第七章蒸汽动力循环和制冷循环-2013

限制材料的有效使用. 给出有效利用能量的极限. 化学热力学的基本任务第3章压缩，膨胀功率压缩，膨胀功率循环以及制冷循环和制冷循环第3章纯流体的热力学性质（H，S，U，不可预测； EOS + C流体的pVT关系）流体的热力学性质混合物流体混合物热力学性质本章的目的第7章2013/11/28发电厂2013/11/28 2013/11 / 287.1蒸汽动力循环7.1.1朗肯循环及其热效率7.1.2朗肯循环的改进7.2原理气体绝热膨胀制冷7.2.1节流膨胀7.2.2外部绝热膨胀7.3制冷循环7.3.1蒸气压缩制冷循环7.3 .2吸收制冷循环7.3.2热泵及其应用2013/11/28蒸汽动力循环: 该过程中以蒸汽为工作流体成功地连续转化热量，其主要设备是各种热机. 使用的工作流体是水蒸气. 制冷循环: 这是一个连续地将热量从低温传递到高温的过程，其主要设备是热泵. 常用的工作流体是各种制冷剂. 氟利昂，液氨2013/11/28前言300400如何合成氨1atatm？需要压缩机并消耗功率. •中国的1960年代，热能的利用是1500〜1800 kWh / ton NH: 高温热源废热锅炉，产生高压蒸汽压缩机涡轮------这是因为涡轮直接驱动压缩机.

是指通过燃烧燃料（例如石油，煤炭和天然气）产生的热能来加热水，然后将水转变为高温高压蒸汽，然后用以下方法驱动发电机的一般方法: 蒸汽发电. 2013/11/28 41水进入锅炉并被加热和汽化，直到变成过热蒸汽为止. 工作后，低压湿蒸汽进入冷凝器，凝结成水，然后返回水泵. 水在水泵中被压缩和增压，然后返回锅炉以完成一个循环. 蒸汽动力循环原理蒸汽动力循环主要由水泵，锅炉，水轮机和冷凝器组成. 锅炉概要发电厂锅炉锅炉汽轮机转子的叶轮中的气流汽轮机电厂发电厂汽轮机2013/11/28视频: 火力发电锅炉水泵兰金循环及其热效率原理兰金循环是最简单的蒸汽动力循环，主要由: 由锅炉，涡轮机和冷凝器组成. 水泵，水压缩吸热相变7.1. 蒸汽动力循环（续）2013/11/28卡诺循环的缺点: 缺点之二: 泵的缺点之一是容易产生空气粘结现象: 涡轮需要干燥且容易损坏叶片结论: 卡诺循环不适合加热锣！ 2013/11/28上一内容下一内容返回主目录卡诺循环（卡诺循环卡诺循环卡诺循环推断: 在相同温度热源和相同温度冷源之间工作的所有可逆机器热机的效率相等，即是，它与热机的工作物质无关.

卡诺定理的意义: 在相同温度的热源和相同温度的冷源之间工作的所有热机都不能超过可逆机的效率，即可逆机的最大效率. 可逆机的效率: 解决了热机效率极限值的问题. 2013/11/28上一个内容下一个内容返回主目录返回可逆机的效率可逆机的效率南京Summerηmax= 58％;北极ηmax= 79％. 火力发电厂的热效率约为40％. 2013/11/28火力发电厂的蒸汽温度和压力1.理想兰金循环的定量计算方法我们的任务: 寻求能量. 计算吸热Q，放热Q，从外界获得的功W；然后计算出循环的热效率7.1.1朗肯循环及其热效率（续）注: 蒸汽动力循环装置除启动，关闭，事故外，此外，在正常工作期间，工作流体处于稳定的流动过程中. 7.1.1朗肯循环及其热效率（续）稳定流动系统的热力学第一定律: 稳定流动系统的热力学第一定律: 在泵中: 公式，功和热单位: [KJ / [千克] 7.1.1朗肯循环及其热效率（续）7.1.1朗肯循环及其热效率（续）2013/11/28锅炉膨胀工作膨胀工作受到锅炉中金属材料的限制，约550〜600在图表上有意义吗？图片中的意思？ （面积1ba41）-IQ 2013/11 / 28T-S TS图的使用: （1）系统从状态A可逆地变为状态B. TS图上曲线AB下的面积等于系统的热效应. 在此过程中，一目了然.

