第七章-蒸汽动力循环案例.ppt

* * 若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第七章 蒸汽动力循环 §7.1.1 Rankine(朗肯)循环 §7.1.2 Rankine循环的改进 * 前言 循环： 体系从初态开始，经历一系列的中间状态，又重新回到初态，此封闭的热力学过程称为循环。 蒸汽动力循环： 是以水蒸汽为工质，将热连续地转变成功的过程，其主要设备是各种热机。 产功的过程。如火力发电厂，大型化工厂 * 前言 如何将1atm? 300atm? 需要压缩机，消耗动力。 中国60年代，1500~1800度电/吨NH3。 中国70年代，仅10~30度电/吨NH3。 这是由于透平机直接带动压缩机的缘故。 ?电 高温热源 ?废热锅炉，产生高压蒸汽 ?压缩机 (氢循环压缩机) ?透平机 * 流体通过压缩机、膨胀机 §7.1 蒸汽动力循环 稳定流动体系的热力学第一定理： ∵ ?u2≈0，g? Z≈0，若绝热过程Q=0 Ws= ?H= H2-H1 高压高温蒸汽带动透平产生轴功。 （流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的能量，称为轴功Ws。） * 锅炉 透平机 水泵 冷凝器 过热器 2 3 4 1 §7.1 蒸汽动力循环 3 ? 4水在水泵中被压缩升压。 4? 1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后。 1 ?2 进入透平机膨胀作功。 2 ?3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，再回到水泵中，完成一个循环。 蒸汽动力循环原理 蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。 * 锅炉 水泵 冷凝器 透平机 2 4 1 3 原理 水压缩 水加热至过热蒸汽 蒸汽作功 蒸汽冷凝 成水 理想Rankine循环 1 2 3 T S 4 等S膨胀 等S压缩 等压吸热 相变 3 ? 4 饱和水可逆绝热压缩过程。（等S） 4? 1 高压水等压升温和汽化，等压吸热过程 1 ?2 过热蒸汽可逆绝热膨胀过程。（等S） 2 ?3 湿蒸汽等压等温可逆冷却为饱和水（相变）。 §7.1.1 Rankine (朗肯)循环 * 卡诺循环的缺点 T S 锅炉加热 4 1 2 3 透平机后的乏气, 汽+液 汽+液 泵 冷凝器 透平机 缺点之二: 对于泵易产生气缚 现象 缺点之一: 透平机要求干度X0. 9 但2点的X0.88 易损坏叶片 结论:卡诺循环不适合变热为功! * （1）工质进汽轮机状态不同 （2）膨胀过程不同 郎肯循环与卡诺循环的区别 （3）工质出冷凝器状态不同 （4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同 郎肯循环：饱和水 郎肯循环：不可逆绝热过程，若忽略掉工作介质水的摩擦与散热，可简化为可逆过程。 郎肯循环：不可逆吸热过程，沿着等压线变化 卡诺循环：湿蒸汽 卡诺循环：等熵过程 卡诺循环：气液共存 卡诺循环：等熵过程 卡诺循环：等温过程 郎肯循环：干蒸汽 郎肯循环：不可逆绝热过程 * 锅炉 透平机 水泵 冷凝器 过热器 2 3 4 1 WS可逆绝热膨胀功 Q1 Q2 WP可逆绝热压缩功 稳流体系 理想Rankine循环 * 锅炉 透平机 水泵 冷凝器 过热器 2 3 4 1 WS 膨胀功 Q1 Q2 WP压缩功 1 2 3 T S 4 a b Q2 WN Q1 Q1=面积1ba41 Q2=面积2ba32 * 1 T S 2 3 4 Ql越大， Q2越小，做的净功WN就越大。 Ql受锅炉中金属材料的极限的限制，约550~600oC。 Q2受为环境温度的限制。 净功WN= IQ1（面积1ba41）-Q2（面积2ba32）I =面积12341 a b 理想Rankine循环 WN * 用T-S图表示热和功 T-S图 ：温-熵图 T-S图的用处： (1)体系可逆地从状态A到状态B,在T-S图上曲线AB下的面积就等于体系在该过程中的热效应，一目了然。 * 用T-S图表示热和功 (2)容易计算热机循环时的效率 热机所作的功W为闭合曲线ABCDA所围的面积。 图中ABCDA表示任一可逆循环。ABC是吸热过程，所吸之热等于ABC曲线下的面积； CDA是放热过程，所放之热等于CDA曲线下的面积。 * T-S 图：既显示体系所吸取或释放的热量；又显示体系所作的功。 p-V 图：只能显示所作的功。 用T-S图表示热和功的优点 * 理想Rankine循环的热效率η 和气耗率SSC 2、气耗率SSC：Specific Steam Consumption 作出1kW.h净功消耗的蒸气公斤数。 评价动力循环的指标：热效率和