热力学第六章动力装置循环（经典）.doc

第六章 动力装置循环 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 研究目的：合理安排循环，提高热效率 按工质 蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 实际气体 气体动力循环：内燃机 空气为主的燃气 按理想气体处理 动力循环研究方法 实际动力循环非常复杂 不可逆，多变指数变化，燃烧等 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。 §6-1蒸汽动力装置循环 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 火电厂 大型坑口电站 德国1.35MW核电站 首台国产20万千瓦机组(辽宁朝阳电厂) 660MW发电机内部（邯郸发电厂) 660MW发电机内部（邯郸发电厂) 石横发电厂30万千瓦机组集控室 扬州第二发电厂600MW监控系统 火电厂系统图 郎肯循环 水蒸气动力循环系统 汽轮机 四个主要装置： 锅炉 汽轮机 发电机 凝汽器 给水泵 凝汽器 锅 炉 给水泵 锅炉设备图 锅炉内部结构图 凝汽器和冷却塔系统图 冷却塔实体图 水蒸气动力循环系统的简化 简化（理想化）： 1 汽轮机 1?2 汽轮机 s 膨胀 2?3 凝汽器 p 放热 发电机 3?4 给水泵 s 压缩 4 2 锅 炉 4?1 锅炉 凝汽器 3 p 吸热 郎肯循环 给水泵 郎肯循环pv图 1?2 汽轮机 s 膨胀 2?3 凝汽器 p 放热 4 1 3?4 给水泵 s 压缩 p 4?1 锅炉 3 2 p 吸热 v 郎肯循环Ts和hs图 1?2 汽轮机 s 膨胀 3?4 给水泵 s 压缩 T h 2?3 凝汽器 p 放热 4?1 锅炉 p 吸热 1 1 4 3 2 4 3 2 s s 郎肯循环功和热的计算 汽轮机作功： ws ,1?2 ? h1 ? h2 凝汽器中的定压放热量： h q2 ? h2 ? h3 水泵绝热压缩耗功： 1 ws ,3?4 ? h4 ? h3 锅炉中的定压吸热量： 4 3 2 q1 ? h1 ? h4 s 郎肯循环热效率的计算 wnet ws ,1?2 ? ws ,3?4 ?t ? ? q1 q1 h 一般很小， 占0.8~1%， 忽略泵功 1 h1 ? h2 ?t ? h1 ? h3 4 3 2 s 汽耗率的概念 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 3600 d? wnet wnet 的单位是kJ/kg 1kW=1 kJ/s ? ? ? ? ? ? ? ? 3600kg ? 3600 kg ? ? kg ? ? kg ? ??? d? ?? ? ? ? kJ ? ?? w ? kW ? h ? ? kJ ? h ? ? net ? h ? ? kJ ? ? s ? ? 1 h ? ? 3600 ? ? ? 如何提高郎肯循环的热效率 h1 ? h2 ?t ? h1 ? h3 T 5 4 3 2 s 1 6 影响热效率 的参数？ p1, t1, p2 蒸汽初温对郎肯循环热效率的影响 p1 , p2不变，t1 T 5 4 3 2 2#39; s 优点： ? 1#39; 1 6 ? T1 x2#39; ?t ，有利于汽机 安全。 缺点： ? 对耐热及强度要 求高，目前最高 初温一般在550℃ 左右 ? v2#39; 汽机出口 尺寸大 蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响 t1 , p2不变，p1 T 优点： ? ? T1 v2#39; ?t ，汽轮机出口 5#39; 5 1#39; 1 6#39; 6 4#39; 4 3 2#39; 2 s 尺寸小 缺点： ? 对强度要求高 ? x2#39; 不利于汽 轮机安全。一般 要求出口干度大 于0.85~ 0.88 乏汽压力对郎肯循环热效率的影响 p1 , t1不变，p2 T 5 4 优点： ? T2 ?t 1 6 4#39; 3 3#39; 2 2#39; s 缺点： ?受环境温度限制， 现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa， 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 蒸汽动力循环冷却水系统 蒸汽动力循环冷却水系统实体 提高循环热效率的途径 改变循环参数 改变循环形式 改变循环形式 提高初温度 提高初压力 降低乏汽压力 再热循环 回热循环 热电联产 燃气-蒸汽联合循环 IGCC 新型动力循环 PFBC-CC …... 蒸汽再热循环(reheat) T 5 4 3 2 4 1 a 6 b 再 热 1 b a 3 2 s 蒸汽再热循环的热效率 T 5 4 3 2 1 a 6 b ? 再热循环本身