2013/11 / 28T-S（2）容易计算热机循环的效率. 热机完成的功W是闭合曲线ABCDA所包围的区域. ABCDA ABC面积循环热机效率图中ABCDA曲线下的面积表示任何可逆循环. ABC是一个吸热过程，吸收的热量等于ABC曲线下的面积； CDA是一个放热过程，释放的热量等于CDA曲线下的面积. 2013/11 / 28T-S图: 不仅显示系统吸收或释放的热量，还显示系统完成的工作. p-V图: 只能显示完成的工作. T-S 2.理想兰金循环SSC的热效率η和蒸汽消耗率功率循环经济指标的评估: 热效率和蒸汽消耗率. （1）热效率η: 循环的净功与工作介质从高温储热器（锅炉）吸收的热量之比7.1.1朗肯循环及其热效率（续）（2） ，蒸汽消耗率SSC : （特定蒸汽消耗量）概念: 使净功1kW.h消耗的蒸汽量. 36003600 /（[[Kg /（Kw.h）] [KJ / Kg] [KJ /（Kw.h）] = [结论]热效率和蒸汽消耗率表明该循环更加完美. 7.1.1朗肯循环及其热效率（续）2013/11/28 2，44理想兰金循环（等熵）4'实际兰金循环（不等熵）实际上，工作介质在汽轮机和水泵中不能完全可逆，即，不适用于等熵膨胀或等熵压缩.

这种不可逆性可以用等熵效率η表示. 2. 2013年11月28日实际兰金循环的定义: “扩展工作过程中不可逆绝热过程的功能与可逆绝热过程的功能之比. 2013/11/28 KwKg）等熵效率实际兰金循环2013/11/282，实际和理想兰金循环的比较阴影部分5'5'4'5'5'间歇循环的工作量少于理想循环，这恰好是当1234561 -6'65'54'6'65 12344'6'1 12344'6'1实际循环理想循环示例1: 一家蒸汽发电厂按照理想的兰金循环工作，锅炉压力为4010 Pa，产生440过热蒸汽，排气压力为0.0410 Pa，蒸汽流量为60T / hr. （1）每小时从锅炉吸收的过热蒸汽的热量和冷凝器释放的热量6）燃气消耗率SSC = 3600 / -W End othermic 2013/11/28状态点1: 根据P xS2g xH2g +（1-x）kgkJ 1004 kgkJ kgkJ 3307440 10 40 kgkJ kgkJ kgkJ kgkJ SLSL SV SL SV 2分（湿蒸汽）1分（过热蒸汽）805 kgkJ 121805 2013/11/283点（饱和液体）kg kJ 12110 04 kgkJ 12510 10 4点（不饱和水）5点（饱和水）kg kJ 108710 40 2013/11/28计算: 1）吸收的热量每小时来自锅炉的过热蒸汽Q 3）废气的湿度4）蒸汽轮机产生的理论功率P 1060 330798 360010 60 1051 12198 1060 1-X = 1-0.805 = 0.1952013 / 11/28 5）泵的消耗理论功率N 6）循环的理论热效率ηkW12546 360010 60 3810 6620452 3600 46121 472 125 330798 2079 3600 3600 3600有一个理想的兰金循环，在40bar和0.08bar压力之间运行，锅炉产生400过热蒸汽冷凝器中使用的冷却水温度为25.

