蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)劉英光詳解演示文稿

蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)劉英光詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共31頁。（優(yōu)選）蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)劉英光當(dāng)前2頁，總共31頁。適應(yīng)于“朗肯循環(huán)”的蒸汽動(dòng)力裝置示意圖和T-S圖。當(dāng)前3頁，總共31頁。為什么實(shí)際的蒸汽動(dòng)力裝置中不采用“卡諾循環(huán)”

注意：1)8-5為壓縮過程，但點(diǎn)8處于濕飽和蒸汽區(qū)，其工質(zhì)狀態(tài)是汽水混合物，這就要求一個(gè)很大的壓縮機(jī)，且亦造成壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定；2)點(diǎn)7為6-7膨脹過程的末期，濕蒸汽干度過小，即含水過多，不利于動(dòng)力機(jī)的安全；3)循環(huán)局限于飽和區(qū)，其上限溫度受制于臨界溫度，故即使實(shí)現(xiàn)了卡諾循環(huán)，其效率也不高。(所以………)當(dāng)前4頁，總共31頁?！袄士涎h(huán)”和“卡諾循環(huán)”的主要不同點(diǎn)當(dāng)前5頁，總共31頁。二、朗肯循環(huán)的熱效率若忽略水泵功，同時(shí)近似取h4h3，則當(dāng)前6頁，總共31頁。耗汽率(steamrate)及耗汽量理想耗汽率(idealsteamrate)d0—裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量耗汽量當(dāng)前7頁，總共31頁。三、蒸汽參數(shù)對(duì)“朗肯循環(huán)”熱效率的影響（1）初溫好處：1.循環(huán)效率提高；2.終態(tài)干度增大(可提高汽輪 機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、減少末級(jí)葉片腐蝕)。不利：提高新蒸汽溫度受材料的耐熱性能的限制。結(jié)論：在初壓和背壓不變的情況下：新蒸汽溫度提高，循環(huán)熱效率提高。原因：初溫提高到，增加了循環(huán)的高溫加熱段1-1a，使得平均吸熱溫度由增加到，循環(huán)溫差增大，效率提高。

當(dāng)前8頁，總共31頁。2、初壓對(duì)“朗肯循環(huán)”熱效率的影響結(jié)論：在初溫和背壓不變的情況下：

新蒸汽壓力循環(huán)熱效率原因：初壓提高，使得平均溫度由增加到，循環(huán)溫差增大，效率提高。好處：循環(huán)效率提高。不利：1.提高新蒸汽初壓，材料的強(qiáng)度要受到考驗(yàn)；2.引起乏汽干度的迅速下降，(汽輪機(jī)內(nèi)效率降低；增加汽輪機(jī)末級(jí)葉片的侵蝕；易引起汽輪機(jī)的危險(xiǎn)震動(dòng)；縮短使用壽命)當(dāng)前9頁，總共31頁。3.背壓對(duì)“朗肯循環(huán)”熱效率的影響結(jié)論：在初溫和初壓不變的情況下：

原因：背壓降低，循環(huán)溫差增大，所以效率提高。好處：循環(huán)效率提高。不利：1.降低P2，意味著冷凝器內(nèi)飽和溫度T2降低，而T2要高于外界環(huán)境溫度，故T2降低受環(huán)境溫度的限制。2.引起乏汽干度的迅速下降。(汽輪機(jī)內(nèi)效率降低；增加汽輪機(jī)末級(jí)葉片的侵蝕；易引起汽輪機(jī)的危險(xiǎn)震動(dòng)；縮短使用壽命)降低背壓P2循環(huán)熱效率當(dāng)前10頁，總共31頁。朗肯循環(huán)中離開鍋爐進(jìn)入蒸汽輪機(jī)的蒸氣是4MPa、400℃，冷凝器內(nèi)壓力為10kPa。試確定循環(huán)熱效率。分析：為確定熱效率，需計(jì)算水泵耗功、汽輪機(jī)作功和鍋爐內(nèi)蒸汽吸熱量。分別依次取這些設(shè)備為控制體積，蒸汽作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，且可忽略動(dòng)能和位能變化。解：控制體積:水泵。進(jìn)入狀態(tài):p2，飽和液；出口狀態(tài):p4。水泵據(jù)第一定律當(dāng)前11頁，總共31頁。鍋爐控制體積:鍋爐。進(jìn)入狀態(tài):p4，h4已知；狀態(tài)確定。出口狀態(tài):狀態(tài)1確定。由第一定律代入已得數(shù)據(jù)當(dāng)前12頁，總共31頁。控制體積:蒸汽輪機(jī)。進(jìn)入狀態(tài):p1、T1已知；狀態(tài)確定出口狀態(tài):p2已知。蒸汽輪機(jī)據(jù)第一定律據(jù)第二定律代入由蒸汽表查取的數(shù)據(jù)：當(dāng)前13頁，總共31頁。

循環(huán)凈功也可從冷凝器中乏汽放熱量qL確定。當(dāng)前14頁，總共31頁。15四、有摩阻的實(shí)際朗肯循環(huán)

