热力设备的性能评价分析陈则韶
30页1、第八节 主要热力设备的热力性能评价方法,1 锅炉 2 蒸汽轮机 3 压缩机 4 喷嘴和扩压管 5 冷凝器和水预热器,热力循环中包括有吸热、放热、做功、耗功、能量形式转换和能量、工质的输运的各热力设备,它们的热力性能是构成热力循环性能的基础。接下来介绍若干主要热力设备的热力性能分析与评价方法,1 锅炉,锅炉是将燃料的化学能经过燃烧的方式转化为工质热能的设备,是热电厂的心脏,锅炉的工作原理,1)锅炉的能量平衡分析,烟气,炉渣,燃料,空气,水蒸气,给水,锅炉效率 定义为锅炉产生的蒸汽所接受的热量与供给锅炉的燃料燃烧热值之比,锅炉效率,应用此式进行计算为正平衡法,正平衡法所需数据容易测量,但是不能分析影响锅炉效率原因。,反平衡法计算锅炉的效率,由上面得式子可知锅炉的效率小于1,如果锅炉的排烟温度是1630,空气温度为30,则排除烟气损失有0.063的热量。普通锅炉效率较低仅有50%-60%,而理想情况下的卡诺循环是100%,可见普通锅炉有很大的改进空间,主要通过减少排出的烟气和炉渣的热量,其次是减少锅炉向外的传热。,锅炉的热效率达到90%是否意味着锅炉的设计很合理呢?,锅炉的有效能分析,烟气,
2、炉渣,燃料,空气,水蒸气,给水,热损,不可逆损失,锅炉的有效率 1)正算法,2)反算法,和热效率一样,利用反算法的算式的分项计算可以清楚地弄清各个渠道损失的有效能比例数以便于改进设计。因此反算法的有效率分析式在分析中使用更方便。,公式中燃料的有效能计算式 可根据下面的式子进行计算: 固体燃料 气体燃料,锅炉的不可逆热损失分析: 在锅炉有效能分析中的锅炉内部不可逆性 项包括燃料燃烧不可逆损失和燃气传热给工质时不可逆损失两部分。 前者可由公式 计算。 后者原则上可有燃烧平衡温度的燃气变为烟气的有效能值与工质得到的有效能值之差再减去锅炉由热量损失的有效能得到。但是两者不易严格区分。,例题18-4,已知某锅炉给水为饱和水 , , ;出口蒸汽 , , , ; , , , , ;烟气的比热容取: , 烟气温度 热损温度取近似饱和水温度 炉渣温度取400k, 环境温度 。 求:(1)锅炉的热效率 (2)锅炉的热损量(3)锅炉烟气的最高温度(4)锅炉 的有效率(5)锅炉的有效能损失率(6)热损的有效能损失率(7)锅炉烟气的有效能 损失(8)分析锅炉的有效能损失并分析主要的损失因素,13,(1)锅炉的热
3、效率:,(2)锅炉的热损量:应用能量守恒定律,取300k为锅炉烟气和炉渣焓为起算值0,焓用温差乘以比热容计算。,(3)锅炉烟气的最高温度 烟气的提供的热量应等于蒸汽的焓增量,故有,(4)锅炉的有效率:,(5)烟气的有效能损失率:,(6)热损项有效能损失率:,(7)锅炉烟气的有效能比率:,(8)锅炉的不可逆因素: 锅炉的不可逆因素有自发过程,烟气对水加热存在温差过程,锅炉烟气和高温水及水蒸气通过保温层的热损失,排除烟气和炉渣带走的有效能不是不可逆损失的有效能本锅炉的有效能损失率: 燃烧过程的不可逆损失:,烟气给工质传热过程由于存在温差产生的有效能的不可逆损失:,将计算结果绘制成图进行分析:,有效能最主要损失项是不可逆热损失,因此提高锅炉有效率的方法是提高水蒸气压力。,热效率图,有效率图,有效能损失分布图,2 蒸汽轮机,蒸汽轮机是流动工质的焓转化为轴功输出的设备。,蒸汽在膨胀过程中理论输出的轴功,蒸汽轮机在热工转换过程中包括有内部损失和外部损失。 内部损失 外部损失,喷嘴损失,涡流损失,出口速度损失,内部渗漏,湿度损失,摩擦损失,轴承外部摩擦,油泵及调速器的动力消耗,外部放热,当考虑高速气
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