動力循環(huán)、熱效率計算及提高熱效率的方法和途徑

1、動力循環(huán)：動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈」べ|(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫牡玫臒崃繜崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對外的的一部分轉(zhuǎn)換成對外的凈功凈功按工質(zhì)按工質(zhì)氣體動力循環(huán)氣體動力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)：外燃機(jī)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)饪諝鉃橹鞯娜細(xì)獍窗蠢硐霘怏w理想氣體處理處理水蒸氣等水蒸氣等實際氣體實際氣體研究目的：研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率合理安排循環(huán)，提高熱效率低沸點工質(zhì)：低沸點工質(zhì)：氨、氟里昂氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動力循環(huán)：動力循環(huán)：以獲得功為目的以獲得功為目的 四個主要裝置：四個主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 凝汽器凝汽器 給水泵

2、給水泵水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng) 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：簡化（理想化）：12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱1342pv12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱4321Tshs132412 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋

3、爐鍋爐 p 吸熱吸熱hs1324汽輪機(jī)作功：汽輪機(jī)作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：鍋爐中的定壓吸熱量：411hhqhs1324,1 2,3 4nett11sswwwqq一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1213thhhhsT6421 41098753 q2相同；相同； q1卡諾卡諾 q1朗肯朗肯 卡諾卡諾 朗肯朗肯； 等溫等溫吸熱吸熱41難實現(xiàn)難實現(xiàn) 11點點x太小太小,不利于不利于汽機(jī)強度；汽機(jī)強度； 12-9兩兩相區(qū)難壓縮；相區(qū)難壓縮； wnet

4、卡諾卡諾小小 卡諾卡諾 朗肯朗肯； wnet卡諾卡諾 wnet 朗肯朗肯1112對比同溫限對比同溫限1234對比對比5678對比對比9-10-11-12sp1, t1, p26543211213thhhh影 響 熱 效 率影 響 熱 效 率的參數(shù)？的參數(shù)？TsT654321 1 6 5 4 2t1 , p2不變不變，p1優(yōu)點：優(yōu)點： ，汽輪機(jī)出口汽輪機(jī)出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺點：缺點： 對強度要求高對強度要求高 不利于汽不利于汽輪機(jī)安全。一般輪機(jī)安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882xsT654321 1 2優(yōu)點：優(yōu)點： ，有利于汽機(jī)有利于汽機(jī)安全。安全。1Tt2x

5、缺點：缺點： 對耐熱及強度要對耐熱及強度要求高，目前最高求高，目前最高初溫一般在初溫一般在550左右左右 汽機(jī)出口汽機(jī)出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不變不變，t1sT654321 2優(yōu)點：優(yōu)點： 2Tt缺點：缺點：受環(huán)境溫度限制，受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組現(xiàn)在大型機(jī)組p2為為0.00350.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為相應(yīng)的飽和溫度約為27 33 ，已接近事，已接近事實上可能達(dá)到的最低實上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高限度。冬天熱效率高p1 , t1不變不變，p2 4 3Ts65431ba21234再熱baTs65431ba2 再熱循環(huán)本身再熱循環(huán)本身不一不一定定提高循環(huán)熱效率提高

6、循環(huán)熱效率 與再熱壓力有關(guān)與再熱壓力有關(guān) x2降低降低,給提高初給提高初壓創(chuàng)造了條件，選壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，取再熱壓力合適，一般采用一般采用一次再熱一次再熱可使熱效率提高可使熱效率提高2 23.53.5。 再熱壓力再熱壓力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再熱再熱 超臨界機(jī)組，超臨界機(jī)組， t1600，p125MPa，二，二次次再熱再熱Ts65431ba2吸熱量：吸熱量： 114abqhhhh放熱量：放熱量：223qhh凈功（忽略泵功）：凈功（忽略泵功）： net12bawhhhh熱效率：熱效率：net12t,RH114()()()()baabwhhhh

7、qhhhh12361kga45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回?zé)崞鞅砻媸交責(zé)崞鞒槠槠淠淠o水給水混合式回?zé)崞骰旌鲜交責(zé)崞鞒槠交責(zé)岢槠交責(zé)?1- )kg kg65as43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s圖上各點質(zhì)圖上各點質(zhì)量不同，面積不再量不同，面積不再直接代表熱和功直接代表熱和功(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kga4511hhh 54a4hhhha2a2hhhh(1- )kg kg65as43211kgT1,RG151aqhhhh2,RG221qhh

8、RG1aa21whhhh 1aa2t,RG1a1hhhhhh(1- )kg kg65as43211kgT22t,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 1a01hht,RGt優(yōu)點優(yōu)點l 提高熱效率提高熱效率l 減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級葉片變短減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級葉片變短l 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面l 可兼作除氧器可兼作除氧器缺點缺點l 循環(huán)比功減小，汽耗率增加循環(huán)比功減小，汽耗率增加l 增加設(shè)備復(fù)雜性增加設(shè)備復(fù)雜性l 回?zé)崞魍顿Y回?zé)崞魍顿Y缺點缺點改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫?/p>

9、環(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)新型動力循環(huán)IGCCPFBC-CC.1234給水泵熱用戶汽輪機(jī)過熱器鍋爐用發(fā)電廠作了功用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需滿足熱用戶的需要，這種作法稱要，這種作法稱為為熱電聯(lián)熱電聯(lián)( (產(chǎn)產(chǎn)) )供供。熱用戶為什么要熱用戶為什么要用換熱器而不直用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的接用熱力循環(huán)的水？水？1234給水泵熱用戶汽輪機(jī)過熱器鍋爐背壓式背壓式缺點缺點： 熱電互相影響熱電互相影響 供熱參數(shù)單一供熱參數(shù)單一清華北門外清華北門外2 2臺臺背壓式背壓式，5000kW5000kW電負(fù)荷電負(fù)荷過熱器汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)鍋爐冷卻水冷凝器加熱器水泵 1水泵 2調(diào)節(jié)閥 抽汽式熱電聯(lián)抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán)供循環(huán), , 可以自動可以自動調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，以滿足不同用例，以滿足不同用戶的需要。戶的需要。net1