朗肯循環(huán)課件

本章基本要求熟練掌握水蒸氣朗肯循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成、熱效率計算及提高熱效率的方法和途徑。第1頁/共30頁本章基本要求熟練掌握水蒸氣朗肯循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱1本章重點1、熟悉朗肯循環(huán)圖示與計算2、朗肯循環(huán)與卡諾循環(huán)3、蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝嬎愕?頁/共30頁本章重點1、熟悉朗肯循環(huán)圖示與計算第2頁/共30頁2動力循環(huán)研究目的和分類動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對外的凈功按工質(zhì)氣體動力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動力循環(huán)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)獍蠢硐霘怏w處理水蒸氣等實際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率第3頁/共30頁動力循環(huán)研究目的和分類動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈?

四個主要裝置：

鍋爐

汽輪機(jī)

凝汽器

給水泵§10-1

朗肯循環(huán)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)

鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器第4頁/共30頁四個主要裝置：§10-1朗肯循環(huán)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)4水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：1

2汽輪機(jī)s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱第5頁/共30頁水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器郎肯循環(huán)151342pv郎肯循環(huán)pv圖1

2汽輪機(jī)s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱第6頁/共30頁1342pv郎肯循環(huán)pv圖12汽輪機(jī)s膨脹64321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs圖1

2汽輪機(jī)s

膨脹2

3凝汽器p

放熱3

4給水泵s

壓縮4

1

鍋爐p

吸熱第7頁/共30頁4321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs圖12汽輪機(jī)7hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計算

汽輪機(jī)作功：凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：鍋爐中的定壓吸熱量：第8頁/共30頁hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計算汽輪機(jī)作功：凝汽器中的定壓8hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

第9頁/共30頁hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計算一般很小，占0.8~1%，9sp1,t1,p2654321如何提高朗肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？T第10頁/共30頁sp1,t1,p2654321如何提高朗肯循環(huán)的熱效率影10sT654321蒸汽初壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1優(yōu)點：

，汽輪機(jī)出口尺寸小缺點：

對強(qiáng)度要求高

不利于汽輪機(jī)安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88'4'5'6'1'22'x1Tth2'v第11頁/共30頁sT654321蒸汽初壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p211sT654321蒸汽初溫對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：

，有利于汽機(jī)安全。缺點：

對耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在550℃左右汽機(jī)出口尺寸大p1,p2不變，t1'1'22'xth1T2'v第12頁/共30頁sT654321蒸汽初溫對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：缺點：p12sT654321乏汽壓力對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：

缺點：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2為0.0035~0.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為27~33℃

，已接近事實上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高p1,t1不變，p22Tth'2'3'4第13頁/共30頁sT654321乏汽壓力對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：缺點：p13Ts65431b§10-2蒸汽再熱循環(huán)(reheat)第14頁/共30頁Ts65431b§10-2蒸汽再熱循環(huán)(reheat)14Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的熱效率

再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率

與再熱壓力有關(guān)x2降低,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用一次再熱可使熱效率提高

2％～3.5％。第15頁/共30頁Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的熱效率再熱循環(huán)本身不一定15蒸汽再熱循環(huán)的實踐

再熱壓力

pb=pa0.2~0.3p1

p1<10MPa，一般不采用再熱

我國常見機(jī)組，10、12.5、20、30萬機(jī)組，p1>13.5MPa，一次再熱

超臨界機(jī)組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱第16頁/共30頁蒸汽再熱循環(huán)的實踐再熱壓力pb=pa0.2~016Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的定量計算吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：第17頁/共30頁Ts65431b蒸汽再熱循環(huán)的定量計算吸熱量：放熱量：凈功（17蒸汽再熱循環(huán)實體照片第18頁/共30頁蒸汽再熱循環(huán)實體照片第18頁/共30頁18§10-3蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回?zé)崞鞒槠淠o水混合式回?zé)崞鞒槠交責(zé)岬?9頁/共30頁§10-3蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)抽汽19蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)(1-

)kg

kg65as43211kgTa

kg4(1-

)kg51kg由于T-s圖上各點質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功第20頁/共30頁蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)(1-)kgkg65as43211k20抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計算(1-

)kg

kg65as43211kgTa

kg4(1-

)kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦珊雎员霉Φ?1頁/共30頁抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計算(1-)kgkg65as4321抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計算(1-

)kg

kg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：第22頁/共30頁抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計算(1-)kgkg65as4322為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸?1-

)kg

kg65as43211kgT推導(dǎo)得出簡單朗肯循環(huán)：

物理意義：

kg工質(zhì)100%利用

1-

kg工質(zhì)效率未變第23頁/共30頁為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣撸?1-)kgkg65as423蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點小型火力發(fā)電廠回?zé)峒墧?shù)一般為1～3級，中大型火力發(fā)電廠一般為4～8級。優(yōu)點提高熱效率減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級葉片變短減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面可兼作除氧器缺點循環(huán)比功減小，汽耗率增加增加設(shè)備復(fù)雜性回?zé)崞魍顿Y>缺點第24頁/共30頁蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點小型火力發(fā)電廠回?zé)峒墧?shù)一般為1～3級，24提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)IGCCPFBC-CC…...第25頁/共30頁提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽25§10-4熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為熱電聯(lián)(產(chǎn))供。背壓式機(jī)組(背壓>0.1MPa)熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？第26頁/共30頁§10-4熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱26背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)背壓式缺點：

熱電互相影響

供熱參數(shù)單一清華北門外2臺背壓式，5000kW電負(fù)荷第27頁/共30頁背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)背壓式缺點：清華北門外2臺背壓式，第27抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)循環(huán)

抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán),可以自動調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，以滿足不同用戶的需要。第28頁/共30頁抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)(供)