热工学第六、七章.pptVIP

第六章 动力装置循环 6-1 蒸汽动力装置循环 第七章 制冷装置循环 7-1 空气压缩制冷循环 7-2 蒸气压缩制冷循环 7-4 热泵 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 第二章 热力学第一定律 第三章 理想气体的性质与热力过程 第四章 热力学第二定律 第五章 水蒸气与湿空气 第六章 动力装置循环 第七章 制冷装置循环 * * 热能动力装置 ： 将热能转换为机械能的设备，也称为热力发动机，简称热机。 动力装置循环（简称动力循环或热机循环）： 蒸汽动力装置循环 气体动力装置循环 研究热机循环的目的： 分析其热能利用的经济性（即热效率）、影响热效率的因素、寻找提高热效率的途径。 ：以蒸汽为工质的热机的工作循环（如蒸汽机、蒸汽轮机等）。 ：以气体为工质的热机的工作循环（如内燃机、燃气轮机等）。 研究热机循环的方法： 建立实际循环的简化热力学模型，用简单、典型的可逆过程和循环来近似实际复杂的不可逆过程和循环，通过热力学分析确定其基本规律。 火力发电厂的蒸汽动力装置以水蒸气为工质，主要由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵四个设备组成。 锅炉 汽轮机 冷凝器 水泵 冷却水 过热蒸汽 乏汽 循环水 发电机 1. 朗肯循环 朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力循环，由4个理想化的可逆过程组成： 3-4：水在给水泵中的可逆绝热压缩过程; 4-5-6-1：水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程； 1-2：水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程； 2-3：乏汽在冷凝器中的定压放热过程。 2. 朗肯循环的净功及热效率 在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功 根据稳定流动能量方程式 每千克蒸汽在锅炉中的定压吸热量为 根据热效率定义，可得朗肯循环的热效率为 由于水的压缩性很小，水泵消耗的功与汽轮机作出的功相比甚小，可忽略不计， 汽耗率 ：动力装置每输出1J功所消耗的蒸汽量 单位：kg/J 工程单位：kg/（kW·h) 1 kW·h = 3600 kJ 1 kg/J = 3600 kg/(kW?h) 3．蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 朗肯循环的热效率 与新蒸汽的温度t1(初温)、压力p1(初压)、以及乏汽的压力p2(终压)有关。 将朗肯循环折合成熵变相等、吸（放）热量相同、热效率相同的卡诺循环。 提高吸热平均温度或降低放热平均温度都可以提高循环的热效率。 (1) 蒸汽初温t1的影响 保持p1、p2不变，将t1提高，则吸热平均温度提高，循环热效率将提高；乏汽干度增加有利于汽轮机安全工作。 提高t1受材料耐热强度限制。 (2) 蒸汽初压的影响 保持t1、 p2不变，提高p1，将提高吸热平均温度，提高循环的热效率。然而，乏汽的干度减小，将影响汽轮机后几级叶片安全。x 0.85 (2) 乏汽压力的影响 保持t1、 p1不变，降低p2，则对应的饱和温度T2（即放热温度）降低，循环热效率将有所提高。但是，终压的降低受冷凝器冷却介质温度(环境温度)的限制。 结论：为了提高蒸汽动力循环的热效率，应尽可能提高蒸汽的初压和初温，并降低乏汽压力。 4．提高蒸汽动力循环热效率的其他途径 （1）再热循环 再热可以增加蒸汽的干度，以便在初温限制下采用更高的初压，从而提高循环热效率。通常一次再热可使热效率提高 2％～3.5％。 再热循环的设备复杂，投资大，只有蒸汽压力在13MPa 以上的大型火力发电厂才采用。 （2）回热循环 回热循环提高了吸热平均温度，提高了循环热效率。抽汽量的大小根据质量守恒和能量守恒确定，应使?kg抽汽所放出的热量等于(1-?)kg凝结水加热到抽汽压力下的饱和温度。 根据热力学第一定律，回热加热器中的能量平衡式为 循环热效率为 抽汽压力取决于锅炉前给水温度(t10 ? t9 )。 回热级数：级数愈多，?t愈高，费用愈大。小型发电厂1～3级，中大型发电厂4～8级。 （3）热电联供循环 1）背压式汽轮机热电联 供循环 2）抽汽式汽轮机热电联供循环 热电联供：用发电厂乏汽的余热来满足热用户的需要。（热电厂） 能量利用系数 两个热经济性指标：?t、K 制冷装置 ：能够维持物体温度低于周围环境温度的设备。 高温热源 放热Q1 制冷装置 Wnet 吸热Q2 低温热源 制冷装置循环是一种逆向循环。 压缩式制冷装置 气体压缩式制冷装置 蒸气压缩式制冷装置 吸收式制冷装置 吸附式制冷装置 蒸气喷射式制冷装置 半导体制冷装置 制冷