1.T-s圖及h-s圖汽輪機(jī)做功：汽輪機(jī)中的不可逆過程理想情況：實(shí)際情況：當(dāng)前15頁，總共31頁。2.不可逆性衡量

a）汽輪機(jī)內(nèi)部相對(duì)效率ηT（簡(jiǎn)稱汽機(jī)效率）近代大功率汽輪機(jī)ηT在0.85-0.92左右。設(shè)計(jì)中，選定ηT按（h1–h2—理想絕熱焓降（idealenthalpydrop;isentropicenthalpydrop）h2act的確定方法：運(yùn)行中，測(cè)出p2及x2，按hx=x2h″+(1-x2)h′當(dāng)前16頁，總共31頁。17

c）汽輪機(jī)軸功ws，軸功率Ps：ηm—機(jī)械效率3.實(shí)際內(nèi)部耗汽率di和耗汽量Di

b）裝置內(nèi)部熱效率（internalthermalefficiency）忽略水泵功：考慮機(jī)械損失實(shí)際內(nèi)部功率當(dāng)前17頁，總共31頁。例我國生產(chǎn)的30萬kW汽輪發(fā)電機(jī)組，其新蒸氣壓力和溫度分別為p1=17MPa、t1=550℃，汽輪機(jī)排汽壓力p2=5kPa。若按朗肯循環(huán)運(yùn)行，求：(1)汽輪機(jī)所產(chǎn)生的功；(2)水泵功；(3)循環(huán)熱效率和理論耗汽率。解：

h1=3426kJ/kg

h2=1963.5kJ/kg查飽和水和飽和水蒸氣表p=5kPa，v′=0.0010053m3/kg、h′=137.22kJ/kg。查h-s圖當(dāng)前18頁，總共31頁。若略去水泵功，則當(dāng)前19頁，總共31頁。二、“再熱循環(huán)”的定義

新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽輪機(jī)，倒入鍋爐中的再熱器R，使之再加熱，然后再導(dǎo)入汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹到背壓P2，該循環(huán)稱為再熱循環(huán)。10-2再熱循環(huán)（reheatcycle）當(dāng)前20頁，總共31頁。三、再熱對(duì)循環(huán)效率的影響忽略泵功：ηt？當(dāng)前21頁，總共31頁。四、如何確定中間壓力，保證再熱循環(huán)的效率提高？再熱循環(huán)的目：一是提高汽輪機(jī)排汽的干度，二是增加工質(zhì)的焓降和提高循環(huán)效率(4~5%)。由效率公式中如何無法判斷再熱循環(huán)的效率比朗肯循環(huán)的效率是大還是小？怎么辦？基本循環(huán)：1-2-3-4-1附加循環(huán)：5-6-7-2-5所以：比較上述兩個(gè)循環(huán)的效率！如果：附加循環(huán)較基本循環(huán)效率高，則能夠使循環(huán)的總效率提高，反之則降低。

這也就決定了中間壓力的選?。扛鶕?jù)已有經(jīng)驗(yàn)，中間壓力一般在(1/5~1/4)初始?jí)毫1范圍內(nèi)時(shí)對(duì)提高效率的作用最大。當(dāng)前22頁，總共31頁。23由吸熱平均溫度知，如果蒸汽的壓力和溫度一定，提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度，同樣可提高吸熱平均溫度，從而提高鍋爐exergy效率?；?zé)嵫h(huán)：就是從汽輪機(jī)的中部抽出一部分作過功、但仍具有某一中間壓力pk的蒸汽，供至回?zé)崞鳎ńo水加熱器）中，用來加熱來自冷凝器的冷凝水，然后再經(jīng)泵加壓后一起供至鍋爐。蒸汽的焓增來自鍋爐，經(jīng)回?zé)崞骱蟛糠譄幔剩┯址祷氐藉仩t，所以稱之“回?zé)嵫h(huán)”。10-3抽汽回?zé)嵫h(huán)（regenerativecycle）當(dāng)前23頁，總共31頁。24一、抽汽回?zé)嵫h(huán)（regenerativecyclewithsteamextraction，regenerativecyclewithfeed-waterheater）

回?zé)崞鲀煞N方式混合式當(dāng)前24頁，總共31頁。25間壁式當(dāng)前25頁，總共31頁。

回?zé)嵫h(huán)T-s圖如下。抽氣口的狀態(tài)點(diǎn)a為壓力pa溫度Ta的過熱蒸汽，抽氣份額α。在回?zé)崞髦卸▔悍艧?，冷凝成狀態(tài)點(diǎn)5的水，將鍋爐的給水從狀態(tài)4加熱至狀態(tài)5，使鍋爐的吸熱過程從水泵壓縮后的狀態(tài)點(diǎn)5開始至狀態(tài)點(diǎn)1。吸熱量為q1=h1-h6，吸熱平均溫度上升。顯然，回?zé)嵫h(huán)可以提高熱平均溫度，從而提高鍋爐的熱效率和循環(huán)的效率。5as432T1CT0P2PkP1TmT5T0T*m6當(dāng)前26頁，總共31頁。27(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功1231kga45αkg(1-α)kg當(dāng)前27頁，總共31頁。28抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計(jì)算akg4(1-)kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦珊雎员霉?1-)kgkg65as43211kgT當(dāng)前28頁，總共31頁。29抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算吸熱量：放熱量：凈功：(1-)kgkg65as43211kgT當(dāng)前29頁，總共31頁。30為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸亢?jiǎn)單朗肯循環(huán)：物理意義：kg工質(zhì)100%利用；1-kg工質(zhì)效率未變(1-)k