朗肯循环.PPT

第十章第十章 动动 力力 循循 环环1本章基本要求本章基本要求l熟熟练练掌掌握握水水蒸蒸气气朗朗肯肯循循环环、、回回热热循循环环、、再再热热循循环环以以及及热热电电循循环环的的组组成成、、热热效效率率计计算算及及提提高高热效率的方法和途径热效率的方法和途径2本本 章章 重重 点点1 1、熟悉朗、熟悉朗肯循环肯循环图示图示与与计算计算2、、朗朗肯循环肯循环与与卡诺循环卡诺循环3、、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响4、、再热再热、、回热原理及计算回热原理及计算3动力循环研究目的和分类动力循环研究目的和分类动力循环：动力循环：工质连续不断地将从高温热源取工质连续不断地将从高温热源取得的得的热量热量的一部分转换成对外的的一部分转换成对外的净功净功按工质按工质气体动力循环气体动力循环：内燃机：内燃机蒸汽动力循环蒸汽动力循环：外燃机：外燃机空气为主的燃气空气为主的燃气按按理想气体理想气体处理处理水蒸气等水蒸气等实际气体实际气体研究目的：研究目的：合理安排循环，提高热效率合理安排循环，提高热效率4 四个主要装置：四个主要装置： 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 凝汽器凝汽器 给水泵给水泵§10-1 朗肯循环朗肯循环水蒸气动力循环系统水蒸气动力循环系统 锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器5水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器郎肯循环郎肯循环1234简化（理想化）：简化（理想化）：12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热61342pv郎肯循环郎肯循环pv图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热74321Tshs1324郎肯循环郎肯循环Ts和和hs图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热8hs1324郎肯循环功和热的郎肯循环功和热的计算计算 汽轮机作功：汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：锅炉中的定压吸热量：9hs1324郎肯循环热效率的郎肯循环热效率的计算计算 一般很小，一般很小，占占0.8~1%，，忽略泵忽略泵功功 10sp1, t1, p2654321如何提高朗如何提高朗肯循环肯循环的热效率的热效率影影响响热热效效率率的参数？的参数？T11sT654321蒸汽初压对朗蒸汽初压对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响t1 , p2不变不变，，p1优点：优点：• • ，汽轮机出口汽轮机出口尺寸小尺寸小缺点：缺点：• 对强度要求高对强度要求高• 不不利于汽利于汽轮机安全。

一般轮机安全一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85~ 0.88' 4' 5' 6' 1' 22'x1Tth2'v12sT654321蒸汽初温对朗蒸汽初温对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点：• • ，有利于汽机有利于汽机安全缺点：缺点：• 对耐热及强度要对耐热及强度要求高，目前最高求高，目前最高初温一般在初温一般在550℃℃左右左右• 汽机出口尺汽机出口尺寸大寸大p1 , p2不变不变，，t1' 1' 22'xth1T2'v13sT654321乏汽压力乏汽压力对朗对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点：• 缺点：缺点：•受环境温度限制，受环境温度限制，现在大型机组现在大型机组p2为为0.0035~0.005MPa，，相应的饱和温度约为相应的饱和温度约为27~ 33℃℃ ，已接近事，已接近事实上可能达到的最低实上可能达到的最低限度冬天热效率高限度冬天热效率高p1 , t1不变不变，，p22Tth' 2' 3' 414Ts65431b§10-2 蒸汽再热循环蒸汽再热循环(reheat)15Ts65431b蒸汽再热循环的蒸汽再热循环的热效率热效率  再热循环本身再热循环本身不一不一定定提高循环热效率提高循环热效率  与再热压力有关与再热压力有关·x2降低降低,给提高初压给提高初压创造了条件，选取创造了条件，选取再热压力合适，一再热压力合适，一般采用般采用一次再热可一次再热可使热效率提高使热效率提高 2 2％～％～3.53.5％％。

16蒸汽再热循环的实践蒸汽再热循环的实践  再热压力再热压力 pb=pa 0.2~0.3p1  p1<10MPa，一般不采用，一般不采用再热再热  我国常见机组，我国常见机组，10、、12.5、、20、、30万机组，万机组，p1>13.5MPa，一次，一次再热再热  超临界机组，超临界机组， t1>600℃，，p1>25MPa，二，二次次再热再热17Ts65431b蒸汽再热循环的蒸汽再热循环的定量计算定量计算吸热量：吸热量：放热量：放热量：净功（忽略泵功）：净功（忽略泵功）：热效率：热效率：18蒸汽再热蒸汽再热循环实体照片循环实体照片19§10-3 蒸汽回热循环蒸汽回热循环(regenerative)抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回热器表面式回热器抽汽抽汽冷凝水冷凝水给水给水混合式回热器混合式回热器抽汽式回热抽汽式回热20蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环回热循环(1-  )kg  kg65as43211kgTa  kg4(1-  )kg51kg由由于于T-s图图上上各各点点质质量量不不同同，，面面积积不不再再直接代表热和功直接代表热和功21抽汽抽汽回热循环的抽汽量回热循环的抽汽量计算计算(1-  )kg  kg65as43211kgTa  kg4(1-  )kg51kg以混合式回热器为例以混合式回热器为例热一律热一律忽略泵功忽略泵功22抽汽抽汽回热循环热效率的回热循环热效率的计算计算(1-  )kg  kg65as43211kgT吸热量：吸热量：放热量：放热量：净功：净功：热效率：热效率：23为什么抽汽为什么抽汽回热热效率提高？回热热效率提高？(1-  )kg  kg65as43211kgT推导得出推导得出简单朗肯循环：简单朗肯循环：物理意义物理意义：：  kg kg工质工质100%利用利用 1- 1-   kg kg工质效率未变工质效率未变24蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环的特点回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为小型火力发电厂回热级数一般为1～～3级，级，中大型火力发电厂一般为中大型火力发电厂一般为 4～～8级。

级•优点优点l 提高热效率提高热效率l 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短l 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面l 可兼作除氧器可兼作除氧器•缺点缺点l 循环比功减小，汽耗率增加循环比功减小，汽耗率增加l 增加设备复杂性增加设备复杂性l 回热器投资回热器投资>缺点缺点25提高循环热效率的途径提高循环热效率的途径改变循环参数提高初温度提高初温度提高初压力提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环改变循环形式热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环IGCCPFBC-CC…...26§10-4 热电联产热电联产(供供)循环循环用发电厂作了功的用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足蒸汽的余热来满足热用户的需要，这热用户的需要，这种作法称为种作法称为热电联热电联( (产产) )供供背压式机组背压式机组( (背压背压>0.1MPa) )热用户为什么要用热用户为什么要用换热器而不直接用换热器而不直接用热力循环的水？热力循环的水？27背压式背压式热电联产热电联产(供供)循环循环背压式背压式缺点缺点：：   热电互相影响热电互相影响   供热参数单一供热参数单一清华北门外清华北门外2 2台台背压式，背压式，5000kW5000kW电负荷电负荷28抽汽调节式抽汽调节式热电联产热电联产(供供)循环循环 抽汽式热电联抽汽式热电联供循环供循环, , 可以自动可以自动调节热、电供应比调节热、电供应比例，以满足不同用例，以满足不同用户的需要。

户的需要29热电联产热电联产(供供)循环循环的经济性评价的经济性评价  只采用热效率只采用热效率 显然不够全面显然不够全面  能量利用系数能量利用系数，但未考虑热和电的品位不同，但未考虑热和电的品位不同  Ex经济学评价经济学评价  热电联产、集中供热是发展方向，经济环保热电联产、集中供热是发展方向，经济环保30。