工程热力学WORD版第十一章蒸汽动力循环.docVIP

第11章 蒸汽动力循环 一、教案设计 教学目标: 使学生熟练掌握水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径。 知 识 点：朗肯循环、回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径 重 点：分析朗肯循环的分析方法，提高循环循环效率的方法和途径。 难 点：回热循环、再热循环以及热电循环；提装置循环效率的方法和途径。 教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论 师生互动设计：提问+启发+讨论 问：自己观察过身边的热力系统的状态变化吗？ 问：你以前知道热力系统的状态变化往往伴随着系统与外界间能量的交换吗？ 问：你知道温度计什么原理吗？温度计测温的理论依据你思考过吗？ 问：用过压力计吗？氧气瓶上压力表读数是瓶中的真实压力吗？ 问：能举出几个具体的强度量、广延量？热力过程、热力循环？ 问：爆炸过程能认为是准静态过程吗？ 问：你能说出过程量与状态量的区别吗？请具体举例。 问：你遇到的哪些现象属于不可逆现象？ 学时分配：4学时+2讨论 二、基本知识 热机：将热能转换为机械能的设备叫做热力原动机。热机的工作循环称为动力循环。 动力循环：可分蒸汽动力循环和气动力循环两大类。 第一节 蒸汽动力基本循环一朗肯循环 朗肯循环是最简单的蒸汽动力理想循环，热力发电厂的各种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改进而得到的。 一、装置与流程 蒸汽动力装置：锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等四部分主要设备。 工作原理：p-v、T-s和h-s。 朗肯循环可理想化为：两个定压过程和两个定熵过程。 3’-4-5-1水在蒸汽锅炉中定压加热变为过热水蒸气， 1-2过热水蒸气在汽轮机内定煽膨胀， 2-3湿蒸气在凝汽器内定压(也定温)冷却凝结放热， 3-3’凝结水在水泵中的定情压缩。 二、朗肯循环的能量分析及热效率 取汽轮机为控制体，建立能量方程: 三、提高朗肯循环热效率的基本途径 依据：卡诺循环热效率 提高平均吸热温度 直接方法式提高蒸汽压力和温度。 降低排气温度 .. 例1：某朗肯循环的蒸汽参数取为=550，=30bar，=0.05bar。试计算1) 水泵所消耗的功量，2) 汽轮机作功量, 3) 汽轮机出口蒸汽干度, 4) 循环净功， 5) 循环热效率。 解：根据蒸汽表或图查得1、2、3、4各状态点的焓、熵值： =3568.6KJ/kg =7.3752kJ/kgK =2236kJ/kg =7.3752kJ/kgK =137.8kJ /kg =0.4762kJ/kgK =140.9kJ/kg 则 1) 水泵所消耗的功量为 =140.9-137.78=3.1kJ/kg 2) 汽轮机作功量 =3568.6-2236=1332.6kJ/kg 3) 汽轮机出口蒸汽干度 =0.05bar时的=0.4762kJ/kgK =8.3952kJ/kgK. 则 0.87 或查h-s图可得 =0.87. 4) 循环净功 =1332.6-3.1=1329.5kJ/kg 5) 循环热效率 =3568.6-140.9=3427.7KJ/kg 故 =0.39=39% （i）p3a=6.867bar，t3a=490 =0.001(686.7-9.81)÷0.8=0.846kJ/kg wnet=923.57-0.846=922.72kJ/kg (ii) p3b=58.86 bar，t3b=490 水泵的功 =0.001(5886-9.81)÷0.8=7.34 kJ/kg wnet=1057.5-7.34=1050.16 kJ/kg 第二节 回热循环与再热循环 目的：提高等效卡诺循环的平均吸热温度 一、回热循环 抽气回热循环：用分级抽汽来加热给水的实际回热循环。 设有1kg过热蒸汽进入汽轮机膨胀作功。当压力降低至时，由汽轮机内抽取α1kg蒸汽送入一号回热器，其余的(1-α1) kg蒸汽在汽轮机内继续膨胀，到压力降至时再抽出α2kg蒸汽送入二号回热器，汽轮机内剩余的(1-α1-α2) kg蒸汽则继续膨胀，直到压力降至时进入凝汽器。凝结水离开凝汽器后，依次通过二号、一号回热器，在回热器内先后与两次抽汽混合加热，每次加热终了水温可达到相应抽汽压力下的饱和温度。 注意：电厂都采用表面式回热器(即蒸汽不与凝结水相混合),其抽汽回热的作用相同。 二、再热循环 再热的目的：克服汽轮机尾部蒸汽湿度太大造成的危害。 再热循环：将汽轮机高压段中膨胀到一定压力的蒸汽重新引到锅炉的中间加热器(称为再热器)加热升温， 然