工程熱力學(xué) 第十章 動(dòng)力循環(huán)

工程熱力學(xué)第十章動(dòng)力循環(huán)第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月本章基本要求熟練掌握水蒸氣朗肯循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成、熱效率計(jì)算及提高熱效率的方法和途徑。第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月本章重點(diǎn)1。熟悉朗肯循環(huán)圖示與計(jì)算2、朗肯循環(huán)與卡諾循環(huán)3、蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)力循環(huán)研究目的和分類動(dòng)力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對(duì)外的凈功按工質(zhì)氣體動(dòng)力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動(dòng)力循環(huán)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)獍蠢硐霘怏w處理水蒸氣等實(shí)際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月熱機(jī)：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的

設(shè)備。

熱機(jī)的工作循環(huán)稱為動(dòng)力循環(huán)。

動(dòng)力循環(huán)：蒸汽動(dòng)力循環(huán)燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月

四個(gè)主要裝置：

鍋爐

汽輪機(jī)

凝汽器

給水泵§10-1

朗肯循環(huán)水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)

鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：12汽輪機(jī)s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41鍋爐p

吸熱第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月1342pv郎肯循環(huán)pv圖12汽輪機(jī)s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41鍋爐p

吸熱第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月4321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs圖12汽輪機(jī)s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41鍋爐p

吸熱第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計(jì)算

汽輪機(jī)作功：凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：鍋爐中的定壓吸熱量：第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計(jì)算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較sT64211098753

q2相同；

q1卡諾>

q1朗肯

卡諾>

朗肯；

等溫吸熱4’1難實(shí)現(xiàn)

11點(diǎn)x太小,不利于汽機(jī)強(qiáng)度；

12-9兩相區(qū)難壓縮；

wnet卡諾小

卡諾<

朗肯；

wnet卡諾<wnet朗肯1112對(duì)比同溫限1234’對(duì)比5678對(duì)比9-10-11-12第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月sp1,t1,p2654321如何提高朗肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？T第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月sT654321蒸汽初壓對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1優(yōu)點(diǎn)：

，汽輪機(jī)出口尺寸小缺點(diǎn)：

對(duì)強(qiáng)度要求高

不利于汽輪機(jī)安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月sT654321蒸汽初溫對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：

，有利于汽機(jī)安全。缺點(diǎn)：

對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在550℃左右汽機(jī)出口尺寸大p1,p2不變，t1第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月sT654321乏汽壓力對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2為0.0035~0.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為27~33℃

，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高p1,t1不變，p2第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月Ts65431b§10-2蒸汽再熱循環(huán)(reheat)第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的熱效率

再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率

與再熱壓力有關(guān)

x2降低,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用一次再熱可使熱效率提高2％～3.5％。第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐

再熱壓力

pb=pa0.2~0.3p1

p1<10MPa，一般不采用再熱

我國常見機(jī)組，10、12.5、20、30萬機(jī)組，p1>13.5MPa，一次再熱

超臨界機(jī)組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的定量計(jì)算吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽再熱循環(huán)實(shí)體照片第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-3蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回?zé)崞鞒槠淠o水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)岬?3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計(jì)算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦珊雎员霉Φ?5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算(1-)kgkg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸?1-)kgkg65as43211kgT教材P.256推導(dǎo)簡單朗肯循環(huán)：物理意義：

kg工質(zhì)100%利用

1-kg工質(zhì)效率未變第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為1～3級(jí)，中大型火力發(fā)電廠一般為4～8級(jí)。優(yōu)點(diǎn)提高熱效率減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面可兼作除氧器缺點(diǎn)循環(huán)比功減小，汽耗率增加增加設(shè)備復(fù)雜性回?zé)崞魍顿Y>缺點(diǎn)第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)IGCCPFBC-CC…...第29頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-4熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為熱電聯(lián)(產(chǎn))供。背壓式機(jī)組(背壓>0.1MPa)熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？第30頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)背壓式缺點(diǎn)：

熱電互相影響

供熱參數(shù)單一清華北門外2臺(tái)背壓式，5000kW電負(fù)荷第31頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)

抽