第十章 蒸汽动力装置循环 刘英光.ppt

* 抽汽回热循环热效率的计算 吸热量： 放热量： 净功： (1- ?)kg ? kg 6 5 a s 4 3 2 1 1kg T * 为什么抽汽回热热效率提高？ 简单朗肯循环： 物理意义：? kg工质100%利用； 1- ? kg工质效率未变 (1- ?)kg ? kg 6 5 a s 4 3 2 1 1kg T 某再热—回热循环，初压p1=10MPa，初温t1=500℃。第一次抽汽压力pa=1.5MPa，抽汽量α1kg，余(1-α1)kg，再热到500 ℃。第二次抽汽压力pb=0.13MPa，若最终压力为0.005MPa，试求循环理论热效率。 解： 查h-s图及水和水蒸气热力性质表 忽略水泵功： 类似： 第十章 蒸汽动力装置循环 Vapor power cycles 蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant) 1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生。 2）目前世界约75%电力、国内78%电力来自火电厂，绝 大部分来自蒸汽动力。 3）蒸汽动力装置可利用各种燃料。 4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质。 10-1 简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环 一、概述 适应于“朗肯循环”的蒸汽动力装置示意图和T-S图。 为什么实际的蒸汽动力装置中不采用“卡诺循环” 注意：1) 8-5为压缩过程，但点8处于湿饱和蒸汽区，其工质状态是汽水混合物，这就要求一个很大的压缩机，且亦造成压缩机工作不稳定；2) 点7为6-7膨胀过程的末期，湿蒸汽干度过小，即含水过多，不利于动力机的安全；3) 循环局限于饱和区，其上限温度受制于临界温度，故即使实现了卡诺循环，其效率也不高。(所以………) “朗肯循环”和“卡诺循环” 的主要不同点 二、朗肯循环的热效率 若忽略水泵功，同时近似取h4?h3，则 耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 耗汽量 三、 蒸汽参数对“朗肯循环”热效率的影响 （1）初温 好处： 1. 循环效率提高； 2. 终态干度增大(可提高汽轮 机相对内效率、减少末级 叶片腐蚀)。 不利： 提高新蒸汽温度受材料的耐 热性能的限制。 结论： 在初压和背压不变的情况下： 新蒸汽温度提高，循环热效率提高。 原因：初温 提高到 ，增加了循 环的高温加热段1-1a，使得平均吸热温度 由 增加到 ，循环温差增大， 效率提高。 2、初压对“朗肯循环”热效率的影响 结论： 在初温和背压不变的情况下： 新蒸汽压力 循环热效率 原因：初压提高，使得平均温度由 增加到 ，循环温差增大，效率提高。 好处： 循环效率提高。 不利：1. 提高新蒸汽初压，材料的强 度要受到考验； 2. 引起乏汽干度的迅速下降， (汽轮机内效率降低；增加 汽轮机末级叶片的侵蚀；易引起汽轮 机的危险震动；缩短使用寿命) 3. 背压对“朗肯循环”热效率的影响 结论： 在初温和初压不变的情况下： 原因：背压降低，循环温差增大， 所以效率提高。 好处：循环效率提高。 不利：1. 降低P2，意味着冷凝器内 饱和温度T2降低，而T2要高于外界环 境温度，故T2降低受环境温度的限制。 2. 引起乏汽干度的迅速下降。 (汽轮机内效率降低；增加汽轮机末级 叶片的侵蚀；易引起汽轮机的危险震动 ；缩短使用寿命) 降低背压P2 循环热效率 朗肯循环中离开锅炉进入蒸汽轮机的蒸气是4 MPa 、 400 ℃，冷凝器内压力为 10 kPa。试确定循环热效率 。 分析：为确定热效率，需计算水泵耗功、汽轮机作功和锅炉内蒸汽吸热量。分别依次取这些设备为控制体积，蒸汽作稳态流动，且可忽略动能和位能变化。 解： 控制体积: 水泵。 进入状态: p2，饱和液； 出口状态: p4。 ?水泵 据第一定律 ?锅炉 控制体积: 锅炉。 进入状态: p4，h4已知；状态确定。