪機(jī)功相比很小，粗略計(jì)算中可以忽略不計(jì)，即：則：稱為理論熱效率2022/12/16(1)循環(huán)效率循環(huán)功：循環(huán)熱效率由于水泵功和汽輪機(jī)功相比很67(1)循環(huán)效率若考慮汽輪機(jī)的不可逆性，則：實(shí)際循環(huán)的熱效率為：同樣，水泵耗功也多于理論耗功：sTT1T22022/12/16(1)循環(huán)效率若考慮汽輪機(jī)的不可逆性，則：實(shí)際循環(huán)的熱效率68(1)循環(huán)效率水泵的效率：汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：實(shí)際效率：2022/12/16(1)循環(huán)效率水泵的效率：汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：實(shí)際效率：269(2)技術(shù)指標(biāo)汽耗率：汽輪機(jī)發(fā)出單位功率所需要消耗的蒸汽流量，d(kg/kWh)。如果汽輪機(jī)每小時(shí)消耗的蒸汽流量為D(kg/h)，發(fā)出的功率為Nnet(kW)，則：理論汽耗率為：2022/12/16(2)技術(shù)指標(biāo)汽耗率：汽輪機(jī)發(fā)出單位功率所需要消耗的蒸汽流70(2)技術(shù)指標(biāo)熱耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的熱量q0，kJ/kW.h。蒸汽流量Dkg/h，機(jī)組功率NnetkW，每kW.h所需要消耗的蒸汽流量為dkg/kW.h，單位質(zhì)量蒸汽的循環(huán)吸熱量為q1kJ/kg，則郎肯循環(huán)的熱耗率為：煤耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量b0，g/kW.h。標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量位29308kJ/kg(7000kcal/kg)，則：2022/12/16(2)技術(shù)指標(biāo)熱耗率：機(jī)組發(fā)出1kW.h的功所要消耗的熱量71例題1：郎肯循環(huán)，初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，排氣壓力p2=5kPa，計(jì)算： (1).忽略泵功的理想循環(huán)熱效率； (2).計(jì)及泵功的實(shí)際循環(huán)熱效率，(3)郎肯循環(huán)的計(jì)算求解：(1)該循環(huán)的T-s圖2022/12/16例題1：郎肯循環(huán)，初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，排72(２)通過h-s圖(或水蒸氣表)確定1、2、2`點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)注意：壓力不太高時(shí)，飽和水的焓可近似計(jì)算：本例中：kJ/kg(3)計(jì)算忽略泵功的理想循環(huán)熱效率2022/12/16(２)通過h-s圖(或水蒸氣表)確定1、2、2`點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)73(4)水泵功的計(jì)算方法二：不可壓縮流體的壓縮過程水流經(jīng)水泵是絕熱壓縮過程，由于水是不可壓縮流體，因此壓縮前后壓力升高、比容不變，同時(shí)，壓縮以后溫度變化很小，故內(nèi)能的變化可以忽略，并且忽略水泵出入口的動(dòng)能差和位能差，則理論泵功為：2022/12/16(4)水泵功的計(jì)算方法二：不可壓縮流體的壓縮過程2022/1742022/12/162022/12/1175(２)補(bǔ)充：如何通過查表確定h3及wp2022/12/16(２)補(bǔ)充：如何通過查表確定h3及wp2022/12/11764.蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響為了和卡諾循環(huán)相比較，采用平均吸熱溫度和平均放熱溫度的概念：平均吸熱溫度：平均放熱溫度：則：循環(huán)熱效率：sTT1T22022/12/164.蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響為了和卡諾循環(huán)相比較，采用平77(1)蒸汽初溫的影響初溫提高可以:提高循環(huán)的熱效率，并提高乏汽干度，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行有利，但受到材料耐溫性能的限制。2022/12/16(1)蒸汽初溫的影響初溫提高可以:2022/12/1178(2)初壓的影響提高初壓，可以提高平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)熱效率，但卻使乏汽干度降低，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行不利。2022/12/16(2)初壓的影響提高初壓，可以提高平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)79(3)汽輪機(jī)背壓的影響限制：尾部傳熱溫壓減小，則傳熱面積增大，投資增大；Ts2必須高于環(huán)境溫度。2022/12/16(3)汽輪機(jī)背壓的影響限制：2022/12/1180電廠鳥覽圖2022/12/16電廠鳥覽圖2022/12/1181鍋爐

2022/12/16鍋爐2022/12/1182汽輪機(jī)車間圖2022/12/16汽輪機(jī)車間圖2022/12/1183汽輪機(jī)高壓缸

2022/12/16汽輪機(jī)高壓缸2022/12/1184汽輪機(jī)中壓缸2022/12/16汽輪機(jī)中壓缸2022/12/1185汽輪機(jī)低壓缸2022/12/16汽輪機(jī)低壓缸2022/12/118687

