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第十一章 蒸汽动力循环装置 第十章 蒸汽动力循环装置

第十一章 蒸汽动力循环装置 第十章 蒸汽动力循环装置. St eam Power Plant. 第十一章 蒸汽动力循环装置 第十章 蒸汽动力循环装置. 蒸汽及蒸汽动力装置 (steam power plant). 1 ）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质， 19 世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生 2 ）目前世界 75% 电力，国内 76% 电力来自火电厂 （ 6.03 亿 kW ），绝大部分来自蒸汽动力 3 ）蒸汽动力装置可利用各种燃料 4 ）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质.

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Presentation Transcript

  1. 第十一章蒸汽动力循环装置 第十章 蒸汽动力循环装置 Steam Power Plant

  2. 第十一章蒸汽动力循环装置 第十章 蒸汽动力循环装置 蒸汽及蒸汽动力装置(steam power plant) 1）蒸汽是历史上最早广泛使用的工质，19世纪后期 蒸汽动力装置的大量使用，促使生产力飞速发展， 促使资本主义诞生 2）目前世界75%电力，国内76%电力来自火电厂 （6.03亿kW），绝大部分来自蒸汽动力 3）蒸汽动力装置可利用各种燃料 4）蒸汽是无污染、价廉、易得的工质

  3. 电厂鸟览图

  4. 汽轮机车间图

  5. 蒸汽动力循环流程图 火力发电厂示意图

  6. 11-1 简单蒸汽动力装置循环 10-1 —朗肯循环(Rankine cycle) 一、水蒸气的卡诺循环 水蒸气卡诺循环有可能实现，但 1）温限小 2）膨胀末端x太小 3）压缩两相物质很困难 所以，实际并不实行卡诺循环

  7. h 1 4 2 3(2’) s 二、朗肯循环及其热效率 1. 朗肯循环（设为可逆循环） a）流程图 b）p-v，T-s及h-s图 5 6 6 5

  8. h 1 4 2 3(2’) s 2. 朗肯循环的热效率 输出功 泵 功 输出净功 于 是 (11-1) (10-1)

  9. h 1 4 2 3(2’) s 若忽略水泵功，同时近似取h4h3，则 (11-3) (10-3) 3. 耗汽率(steam rate)及耗汽量 理想耗汽率(ideal steam rate)d0，kg/J —蒸汽动力装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量 设 理想输出功率 ，W 式中 D---耗汽量, kg/s 于是 (11-8) (10-4)

  10. 三、蒸汽初参数对朗肯循环热效率的影响 1. 初温t1 采用平均温度法分析 or 循环1'2'3561' =循环123561+循环11'2'21 图11-3 10-5 又 对应的h-s图？ x 2增大对汽轮机运行有利！

  11. 2.初压力p1 但x2↓且p太高会造成强度问题 图11-4 10-6 对应的h-s图？

  12. 3.背压p2 同时，x2↓ 但受制于环境温度，不能任意降低，通常有： 图11-5 10-7 讨论：我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电 机组有什么影响？

  13. 四、有摩阻的实际朗肯循环（不可逆循环） 1. T-s图及h-s图 饱和水压缩过程3--4 3—4’ 不可逆因素主要考虑 1—2act 汽轮机膨胀作功过程1--2 图11-6 10-8 忽略水泵功：

  14. 2. 循环内部热效率—internal thermal efficiency 定义 汽轮机相对内效率： 简称 汽轮机效率 (11-4) (10-5) 忽略水泵功： 则 循环内部热效率： (11-6) (10-7) 设 汽轮机轴承等处有机械损失，汽轮机的轴功： (11-7) (10-8) 机械效率 轴功率 (11-7a) (10-9)

  15. 3.实际内部功耗汽率di和耗汽量Di (11-8a) (10-10) 例题11-1 10-2 例题11-2 10-3

  16. 自学：例11-1（例10-2） 重要！ • 习题：11-6 (1)(3)(5)+耗汽率d0 10-12(1)(3)(5)+耗汽率d0 20

  17. 11-2 10-2 再热循环—reheat cycle 一、原理 • 新蒸汽进入汽轮机高压缸作功后，全部抽出 • 重新回到锅炉中的再热器再次加热 • 然后全部进入汽轮机低压缸继续作功 a b 1 2 4 3

  18. 二、循环过程（忽略泵功） 4-1 蒸汽在锅炉内定压吸热 1- b高压缸内膨胀作功 b- a再热器内加热 a- 2 低压缸内膨胀作功 2- 3(4)凝汽器内定压放热 a a b 1 2 b 4 3 动画

  19. 三、再热循环热效率（忽略泵功） (11-9) (10-12) 四、再热对循环热效率的影响 若再热压力为（20%--30%）p1，则 a 效率提高4 % ~ 5% b 其他影响： （1） x2上升 （2）d0下降，结构紧凑 （3）结构复杂，投资上升 2

  20. 11-3 10-3 回热循环--regenerative cycle 一、抽汽回热循环—regenerative cycle with steam extraction; （regenerative cycle with feed-water heater ） 1. 过程原理 • 从汽轮机已作过功的蒸汽中抽取一部分 • 加热给水 • 余下的蒸汽继续作功 混合式加热器

  21. 非混合式加热器

  22. 2. 提高热效率的原理分析 1kg 1kg α1kg α1kg (1-α1)kg (1-α1)kg 图11-10 10-13 图11-11 10-14 • 加热起点温度提高， • 抽气量 • 没有对外放热， 热效率提高，输出净功稍有下降

  23. 二、回热循环计算 1.抽汽量（一级抽汽） 能量方程： 忽略泵功 (11-10) (10-13) 图11-11 10-14 2. 循环热效率 图11-12 10-15

  24. (11-11) (10-14) 讨论： • 抽汽回热ηt 上升 • 抽汽级数越多ηt 越高 • 一般采用3～8级，级数太多则系统太复杂 图11-14 两级回热抽汽循环

  25. 11-4 10-4热电合供循环 （简介） —power-and-heating plant cycle 既发电又供热的循环称为热电合供循环 评价指标： 热电循环方式： 1.背压式：把乏汽压力提高到大气压以上， 乏汽温度可达100oC以上，从而对外供热 2.分汽供热式：从气轮机中抽出一部分蒸汽供热

  26. 背压式

  27. 抽汽凝汽式

  28. §11-5 10-5燃气-蒸汽联合循环（简介） 一、燃气-蒸汽联合循环(gas-steam combined cycle) 燃气-蒸汽联合循环型式之一 燃气-蒸汽联合循环型式之二

  29. 燃气-蒸汽联合循环型式之三——热电合供

  30. 图11-19 燃气/蒸汽联合循环

  31. 习题11-3 10-7 求：两个再热循环的ηt 和 x2，并比较。 21

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