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1、第十章 动力循环,Vapor Power Cycles,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,蒸汽机车,热电厂,泰坦尼克,四个主要装置：锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵,10-1 朗肯循环Rankine Cycle,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,朗肯循环pv图,4,3,2,1,T,s,h,s,1,3,2,4,朗肯循环Ts和hs图,h,s,1,3,2,4,朗肯循环功和热的计算,汽轮机作功：,凝
2、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,朗肯循环热效率的计算,一般很小，占0.81%，忽略泵功,工程上常用汽耗率,反映装置经济性，设备尺寸,汽耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg,汽耗率(Steam Rate)的概念,的单位是kJ/kg,1kW=1 kJ/s,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1
3、234,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,How can we increase the efficiency of the Rankine cycle,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,国产锅
4、炉、汽轮机发电机组的初参数简表,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,联合循环,热电联产,燃气-蒸汽联合循环,新型动力循环,IGCC,PFBC-CC,.,Reheat,Regenerative,Cogeneration,T,s,6,5,4,3,1,b,10-2 回热循环与再热循环(regenerative,reheat)再热循环,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
5、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,Feedwater heater,Open Feedwater heater,Closed Feedwater heater,蒸汽抽汽回热循环,(1-)kg,kg,6,5,a,s,4,
6、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
7、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,10-3 热电循环,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？,Cogeneration,背压式热电循环,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,Utilization factor,1、熟悉郎肯循环图示与计算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,第10章 小 结 Summary,第十章 完End of Chapter Seven,
