蒸汽動力循環VaporPowerCycles蒸汽動力循環水蒸氣：火力發電、核電低沸點工質：氨、氟里昂太陽能、余熱、地熱發電動力循環：以獲得功為目的

四個主要裝置：

鍋爐

汽輪機

凝汽器

給水泵朗肯循環RankineCycle水蒸氣動力循環系統

鍋爐汽輪機發電機給水泵凝汽器水蒸氣動力循環系統的簡化鍋爐汽輪機發電機給水泵凝汽器朗肯循環1234簡化（理想化）：12汽輪機s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41

鍋爐p

吸熱1342pv朗肯循環pv圖12汽輪機s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41

鍋爐p

吸熱4321Tshs1324朗肯循環Ts和hs圖12汽輪機s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41

鍋爐p

吸熱hs1324朗肯循環功和熱的計算

汽輪機作功：凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：鍋爐中的定壓吸熱量：hs1324朗肯循環熱效率的計算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

工程上常用汽耗率,反映裝置經濟性，設備尺寸汽耗率：蒸汽動力裝置每輸出1kW.h

功量所消耗的蒸汽量kg汽耗率(SteamRate)的概念的單位是kJ/kg1kW=1

kJ/s朗肯循環與卡諾循環比較sT64211098753

q2相同；

q1卡諾>

q1朗肯

卡諾>

朗肯；

等溫吸熱4’1難實現

11點x太小,不利于汽機強度；

12-9兩相區難壓縮；

wnet卡諾小

卡諾<

朗肯；

wnet卡諾<wnet

朗肯1112對比同溫限1234’對比5678對比9-10-11-12sp1t1p2654321如何提高朗肯循環的熱效率影響熱效率的參數？THowcanweincreasetheefficiencyoftheRankinecyclesT654321蒸汽初壓對朗肯循環熱效率的影響t1,p2不變，p1優點：

，汽輪機出口尺寸小缺點：

對強度要求高

不利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88sT654321蒸汽初溫對朗肯循環熱效率的影響優點：

，有利于汽機安全。缺點：

對耐熱及強度要求高，目前初溫一般在550℃左右汽機出口尺寸大p1,p2不變，t1sT654321乏汽壓力對朗肯循環熱效率的影響優點：

缺點：受環境溫度限制，現在大型機組p2為0.0035~0.005MPa，相應的飽和溫度約為27~33℃

，已接近事實上可能達到的最低限度。冬天熱效率高p1,t1不變，p2國產鍋爐、汽輪機發電機組的初參數簡表實際蒸汽動力循環分析sT5322’4’1’’1’14非理想因素：給水泵不可逆(34’)汽機不可逆(12’)汽機汽門節流(1’

1

)

蒸汽管道摩擦降壓，散熱(1’’1’)

實際蒸汽動力循環分析方法熱一律：熱效率分析法熱二律：熵分析法

Ex分析法√√實際蒸汽動力循環熱效率法sT5322’4’1’’1’14忽略泵功可逆循環效率汽機相對內效率管道和節流，管道效率鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率整個實際蒸汽動力循環熱效率sT5322’4’1’’1’14整個電廠熱效率sT5322’4’1’’1’14機械效率電機效率實際蒸汽動力裝置的Ex分析法對于穩定流動進入設備的Ex總和離開設備的Ex總和Ex損失之和焓Ex鍋爐的Ex分析sT5322’4’1’’1’14排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣鍋爐的Ex分析（燃燒）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣空氣燃料設燃料完全是Ex（1）燃燒，煙氣熱量以環境為基準平均燃燒溫度鍋爐的Ex分析（散熱）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣（2）排煙，渣，散熱后，可傳給水的ex鍋爐的Ex分析（傳熱）排煙過熱汽1’’水4’（3）渣燃料空氣（3）傳熱，水的溫度遠比燃氣低，溫差傳熱水得到的ex管道和汽機主汽門節流的Ex分析sT5322’4’1’’1’141’’1管道和汽機主汽門節流的Ex分析1’’1汽機入口ex管道和主汽門的ex損失汽輪機的Ex分析sT5322’4’1’’1’1412’wnet’絕熱汽輪機的Ex分析汽輪機最大可能作功汽輪機的ex損失12’wnet’汽輪機實際輸出功冷凝器的Ex分析sT5322’4’1’’1’1432’冷凝器的ex損失兩種分析方法的比較鍋爐qB/qf=10%

B/ex,qf=56.7%(燃燒14.1%排煙及散熱

8.6%傳熱34%)管道

qtu/qf=

0.6%

tu/ex,qf=

0.5%汽輪機qt/qf=

0t/ex,qf=

5.6%凝汽器qc/qf=

55.7%

c/ex,qf=3.5%

Ex經濟學分析方法熱效率法Ex分析法Ex損失的表示sT5322’4’1’’1’14T0提高循環熱效率的途徑改變循環參數提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環形式回熱循環再熱循環聯合循環熱電聯產燃氣-蒸汽聯合循環新型動力循環IGCCPFBC-CC…...ReheatRegenerativeCogenerationTs65431b§7-3蒸汽再熱循環(reheat)Ts65431b蒸汽再熱循環的熱效率

再熱循環本身不一定提高循環熱效率

與再熱壓力有關

x2降低,給提高初壓創造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用一次再熱可使熱效率提高2％～3.5％。蒸汽再熱循環的實踐

再熱壓力

pb=pa0.2~0.3p1

p1<10MPa，一般不采用再熱

我國常見機組，10、12.5、20、30萬機組，p1>13.5MPa，一次再熱

超臨界機組，t1>600℃，p1>25MPa，

二次再熱Ts65431b蒸汽再熱循環的定量計算吸熱量：放熱量：凈功（忽略泵功）：熱效率：§7-4蒸汽回熱循環(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回熱器抽汽冷凝水給水混合式回熱器抽汽式回熱FeedwaterheaterOpenFeedwaterheaterClosedFeedwaterheater蒸汽抽汽回熱循環(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s圖上各點質量不同，面積不再直接代表熱和功抽汽回熱循環的抽汽量計算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回熱器為例熱一律忽略泵功抽汽回熱循環熱效率的計算(1-)kgkg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：為什么抽汽回熱熱效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT教材P.256推導簡單朗肯循環：物理意義：

kg工質100%利用

1-kg工質效率未變蒸汽抽汽回熱循環的特點小型火力發電廠回熱級數一般為1～3級中大型火力發電廠一般為4～8級。優點提高熱效率減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面可兼作除氧器缺點循環比功減小，汽耗率增加增加設備復雜性回熱器投資>缺點§7-5熱電聯產(供)循環用發電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為熱電聯(產)供。背壓式機組(背壓>0.1MPa)熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環的水？Cogeneration背壓式熱電聯產(供)循環背壓式缺點：

熱電互相影響

供熱參數單一清華北門外2臺背壓式，5000kW電負荷抽汽調節式熱電聯產(供)循環

抽汽式熱電聯供循環,可以自動調節熱、電供應比例，以滿足不同用戶的需要。熱電聯產(供)循環的