蒸汽電廠示意圖2022/12/1629蒸汽電廠示意圖2022/12/1187火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程2022/12/16火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程2022/12/118811.2再熱循環(huán)再熱循環(huán)主要目的：提高乏汽干度2022/12/1611.2再熱循環(huán)再熱循環(huán)主要目的：提高乏汽干度2022/18911.2再熱循環(huán)目的：提高乏汽的干度，則汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率和運(yùn)行安全性提高。一般來說，只要再熱壓力選擇不太低，就能使再熱循環(huán)效率比原循環(huán)提高！2022/12/1611.2再熱循環(huán)目的：一般來說，只要再熱壓力選擇不太低，就902022/12/162022/12/119111.2再熱循環(huán)計(jì)算：汽輪機(jī)功：循環(huán)吸熱量：已知：水泵功：循環(huán)熱效率：2022/12/1611.2再熱循環(huán)計(jì)算：汽輪機(jī)功：循環(huán)吸熱量：已知：水泵功：9211.2再熱循環(huán)例題：已知蒸汽動(dòng)力循環(huán)初參數(shù)p1=14MPa，t1=540℃，汽輪機(jī)背壓5kPa，中間再熱壓力3MPa，再熱溫度ta=540℃，求理想循環(huán)的熱效率(計(jì)算泵功)。(1)在T-s圖上畫出該再熱循環(huán)：2022/12/1611.2再熱循環(huán)例題：已知蒸汽動(dòng)力循環(huán)初參數(shù)p1=14MP9311.2再熱循環(huán)(2)查各點(diǎn)的參數(shù)：(3)計(jì)算汽輪機(jī)功、水泵功、循環(huán)吸熱量和循環(huán)熱效率：2022/12/1611.2再熱循環(huán)(2)查各點(diǎn)的參數(shù)：(3)計(jì)算汽輪機(jī)功、水9411.3抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)峒词抢迷谄啓C(jī)內(nèi)作過功的蒸汽來加熱鍋爐給水，采用回?zé)峥商岣哐h(huán)平均吸熱溫度，提高循環(huán)熱效率。目的：提高吸熱平均溫度，從而提高循環(huán)熱效率回?zé)嵯到y(tǒng)(假設(shè)回?zé)峒訜崞鳛榛旌鲜?：2022/12/1611.3抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)峒词抢迷谄啓C(jī)內(nèi)作過功的蒸95兩級(jí)回?zé)嵫h(huán)目的：提高吸熱平均溫度，從而提高循環(huán)熱效率回?zé)幔豪闷啓C(jī)抽汽來加熱鍋爐給水，提高吸熱過程起點(diǎn)的溫度。412356(1)回?zé)嵯到y(tǒng)(假設(shè)回?zé)峒訜崞鳛榛旌鲜?：2022/12/16兩級(jí)回?zé)嵫h(huán)目的：回?zé)幔豪闷啓C(jī)抽汽來加熱鍋爐給水，提高吸962022/12/162022/12/119711.3回?zé)嵫h(huán)平均吸熱溫度：無回?zé)釙r(shí)，吸熱從3點(diǎn)到1點(diǎn)，回?zé)釙r(shí)，吸熱從7點(diǎn)到1點(diǎn)，故平均吸熱溫度提高2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)平均吸熱溫度：無回?zé)釙r(shí)，吸熱從3點(diǎn)到1點(diǎn)，9811.3回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算(1)抽氣量的確定-熱量平衡1號(hào)回?zé)崞鳠崞胶猓?號(hào)回?zé)崞鳠崞胶猓?022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算(1)抽氣量的確定-熱量平衡1號(hào)回?zé)?911.3回?zé)嵫h(huán)(2)回?zé)嵫h(huán)的熱效率：透平功：循環(huán)放熱量：循環(huán)吸熱量：or：2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)(2)回?zé)嵫h(huán)的熱效率：透平功：循環(huán)放熱量10011.3回?zé)嵫h(huán)(5)回?zé)嵫h(huán)的評(píng)價(jià)：設(shè)備復(fù)雜，循環(huán)汽耗率增加；循環(huán)熱效率提高；汽輪機(jī)低壓級(jí)流通部分更為合理，內(nèi)效率提高；鍋爐、凝汽器傳熱面積可以減??；現(xiàn)代電站蒸汽動(dòng)力循環(huán)普遍采用回?zé)嵫h(huán)。(4)回?zé)岢槠麎毫Φ倪x取回?zé)岢槠麎毫Φ倪x取由多種方法，比較簡(jiǎn)單的是按照等溫差來選取，對(duì)于兩級(jí)抽汽：2022/12/1611.3回?zé)嵫h(huán)(5)回?zé)嵫h(huán)的評(píng)價(jià)：(4)回?zé)岢槠麎毫Φ?01回?zé)嵫h(huán)計(jì)算練習(xí)例：回?zé)嵫h(huán)，新蒸汽初參數(shù)為p1=4MPa，t1=500℃，終壓p2=5kPa，采用兩級(jí)混合式回?zé)崞?，抽汽壓力分別為：p01=0.8MPa，p02=0.12MPa，求各級(jí)抽氣量和循環(huán)熱效率。(1)在T-s圖上畫出該循環(huán)。2022/12/16回?zé)嵫h(huán)計(jì)算練習(xí)例：回?zé)嵫h(huán)，新蒸汽初參數(shù)為p1=4MPa，102例題(2)計(jì)算各點(diǎn)的參數(shù)(3)計(jì)算抽氣量2022/12/16例題(2)計(jì)算各點(diǎn)的參數(shù)(3)計(jì)算抽氣量2022/12/11103例題(4)計(jì)算循環(huán)吸熱量、循環(huán)功2022/12/16例題(4)計(jì)算循環(huán)吸熱量、循環(huán)功2022/12/1110