《工程热力学》第四版ppt课件-第10章

第十章第十章 蒸汽动力装置循环蒸汽动力装置循环Vapor power cycles10-1 简单蒸汽动力装置循环简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环朗肯循环10-2 再热循环再热循环10-3 回热循环回热循环10-4 热电合供热电合供10-5 燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环1第十章 蒸汽动力装置循环Vapor power cycles 蒸汽及蒸汽动力装置蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant)1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展，蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展，促使资本主义诞生。促使资本主义诞生。2）目前世界约）目前世界约75%电力、国内电力、国内78%电力来自电力来自火电厂火电厂，绝，绝 大部分来自大部分来自蒸汽动力蒸汽动力。3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。）蒸汽动力装置可利用各种燃料。4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。10-1 简单蒸汽动力装置循环简单蒸汽动力装置循环朗肯循环朗肯循环一、概述一、概述2 蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant1.水蒸气的卡诺循环水蒸气的卡诺循环水蒸气卡诺循环有可能实现水蒸气卡诺循环有可能实现，但：，但：1）温限小）温限小 2）膨胀末端）膨胀末端x太小太小 3）压缩两相物质的困难）压缩两相物质的困难实际并不实行实际并不实行 卡诺循环卡诺循环二、朗肯循环二、朗肯循环(Rankine cycle)31.水蒸气的卡诺循环水蒸气卡诺循环有可能实现，但：实际并不2.水蒸气朗肯循环水蒸气朗肯循环 1）流程图）流程图2）p-v，T-s及及h-s图图 42.水蒸气朗肯循环2）p-v，T-s及h-s图 4 3）朗肯循环的热效率）朗肯循环的热效率?5 3）朗肯循环的热效率 若忽略水泵功，同时近似取若忽略水泵功，同时近似取h4 h3，则，则 4）耗汽率）耗汽率(steam rate)及耗汽量及耗汽量 理想耗汽率理想耗汽率(ideal steam rate)d0 装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 耗汽量耗汽量6若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则 4）耗汽率(stea 三、初参数对朗肯循环热效率的影响三、初参数对朗肯循环热效率的影响 1.初温初温t1 或或 循环循环1t2t3561t =循环循环123561+循环循环11t2t217 三、初参数对朗肯循环热效率的影响 或 循环1t2t352.初压力初压力 p1但但 x2下降且下降且 p太高造成强度问题太高造成强度问题82.初压力 p1但 x2下降且 p太高造成强度问题83.背压背压 p2但受制于环境温度，不能任意但受制于环境温度，不能任意降低降低同时，同时，x2下降下降。讨论：讨论：我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？例例A466167英英 例例A466167中中93.背压 p2但受制于环境温度，不能任意降低同时，x2下降四、有摩阻的实际朗肯循环四、有摩阻的实际朗肯循环 1.T-s图及图及h-s图图忽略水泵功：忽略水泵功：10四、有摩阻的实际朗肯循环 忽略水泵功：2.不可逆性衡量不可逆性衡量 a）汽轮机内部相对效率）汽轮机内部相对效率T（简称汽机效率）（简称汽机效率）近代大功率汽轮机近代大功率汽轮机T 在在0.92左右左右 设计中，选定设计中，选定T 按按 （h1h2理想绝热焓降（理想绝热焓降（ideal enthalpy drop;isentropic enthalpy drop）h2act的确定方法：的确定方法：运行中，测出运行中，测出 p2 及及 x2，按，按 hx=x2h+(1-x2)h 112.不可逆性衡量近代大功率汽轮机T 在0.92左右 c）装置有效热效率）装置有效热效率e Pe有效轴功率有效轴功率 m机械效率机械效率3.实际内部耗汽率实际内部耗汽率di和耗汽量和耗汽量Di b）装置内部热效率（）装置内部热效率（internal thermal efficiency）忽略水泵功：忽略水泵功：考虑机械损失考虑机械损失实际内部功率实际内部功率例例A466155例例A46029912 c）装置有效热效率e Pe有效轴功率 10-2 再热循环（再热循环（reheat cycle）一、设备流程及一、设备流程及T-s图图1310-2 再热循环（reheat cycle）一、设二、再热对循环效率的影响二、再热对循环效率的影响 忽略泵功：忽略泵功：其他影响：其他影响：x末末上升（根本目的）；上升（根本目的）；d0下降；下降；复杂化，投资上升。复杂化，投资上升。t？14二、再热对循环效率的影响其他影响：x末上升（根本目的）；t10-3 回热循环回热循环（regenerative cycle）一、抽汽回热循环一、抽汽回热循环（regenerative cycle with steam extraction，regenerative cycle with feed-water heater）回热器两种方式回热器两种方式混合式混合式1510-3 回热循环（regenerative cycle）间壁式间壁式16间壁式16二、回热循环计算二、回热循环计算 1.抽汽量抽汽量忽略泵功忽略泵功2.回热器回热器(regenerator)R 熵方程：熵方程：能量方程：能量方程：17二、回热循环计算忽略泵功2.回热器(regenerator3.循环热效率循环热效率 讨论：讨论：1）抽汽回热）抽汽回热t 上升；上升；2）抽汽级数越多）抽汽级数越多t 越高越高，若级数趋向无穷，若级数趋向无穷，t=1？183.循环热效率 讨论：18思考：思考：1）抽汽回热循环）抽汽回热循环否否2）回热器是间壁式，）回热器是间壁式，怎么求？怎么求？3）回热器中过程不可逆，为什么）回热器中过程不可逆，为什么 循环循环t 上升？上升？19思考：1）抽汽回热循环否2）回热器是间壁式，怎么求？3）回例例A466266例例A46020020例A466266例A4602002010-4 热电合供（热电合供（power-and-heating plant cycle）一、一、背压式背压式设备流程及设备流程及T-s图图特点特点发电量受热负荷制约。发电量受热负荷制约。2110-4 热电合供（power-and-heating 二、二、抽汽凝汽式抽汽凝汽式设备流程及设备流程及T-s图图特点特点热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。22二、抽汽凝汽式设备流程及T-s图特点热负荷变动对电能生产影三、热量利用系数三、热量利用系数循环热量利用系数循环热量利用系数循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别；循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别；循环热效率没考虑低温热能的可利用性循环热效率没考虑低温热能的可利用性 循环热效率循环热效率热电厂热量利用系数热电厂热量利用系数23三、热量利用系数循环热量利用系数循环热量利用系数没有区分热能10-5 燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环燃燃-蒸联合循环蒸联合循环 （combination steam turbine-gas turbine cycle）燃气燃气-蒸汽联合循环型式之一蒸汽联合循环型式之一 （无补燃）（无补燃）燃气燃气-蒸汽联合循环型式之二蒸汽联合循环型式之二 （补燃式）（补燃式）2410-5 燃气-蒸汽联合循环燃-蒸联合循环燃气-蒸汽联合2525燃气燃气-蒸汽联合循环型式之三蒸汽联合循环型式之三热电合供热电合供 下一章下一章26燃气-蒸汽联合循环型式之三热电合供 下一章26