1、1,第十章 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán),Vapor power cycles,10-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)-朗肯循環(huán),10-2 再熱循環(huán),10-3 回?zé)嵫h(huán),10-4 熱電合供,10-5 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán),2,蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam power plant) 1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，19世紀(jì)后期 蒸汽動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展， 促使資本主義誕生。 2）目前世界約75%電力、國內(nèi)78%電力來自火電廠，絕 大部分來自蒸汽動(dòng)力。 3）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。 4）蒸汽是無污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。,10-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)朗肯循環(huán),一、概述,3,1. 水蒸氣的卡諾

2、循環(huán),水蒸氣卡諾循環(huán)有可能實(shí)現(xiàn)，但： 1）溫限小 2）膨脹末端x太小 3）壓縮兩相物質(zhì)的困難,實(shí)際并不實(shí)行 卡諾循環(huán),二、朗肯循環(huán) (Rankine cycle),4,2. 水蒸氣朗肯循環(huán) 1）流程圖,2）p-v，T-s及h-s圖,5,3）朗肯循環(huán)的熱效率,?,?,?,6,若忽略水泵功，同時(shí)近似取h4h3，則,4）耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate) d0 裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量,耗汽量,7,三、初參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響 1. 初溫t1,或 循環(huán)1t2t3561t =循環(huán)123561+循環(huán)11t2t21,8,2. 初壓力 p1,但

3、 x2下降且 p太高造成強(qiáng)度問題,9,3. 背壓 p2,但受制于環(huán)境溫度，不能任意,降低,同時(shí)，x2下降 。,討論： 我國幅員遼闊，四季溫差大，對(duì)蒸汽發(fā)電機(jī)組有什么影響？,例A466167英,例A466167中,10,四、有摩阻的實(shí)際朗肯循環(huán) 1. T-s圖及h-s圖,忽略水泵功：,11,2. 不可逆性衡量 a）汽輪機(jī)內(nèi)部相對(duì)效率T（簡(jiǎn)稱汽機(jī)效率）,近代大功率汽輪機(jī)T 在0.92左右,設(shè)計(jì)中，選定T 按,（h1h2理想絕熱焓降（ideal enthalpy drop; isentropic enthalpy drop ）,h2act的確定方法：,運(yùn)行中，測(cè)出 p2 及 x2，按 hx= x2h

4、+ (1-x2)h,12,c）裝置有效熱效率e,Pe有效軸功率 m機(jī)械效率,3.實(shí)際內(nèi)部耗汽率di和耗汽量Di,b）裝置內(nèi)部熱效率（internal thermal efficiency） 忽略水泵功：,考慮機(jī)械損失,實(shí)際內(nèi)部功率,例A466155,例A460299,13,10-2 再熱循環(huán)（reheat cycle）,一、設(shè)備流程及T-s圖,14,二、再熱對(duì)循環(huán)效率的影響 忽略泵功：,其他影響：x末上升（根本目的）； d0下降； 復(fù)雜化，投資上升。,t,？,15,10-3 回?zé)嵫h(huán)（regenerative cycle）,一、抽汽回?zé)嵫h(huán)（regenerative cycle with st

5、eam extraction，regenerative cycle with feed-water heater）,回?zé)崞鲀煞N方式,混合式,16,間壁式,17,二、回?zé)嵫h(huán)計(jì)算 1. 抽汽量,忽略泵功,2. 回?zé)崞?regenerator)R 熵方程：,能量方程：,18,3. 循環(huán)熱效率,討論： 1）抽汽回?zé)醫(yī) 上升； 2）抽汽級(jí)數(shù)越多t 越高 ，若級(jí)數(shù)趨向無窮， t =1？,19,思考：1）抽汽回?zé)嵫h(huán),否,2）回?zé)崞魇情g壁式，怎么求？,3）回?zé)崞髦羞^程不可逆，為什么 循環(huán)t 上升？,20,例A466266,例A460200,21,10-4 熱電合供（power-and-heating pl

6、ant cycle）,一、背壓式設(shè)備流程及T-s圖,特點(diǎn)發(fā)電量受熱負(fù)荷制約。,22,二、抽汽凝汽式設(shè)備流程及T-s圖,特點(diǎn)熱負(fù)荷變動(dòng)對(duì)電能生產(chǎn)影響較小，熱效率較背壓機(jī)組高。,23,三、熱量利用系數(shù),循環(huán)熱量利用系數(shù),循環(huán)熱量利用系數(shù)沒有區(qū)分熱能與電能的本質(zhì)差別； 循環(huán)熱效率沒考慮低溫?zé)崮艿目衫眯? 循環(huán)熱效率,熱電廠熱量利用系數(shù),24,四、經(jīng)濟(jì)火用效率 （Lawii）：,從價(jià)格角度來區(qū)分熱功品味，考慮了熱功售價(jià),W-作出功 Q-供熱量 R-供熱供電售價(jià)比 B-燃料消耗量 Qnet-燃料的低位發(fā)熱量,-單位能量的功與單位燃料的售價(jià)比。,常大于1，即裝置售電售熱的總收入與投入燃料成本之比。裝置能量轉(zhuǎn)換上的經(jīng)濟(jì)增值情況，稱增值系數(shù)或經(jīng)濟(jì)火用系數(shù)。,同時(shí)考慮燃料價(jià)格,25,10-5 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán),燃-蒸聯(lián)合循環(huán) （combination ste