热力发电厂简介(共86页).ppt

热力发电厂的分类 分 类 方 法热 力 发 电 厂 类 型一 次 能 源化石燃料电厂，原子能发电厂，地热发电厂，太阳能发电厂，磁流体发电厂能 量 供 应供应电能的凝汽式电厂，供应电能、热能的热电站原动机 类型汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂、蒸汽燃气轮机发电厂电厂 总容量小容量发电厂、中容量发电厂、大容量发电厂蒸汽 初参数中、低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界发电厂，超临界、超超临界发电厂电 厂 位 置坑口、港口、路口电厂，负荷中心电厂，位于煤源与负荷中心间电厂承 担 负 荷带基本负荷、带中间负荷、带尖峰负荷电厂机 炉 配 合非单元机组、单元机组电厂服 务 范 围系统中发电厂，区域性电厂，自备电厂，列车电站，孤立电厂现代汽轮机发电厂的组成及生产过程 现代热力发电厂的主要组成局部包括热力和电气两大局部，锅炉、汽轮机和发电机为发电厂的三大核心设备 现代汽轮机发电厂的生产过程 从能量的观点看，热力发电厂的根本过程是： 燃料的化学能热能机械能电能 锅炉汽轮机发电机火力发电厂生产系统示意图制粉及燃烧系统 制粉系统 煤 皮带运送机 原煤仓 给煤机 磨煤机 粗粉别离器 旋风别离器 煤粉仓 给粉机 输粉管 喷燃器 炉膛 燃烧系统燃料在炉膛内燃烧，以辐射换热方式将热量传递给炉墙内壁四周的水冷壁内的介质；燃烧产物为高温烟气和灰渣。

高温烟气：依次经过过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机、烟囱，排入大气灰渣、飞灰：用水冲入冲渣沟和冲灰沟汽水系统 锅炉给水由给水箱 给水泵 高压回热加热器 省煤器 汽包 下降管 下联箱 水冷壁管 汽包 过热器 主蒸汽管 汽轮机 凝汽器 热井 凝结水泵 低压回热 加热器 除氧器 给水箱冷却水系统江河或冷却水池中的水 吸水滤网 循环水泵 冷却水进水管 凝汽器 冷却水出水管 江河或冷却水池工程热力学根底工程热力学是研究热现象的学科工程热力学是热力学的一个分支，主要研究热能与机械能之间相互转换时的量与质的关系，着重研究热能转变为机械能的根本规律，并寻求进行这种转换的最有利的条件工程热力学为人们正确理解发电厂中的能量转换过程，正确理解热力设备的原理等提供了必要的根底理论知识工质是指参与热功转换的媒介物质如：汽轮机是以水蒸汽作为工质的工质及其根本状态参数状态参数描述工质在某一给定瞬间的物理特性的各个宏观物理量根本状态参数可以直接测量得到的状态参数,如温度、压力、比容温度：表示物体冷热程度的物理量与物体内部大量分子的不规那么运动有关温度越高，分子热运动就越剧烈，用符号T或t表示热力学中，温度的量度采用热力学温标(T)，单位是开尔文(K)。

温度计：测量温度的仪表如：水银玻璃杆温度计；热电偶和热电阻；光学温度计等压力(P)：大量分子对容器壁面频繁撞击的平均结果以单位面积承受的垂直作用力的大小来表示物理中的压强压力的国际标准SI单位：Pa，kPa，MPa1Pa=1N/m2，1MPa=106Pa，1kPa=103Pa)非SI单位：bar、mmHg、mmH2O、kgf/cm2等1bar=105Pa;1atm(标准大气压)=760mmHg=1.013*105Pa;1at(工程大气压)=1kgf/cm2=735.6mmHg=0.98067*105Pa;1mmHg=133.321Pa;1mmH2O=9.8067Pa.绝对压力：气体的实际压力P相对压力的测量：当实际压力P高于当地大气压Pb时，压力测量表的读数为表压力Pg；当实际压力低于当地大气压时，压力测量表的读数为真空度Pv 比容(v)：单位质量的工质所占有的容积 单位：m3/kg密度()：比容的倒数单位容积内工质的质量 单位：kg/m3热力学的几个概念热力系统：工程热力学中把所要研究的，为一定界面所包围的物质系统，称为热力系统外界：热力系统以外的其它物体统称外界开口系：与外界有物质交换的热力系。

