第10章蒸汽动力装置循环.ppt

* * 第十章 蒸汽动力装置循环 Vapor power cycles 10-1 简单蒸汽动力装置循环-朗肯循环 10-2 再热循环 10-3 回热循环 10-4 热电合供 10-5 燃气-蒸汽联合循环 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，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。 2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。 3）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。 10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环 一、概述 1. 水蒸气的卡诺循环 水蒸气卡诺循环有可能实现，但： 1）温限小 2）膨胀末端x太小 3）压缩两相物质的困难 实际并不实行 卡诺循环 二、朗肯循环 (Rankine cycle) 2. 水蒸气朗肯循环 1）流程图 2）p-v，T-s及h-s图 3）朗肯循环的热效率 ? ? ? 若忽略水泵功，同时近似取h4?h3，则 4）耗汽率(steam rate)及耗汽量 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 耗汽量 三、初参数对朗肯循环热效率的影响 1. 初温t1 或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21 2. 初压力 p1 但 x2下降且 p太高造成强度问题 3. 背压 p2 但受制于环境温度，不能任意 降低 同时，x2下降 。 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？ 例A466167英 例A466167中 四、有摩阻的实际朗肯循环 1. T-s图及h-s图 忽略水泵功： 2. 不可逆性衡量 a）汽轮机内部相对效率ηT（简称汽机效率） 近代大功率汽轮机ηT 在0.92左右 设计中，选定ηT 按 （h1–h2—理想绝热焓降（ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ） h2act的确定方法： 运行中，测出 p2 及 x2，按 hx= x2h″+ (1-x2)h′ c）装置有效热效率ηe Pe—有效轴功率 ηm—机械效率 3.实际内部耗汽率di和耗汽量Di b）装置内部热效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功： 考虑机械损失 实际内部功率 例A466155 例A460299 10-2 再热循环（reheat cycle） 一、设备流程及T-s图 二、再热对循环效率的影响 忽略泵功： 其他影响：x末上升（根本目的）； d0下降； 复杂化，投资上升。 ηt ？ 10-3 回热循环（regenerative cycle） 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 混合式 间壁式 二、回热循环计算 1. 抽汽量 忽略泵功 2. 回热器(regenerator)R 熵方程： 能量方程： 3. 循环热效率 讨论： 1）抽汽回热ηt 上升； 2）抽汽级数越多ηt 越高 ，若级数趋向无穷， ηt =1？ 思考：1）抽汽回热循环 否 2）回热器是间壁式，α怎么求？ 3）回热器中过程不可逆，为什么 循环ηt 上升？