工程热力学12-蒸汽动力循环.ppt

如能设法使吸热过程不包括这一段水的低温预热过程，那么循环的平均吸热温度将会提高，循环的热效率也就能相应地得到提高。 采用抽汽回热来预热给水正是出于这种考虑 一个采用二次抽汽回热的蒸汽动力装置。 抽气循环在温熵图中表示如下图所示 从蒸汽轮机的不同中间部位抽出一小部分不同压力的蒸汽，使它们定压冷却，完全凝结（过程a →a’、b →b’）,放出的热量用来预热锅炉的给水（过程 b”→a’、c →b’ ），其余大部分蒸汽在蒸汽轮机中继续膨胀作功。 这样一来，使蒸汽锅炉中的吸热过程变为 (a”→1)，提高了吸热平均温度，从而提高了循环的热效率。 抽汽回热是提高蒸汽动力装置循环热效率的切实可行和行之有效的方法，因而几乎所有火力发电厂中的蒸汽动力装置都采用这种抽汽的回热循环。 抽汽次数少则三，四次，多则五、六次，有的甚至高达七、八次。 根据质量守恒和能量平衡方程，假定进入蒸汽轮机的水蒸气量为1kg；第一、第二次抽汽量分别为 ，则可得（不考虑散热损失）： 抽汽量的计算 从而解得 回热循环的热效率为 多级抽汽回热时各级的抽汽压力如何确定才对提高循环热效率最有利，这是一个值得探讨的问题 目前有不同的确定方法如焓降分配法、等焓差分配法、等温升分配法、等温比分配法等。 严家騄教授认为从冷凝器出口温度到锅炉给水温度之间，按最简单的等温升法分配各级回热之温升（即每一级回热器中水的预热温升相同）即可获得接近最佳的效果。 12 – 3 热电联产循环 虽然现代化大型蒸汽动力装置，发电效率可达 50%左右。但是燃料中仍有另一半能量作为废热由凝汽器排向了大气而损失掉了。 然而，另一方面，生产和生活中需要用热的地方，又往另外消耗燃料来生产中、低压力和温度的蒸汽直接供给用户，而没有利用蒸汽的作功潜能。 如果设法将热和电的需要集中由大型热电厂提供，便可以有效地提高燃料能量的利用率，这就是热电联产的概念。 热电联产是根据热用户的要求，从汽轮机的中间部位抽出所需温度和压力的一部分蒸汽送往用户。 流经汽轮机抽汽口后面的蒸汽量将减少，也减少气轮机输出功率，并使循环热效率比不抽汽时有所降低，但是由于这时电厂不仅提供了电力，还提供了热能，总的能量利用率还是显著提高了 热电联产通常采用背压式汽轮机和调节式机组两种方法 背压式汽轮机组－用于具有相当规模和稳定需求热用户。 蒸汽在汽轮机中不是一直膨胀到接近环境温度，而是膨胀到某一较高的压力和温度（例如对于采暖用热，可将汽轮机背压设计为0.12MPa左右，相应的饱和温度为105。 C左右），然后将汽轮机全部排汽直接提供给热用户 背压式汽轮机的优点是能量利用率高。理论上蒸汽能量的利用率可达100% 能量利用率为： 式中未计及锅炉中的热损失和供热管道等其它损失，实际的燃料能量利用率约为70%左右。 调节式机组－由于背压式的热电联供，其电产量和热产量的比例不能调节，在用热不足时，发点也受限制而使机组不能发挥应有的效能。 调节式的热电联可以克服这个缺点，这种方式可以根据用户在不同时期电热需求的变化灵活地调节输出的电能和热能。 12 – 5 双工质动力循环 现代燃气轮机装置循环最高温度可达1300。C，排气温度也高约600。C，循环热效率仅为30%左右，它与相同最高温度和环境温度（设为20。C） 范围内的卡诺循环的热效率之比为: 1. 概说和循环的充满度 现代蒸汽动力循环的最高温度可达600。C，排汽温度约为30。C，循环热效率约为40%左右，它与相同最高温度和环境温度（设为20。C）范围内的卡诺循环的热效率之比为 某一动力循环热效率与相同温度范围内卡诺循 　环热效率之比称为循环的充满度，意即该循环 　在温熵图中与矩形的卡诺循环相比时的饱满程 　度。 动力循环热效率的高低完全取决于平均吸热温 　度（Tm1）和平均放热温度（Tm2）。平均吸热 　温度愈高、平均放热温度愈低，则循环的热效 　率愈高。 燃气轮机装置的平均吸热温度虽较高，但平均放热温度也高 ，所以循环热效率不高。 蒸汽动力循环的平均吸热温度虽不很高，但平 　均放热温度很低，所以其循环热效率显著高于 　燃气轮机装置的循环热效率。但从循环 的充满 　度来说，二者均远小于1。 理想的动力工质特性