工程热力学第10章动力循环.ppt
第十章 动 力 循 环,本章基本要求,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。,本 章 重 点,1。熟悉朗肯循环图示与计算2、朗肯循环与卡诺循环3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响4、再热、回热原理及计算,动力循环研究目的和分类,动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功,按工质,气体动力循环：内燃机,蒸汽动力循环：外燃机,空气为主的燃气,按理想气体处理,水蒸气等,实际气体,研究目的：合理安排循环，提高热效率,水蒸气：火力发电、核电,低沸点工质：氨、氟里昂,太阳能、余热、地热发电,动力循环：以获得功为目的,热机：将热能转换为机械能的 设备。热机的工作循环称为动力循环。,动力循环：蒸汽动力循环 燃气动力循环,四个主要装置：锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵,10-1 朗肯循环,水蒸气动力循环系统,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,水蒸气动力循环系统的简化,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,1,2,3,4,简化（理想化）：,1,3,4,2,p,v,郎肯循环pv图,4,3,2,1,T,s,h,s,1,3,2,4,郎肯循环Ts和hs图,h,s,1,3,2,4,郎肯循环功和热的计算,汽轮机作功：,凝汽器中的定压放热量：,水泵绝热压缩耗功：,锅炉中的定压吸热量：,h,s,1,3,2,4,郎肯循环热效率的计算,一般很小，占0.81%，忽略泵功,朗肯循环与卡诺循环比较,s,T,6,4,2,1,10,9,8,7,5,3,q2相同；q1卡诺 q1朗肯 卡诺 朗肯；等温吸热41难实现,11点x太小,不利于汽机强度；12-9两相区难压缩；wnet卡诺小,卡诺 朗肯；wnet卡诺 wnet 朗肯,11,12,对比同温限1234,对比5678,对比9-10-11-12,s,p1,t1,p2,6,5,4,3,2,1,如何提高朗肯循环的热效率,影响热效率的参数？,T,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响,s,T,6,5,4,3,2,1,乏汽压力对朗肯循环热效率的影响,缺点：受环境温度限制，现在大型机组p2为0.00350.005MPa，相应的饱和温度约为27 33，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高,T,s,6,5,4,3,1,b,10-2 蒸汽再热循环(reheat),T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再热循环的热效率,再热循环本身不一定提高循环热效率,与再热压力有关,x2降低,给提高初压创造了条件，选取再热压力合适，一般采用一次再热可使热效率提高23.5。,蒸汽再热循环的实践,再热压力 pb=pa0.20.3p1,p110MPa，一般不采用再热,我国常见机组，10、12.5、20、30万机组，p113.5MPa，一次再热,超临界机组，t1600，p125MPa，二次再热,T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再热循环的定量计算,吸热量：,放热量：,净功（忽略泵功）：,热效率：,蒸汽再热循环实体照片,10-3 蒸汽回热循环(regenerative),抽汽,去凝汽器,冷凝水,表面式回热器,抽汽式回热,蒸汽抽汽回热循环,(1-)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功,抽汽回热循环的抽汽量计算,(1-)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,以混合式回热器为例,热一律,忽略泵功,抽汽回热循环热效率的计算,(1-)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,吸热量：,放热量：,净功：,热效率：,为什么抽汽回热热效率提高？,(1-)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,教材P.256推导,简单朗肯循环：,物理意义：kg工质100%利用 1-kg工质效率未变,蒸汽抽汽回热循环的特点,小型火力发电厂回热级数一般为13级，中大型火力发电厂一般为 48级。,优点 提高热效率 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 可兼作除氧器,缺点 循环比功减小，汽耗率增加 增加设备复杂性 回热器投资,缺点,提高循环热效率的途径,改变循环参数,提高初温度,提高初压力,降低乏汽压力,改变循环形式,回热循环,再热循环,改变循环形式,热电联产,燃气-蒸汽联合循环,新型动力循环,IGCC,PFBC-CC,.,10-4 热电联产(供)循环,用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要，这种作法称为热电联(产)供。,背压式机组(背压0.1MPa),热用户为什么要用换热器而不直接用热力循环的水？,背压式热电联产(供)循环,背压式缺点：热电互相影响 供热参数单一,清华北门外2台背压式，5000kW电负荷,抽汽调节式热电联产(供)循环,抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供应比例，以满足不同用户的需要。,热电联产(供)循环的经济性评价,只采用热效率 显然不够全面,能量利用系数,，但未考虑热和电的品位不同,Ex经济学评价,热电联产、集中供热是发展方向，经济环保,
