湖南大学 工程热力学 第十一章 蒸汽动力循环装置.pptVIP

第十一章 蒸汽动力循环装置 蒸汽动力装置系统简图 11-2 再热循环 * * Stream Power Cycle ? 分类（按工质）： ?热机定义：将热能转换为机械能的设备 蒸汽动力循环 燃气动力循环 （内燃机、燃气轮机等） （蒸汽机、汽轮机等） ?动力循环：热机的工作循环. 汽轮机 冷凝器 发电机 水泵 锅炉 蒸汽电厂示意图 蒸汽机简易图 锅炉 飞轮 滑动阀 活塞 汽缸 蒸汽 50年代蒸汽机车 汽轮机示意图 汽轮机 给水泵 冷凝器 蒸汽 冷水 汽轮机低压缸 汽轮机中压缸 汽轮机高压缸 11-1 简单蒸汽动力循环—朗肯循环 ?蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期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 ?目前世界75%电力，国内78%电力来自火电厂，绝大部分来自蒸汽动力 ?蒸汽动力装置可利用各种燃料 ?蒸汽是无污染、价廉、易得的工质 一、工质为水蒸气的卡诺循环 s T 1 2 6 4 3 P1 W0 n m O P2 5 7 8 ?在相同范围内卡诺循环的热效率最高 ?气体工质的定温加热与放热难于进行，且功不大 ?水蒸气汽化与凝结时既定压又定温，功大 ?实际气体不采用卡诺循环 8-5难于实现； V8v5 需用比水泵大得多的压缩机； 循环局限于饱和区，热效率不高； 膨胀末期湿空气，不利于动力机安全； 实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为基础 二、朗肯循环及其热效率 1 5 2 3 锅炉 过热器 汽轮机 发电机 冷凝器 给水泵 冷却水 朗肯循环工作原理 朗肯循环可理想化为两个定压过程、两个定熵过程. W0 1 5 4 3 2 v p 3’-4-5-1：水定压加热变为过热水蒸气 1-2： 过热水蒸气在汽轮机内定熵膨胀 2-3：湿蒸汽在冷凝器内定压冷却 3-3’：凝结水在水泵中的定熵压缩 s T 1 2 5 4 3 P1 W0 6 7 0 P2 1 5 2 3 锅炉 过热器 汽轮机 发电机 冷凝器 给水泵 冷却水 3’ 4 水的压缩性很小，经过水泵 绝热压缩后温度升高极小，认为 点 与点3重合， -4与下界 限3-4重合。 T-s 图 s T 1 2 5 4 3 P1 W0 6 7 0 P2 s T 1 2 5 4 3 P1 W0 6 7 0 P2 q1 wsp wst q2 1 5 4 3 2 s h h-s 图 朗肯循环的能量分析及热效率 ? 1-2为定熵膨胀过程，以汽轮机为控制体 ? 以水泵为控制体，3- 4 为定熵压缩过程 ? 锅炉和过热器为控制体，4 -1定压过程 消耗轴功 吸收热量 s T 1 2 5 4 3 P1 W0 6 7 0 P2 ? 冷凝器为控制体，2-3定压凝结过程 s T 1 2 5 4 3 P1 W0 6 7 0 P2 整个装置为热力系统，有 三、蒸汽参数对热效率的影响 提高卡诺循环热效率途径 ?朗肯循环工质吸热温度变化，于是引入平均吸热温度 ?以一个等效的卡诺循环代替朗肯循环 吸热量： 故平均吸热温度： T 1 2 3 6 7 s 5 4 9 Tm1 8 等效卡诺循环热效率： 1. 提高平均吸热温度的直接方法是提高蒸汽压力和温度 s T 1 2 3 5 4 有利：乏汽比容 ，设备体积 ; 不利：乏汽湿度 ，腐蚀汽轮机最后几级叶片；不利汽轮机的安全运行. 有利：乏汽干度 1 2 3 5 4 T s 目前大容量蒸汽动力装置，其初参数都是高温、高压的；发电机组初压普遍为亚临界压力，甚至为超临界压力。 不利：比容设备 ，设备体积 材料要求高. ， ， （但取决于冷却水的温度） 2. 降低排气温度 s T 1 2 3 5 4 故：环境温度对蒸汽动力装置的运行影响很大，冬季 高于夏季，北方高于南方. ? 局限于朗肯循环内以调整蒸汽参数来提高动力循环的热效率，潜力有限； 在朗肯循环基础上发展的较为复杂的循环，如回热循环、再热循环等 Reheat?Cycle