闭口系：与外界无物质交换的热力系绝热系：与外界无热量交换的热力系平衡状态：在外界条件不变的情况下，即使经历较长时间，系统的宏观特性仍不发生变化，这种状态称为平衡状态热力系统、外界和边界热力系统就是人为分割出来，作为热力学研究对象的有限物质系统热力系统简称系统、体系与热力系统发生质、能交换的物系称为外界热力系统与外界的分界线面称为边界为分析问题方便起见，把热力学分析的对象从周围物体中隔离出来AB 1热力系统的分割完全是“人为的，因此对于不同的问题，甚至对于同一问题可取不同的系统例如研究向容器充气，可以取容器为系统，也可取充入容器的气体和原在容器内的气体一起为系统假设没有质量越过边界，那么系统称为闭口系 又称控制质量，用CM表示；假设通过边界系统与外界有质量交换，那么称为开口系又称控制体积，用CV表示；与外界无热量交换的系统称为绝热系；本课程研究最多的是由可压缩物质组成的，无化学反响、与外界有能量交换的有限物质系统，称为简单可压缩系统理想气体与实际气体理想气体：它的分子是不占有容积的质点，分子之间也不存在相互作用的内聚力常见气体，其性质大致接近于理想气体那些离液态不远的气体如：水蒸汽除外实际气体。

热力发动机中用来作为工质的水蒸汽和制冷机中的制冷剂距液态不远，而且工作过程中有物质的集态变化因此，这些工质一般不能作为理想气体看待饱和状态是这类工质的重要性质对蒸汽动力循环、制冷循环和湿空气过程的理解和分析有重要作用 理想气体状态方程 物理学告诉我们： P 气体的绝对压力N/m2 or Pa； v 气体的比容m3/kg； T 气体的热力学温度K； R 气体常数N.m/kg.K热力学状态平衡状态：只要不受外界环境的影响，工质的状态就不会随时间而变化，并且在工质的内部各处都具有相应相同的压力、温度和比容等状态参数第四节热力学第一定律26热力学第一定律表述为：热可以变为功，功也可以变为热一定量的热消失时，必产生数量与之相当的功；消耗一定量的功时，必产生数量与之相当的热热力学第一定律也称为能量守恒与转换定律工质的内能内能是指工质在某种状态下内部所蕴藏的总能量，包括内动能和内势能热力学第一定律解析式1闭口系：q=u+w上式说明：加给工质的热量，一局部用来改变工质的内能，另一局部那么用来使工质膨胀而对外作功内动能分子运动的动能工质内局部子运动的动能愈大，工质的温度愈高，内动能是温度T的单值函数；内势能分子之间由于相互作用力而具有的能量。

工质的内势能与工质的比容有关，是比容v的函数理想气体由于不存在内聚力，故内势能为零工质的内能，决定于工质的热力学温度和比容，即：u=f(T,v)这说明：工质内能的大小完全取决于它所处的热力学状态内能u是工质的一个状态参数理想气体的内能，是温度的单值函数膨胀功是气体体积变化而与外界交换的功 功与压容图功被定义为力及沿力方向所产生位移的乘积气缸中有1kg气体，压力为p，内装一无摩擦可移动活塞，截面积为f，作用于活塞里侧的力pf稍大于作用于活塞外侧的力Fout，那么气体将发生膨胀而使活塞向右移动dx的距离,那么缸内气体对活塞所作的微元功为：当此1kg气体从状态1变化到状态2时，所作的膨胀功为： J/kg功在p-v图上可用过程线与v轴包围的面积表示功与热量在热力学研究工质的热功转换规律时：功是过程的函数；热量也是如此作功 与 传热 是能量传递的两种根本方式“功是由压力差的作用而传递的能量；“热量是由温差的作用而传递的能量二者都是能量在传递过程中的度量，且可相互转换 热量与温熵图热量是由温度差的作用而产生的能量可逆过程工质与热源无温差换热，可理解为有温差但是温差无穷小，T工质温度中，过程中的微元传热量可表示如下：过程总传热量可表示如下：由此得到熵的定义式：p-v图和T-s图功可用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示；热量可用T-s图上过程线与s轴包围的面积表示，所以p-v图和T-s图是分析气体热力过程的能量变化的有力工具。

