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工程热力学Engineering Thermodynamics 北京航空航天大学 第十章 动力循环 蒸汽动力基本循环 回热循环和再热循环 热电循环 内燃机循环 燃气轮机循环 动力循环研究目的和分类 动力循环的分类 研究内容和研究方法 朗肯循环 水蒸气动力循环系统的简化 朗肯循环图 朗肯循环图 朗肯循环能量分析 朗肯循环热效率 朗肯循环与卡诺循环的比较 如何提高朗肯循环的热效率 蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响 蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响 乏汽压力对朗肯循环热效率的影响 提高循环热效率的途径 极限回热循环 抽汽式回热循环 抽汽回热循环 抽汽量的计算 抽汽回热循环热效率 为什么抽汽回热热效率提高 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1～3级，中大型火力发电厂一般为 4～8级。 蒸汽再热循环 蒸汽再热循环的热效率 蒸汽再热循环的热效率 作业 习题 10－2，10－4，10－5 热电循环 热能利用率 背压式热电循环的特点 循环热效率比朗肯循环热效率有所降低 利用了乏汽的热量，热能利用率比高，经济性好。 不需要凝汽器，简化了系统设备 供热与供电相互牵制，难以同时满足供热与供电的需求 供热参数单一 调节抽汽式热电循环 热电循环的经济性评价 内燃机循环 定容加热循环（Otto循环） Otto循环效率 定压加热循环（Diesel循环） Diesel循环效率 混合加热循环 燃气轮机循环 Brayton循环热效率 提高Brayton循环热效率的途径 回热 再热 多级压缩，中间冷却 多种方式组合——回热＋中间冷却 多种方式组合——再热＋回热 多种方式组合——再热＋间冷＋回热 作业 习题10－6，10－9，10－11 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。 ? 只采用热效率 显然不够全面 ? 能量利用系数 K ，但未考虑热和电的品位不同 ? Ex经济学评价 燃气动力循环 内燃机循环 燃气轮机循环 点燃式（汽油机） 压燃式（柴油机） 定容加热循环 定压加热循环 混合加热循环 吸热量 放热量 热效率 因1－2，3－4为定熵过程，有 吸热量 放热量 热效率 其中定义 为压缩比， 为定压预胀比 吸热量 放热量 热效率 其中定义 压缩比 定压预胀比 定容升压比 简单燃气轮机定压加热循环——Brayton循环 因为：1－2，3－4为定熵过程 所以： 定义压比： 改变循环参数 改变循环形式 回热 再热 多级压缩，中间冷却 * * 热机（热力原动机）：将热能转化为机械能的设备 动力循环：热机的工作循环 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 燃气动力循环：内燃机，如汽油机、柴油机等 蒸汽动力循环：外燃机，如蒸汽机、汽轮机 空气为主的燃气 水蒸气、氨、氟利昂等 实际气体 研究目的：合理安排循环，提高热效率 理想气体 按结构 活塞式 叶轮式 汽车，摩托，小型轮船 航空，大型轮船，移动电站 联合循环的顶循环 piston engine Gas turbine cycle 研究内容：两类动力循环的构成、特点以及提高动力循环热力性能的途径。 工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行抽象和理想化，形成各种理想循环进行分析，最后进行修正。 实际动力循环非常复杂 不可逆，多变指数变化，燃烧等 四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵 水蒸气动力循环系统 郎肯循环 简化（理想化）： 1?2 汽轮机 s 膨胀 2?3 凝汽器 p 放热 3?4 给水泵 s 压缩 4?1 锅炉 p 吸热 1 3 4 2 p v 1?2 汽轮机 s 膨胀 2?3 凝汽器 p 放热 3?4 给水泵 s 压缩 4?1 锅炉 p 吸热 4 3 2 1 T s h s 1 3 2 4 1?2 汽轮机 s 膨胀 2?3 凝汽器 p 放热 3?4 给水泵 s 压缩 4?1 锅炉 p 吸热 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 一般很小，占0.8~1%，忽略泵功 h s 1 3 2 4 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4’1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 ? 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