在p-v图能够确定过程功的正或负；在T-s图上能够确定过程热量的正或负，对过程能量转换分析带来极大的方便第六节第六节稳定流动能量方程式稳定流动能量方程式稳定流动：工质的流动情况不随时间而变化，即工质在设备任何截面上的所有状态参数和流速的平均值不随时间而改变，而且在同一时刻流经任何截面的流量均相同稳定流动能量方程式如下图，1kg工质从1-1截面进入系统，从2-2截面流出系统当该工质从1-1截面进入系统时，带入系统中的总能量为： 该工质从2-2截面流出系统时，传出系统的总能量为：考虑到 和 ，根据能量守恒与转换定律可得出以下方程式 ：可写成：令： ，那么： 适用于开口系焓(h)：h=u+pv(J/kg)； 因为 u、p、v 都是状态参数，所以焓也是状态参数代表每kg工质沿流动方向往前传递的总能量中直接取决于热力状态的局部技术功wt：从热力设备中流出来的技术上可资利用的功量 在p-v图上可用过程线与p轴包围的面积表示技术功又等于工质膨胀功与流动功的代数和：流动功是开口系输出和输入的推动功的差，等于p2v2-p1v1，是开口系维持流动必须付出的代价流动功0,需要消耗机械功，比方泵因此蒸汽流过汽轮机时，输出轴功由实质两局部组成：1、工质本身降压膨胀时的膨胀功；2、出口压力很低，所需推动功p2v2远小于带入推动功p1v1，多余的推动功即流动功可以转化为轴功。

因此蒸汽在汽轮机中开始膨胀做功时的压力越高，流出汽轮机时压力越低，那么膨胀功和流动功越大，输出轴功越多当工质在进出口处的流速变化不大、进出口高度差也可不考虑时，那么动能变化及位能变化均可忽略不计，比方蒸汽轮机此时，轴功就等于技术功 稳定流动能量方程式的应用工质流过汽轮机时:上式说明,工质在流过汽轮机时输出到外界的轴功等于工质焓的减小第七节第七节 水蒸汽在定压下的形成过程水蒸汽在定压下的形成过程水蒸汽在定压下的形成过程未饱和水饱和水湿蒸汽干蒸汽过热蒸汽水蒸汽的形成过程在T-s图上的表示Mc饱和水线；Nc干饱和蒸汽线； 液体热； r汽化潜热； 过热热量；c临界点过热度：过热蒸汽温度t超过蒸汽压力对应的饱和温度ts的数值水的临界点参数：tc=374.15；pc=22.129MPa；vc=0.00326 m3/kg干度：湿蒸汽中所含干蒸汽的质量百分数设零度水的焓为0，液体热：ql=h，汽化潜热：r=h- h，过热热量：qsu=h - h所以：h=ql；h=ql+r；h=ql+r+qsu温熵图上任一点的焓值都可以用通过该点的定压线、垂直线、纵坐标轴和横坐标轴这样四条线为界线的一块面积来表示为什么用图表？1、工程中需要这些数据：h ,v ,s等：汽轮机蒸汽进出口参数，怎样求作功？ 可由图表根据p1 t1 p2 t2 求出焓降，从而得出作功的大小2、水蒸汽不同于理想气体，其状态方程极其复杂。

所以一般按温度和压力编排成类似于数据库的表格，以便查取不同热力状态下水蒸汽的多种热力参数(焓、熵、比容 ) 水和水蒸汽表(离散的点)或将这些数据拟合成曲线 焓熵图(离散与连续的结合)来源：实验数据 整理水蒸汽表目的： t p h r ts ps v查取方法: 插值法饱和水、干蒸汽、未饱和水、过热蒸汽可通过水蒸汽表直接查出湿蒸汽参数可按下式计算： 温熵图焓熵图焓熵图线算图、莫里尔(德)来源：水蒸汽表目的：直接查取 ha 定压加热 b 绝热流动 定压线群、定温线群定容线群、干度线 工程中只需计算水蒸汽u、h、s的变化量，因此可任选一个基准点国际会议规定，水蒸汽热力性质表和图以三相点状态的液相水为基准点编制水的三相点的参数为p611.2 Pa， v0.00100022 m3/kgT273.16K t=0.01此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，而其焓值工程上近似为零定压线在h-s图上呈发散分布定压线任一点的斜率等于该点的热力学温度，饱和区内，定压线为一簇斜率不同的直线在过热区，随着温度的增高，定压线趋于陡峭h-s图：C临界点，干度x0线，x1线；定压线、定温线和定。