查找1）问； 2）涡轮的理论功和泵消耗的理论功，3）热效率η，蒸汽消耗率SSC，并尝试对此循环进行热力学分析. 热效率蒸汽消耗率SSC = 3600 /（-W = 3.29（Kg.kw -1 = 36％）7.1.1朗肯循环及其热效率（续）与示例1相同，但实际朗肯循环涡轮的等熵效率为0.85. 涡轮机，涡轮机热效率= 30.6％SSC = 3600 /（-W = 3.871（Kg.kw -1）其他计算与示例17.1.1朗肯循环及其热效率相同（续）实际和理想朗肯循环比较3.871 3.29 SSC，Kg.kw -1 -171.76 91.55有效能量利用效率η30.6136循环热效率η，％930 1095循环净功W（kJ / kg）73.51 101.3排气冷凝水排放的有效能量（kJ / kg）2108 1943排气蒸汽冷凝热Q（kJ / kg）934.0 1099蒸汽膨胀功W（kJ / kg）1196 1196水汽吸入有效能量（kJ / kg）3038 3038水汽吸入热量Q（kJ / kg）实际温度Ken循环理想朗肯循环项目7.1.1朗肯循环及其热效率. 效率（续）2013/11/28 III. 改善循环热效率的措施（1）增加蒸汽过热温度T以增加工作量，（有阴影，但由于7.1.1朗肯循环及其热效率（续），温度的上升受到温度的限制. 设备材料的性能，不能无限提高.

7.1.1朗肯循环及其热效率（续）增加初始蒸汽压力的效果几乎等于功的降低. 增加的工作几乎不变. 7.1.1朗肯循环及其热效率（续）（3）降低低蒸汽压（背压）注意. 1）增加的净功（阴影区域6'655'6'）大于降低背压时Q的增加热量1'1891'，因此提高了整个循环的热效率并降低了排气压力对兰金循环热效率的不利影响: •受环境温度限制，当前的大单位为p 0.0035〜0.005MPa，相应的饱和温度约为27〜33，实际上接近最低值. •冬季热效率高2013/11 / 287.1.2改善朗肯循环1.再生循环: 1-x锅炉加热器水泵1Kg抽出部分xkg蒸汽再加热加热器2013/11/28再生周期特点和优点: （ 1）提高了锅炉吸水的温度水平，提高了热效率. （2）整个循环中只有一部分工作流体通过冷凝器. 可以减少向自然环境的有效排放. 缺点: 1）工作的一部分被牺牲了. 2）增加设备. 7.1.2朗肯循环的改进（续）利大于弊！该方法通常用于现代蒸汽动力循环中. 根据需要，可以分为多次. 2013/11/28再生循环的计算7.1.2朗肯循环的改进（续）计算的关键: 对于具有稳定流量系统的再生加热器，请使用质量平衡和能量平衡来计算排气量x.

在涡轮机中: 7.1.2兰金循环的改进（续）7.1.2兰金循环的改进（续）热效率: 工作类型和热量单位: [KJ / Kg] 7.1.2兰金循环的改进（续）为什么抽气和换热循环能提高抽气和再热的效率？简单的兰金循环加热器水泵[示例7-4] 2.再热循环两级涡轮；提高热效率和干燥度. 7.1.2朗肯循环的改进（续）大型电厂几乎无例外地使用再热循环. 使用一次再加热可以将热效率提高2％至3.5％. 蒸汽再热循环的实践我国常见单位: 10、12.520、300,000单位: > 25MPa，二次再热大型发电厂几乎无一例外地使用再热循环. 蒸汽再热循环吸收的热量的定量计算: 热效率: 净2013/11/2850 50 50 40 40初始蒸汽压力，bar 400400400400400初始蒸汽温度，0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 bar 3.235 91.65 36.84 1113理想3.2991.55 36 1095理想3.8717.76 30.61 930实际2.88991.78 37.19 1246周期3.786 SSC，Kg.kw -1 -187.75有效能量利用效率η39.09周期热效率η，％950.7周期净功率W循环项目不同蒸汽循环的比较: 为什么回热循环的热效率高而有效能量利用率低？ 7.1.2朗肯循环的改进（续）4.热电联产循环（热电联产）给水泵热用户蒸汽轮机过热器锅炉利用发电厂产生的蒸汽余热来满足热用户的需求. 这种方法称为热电联产（生产）供应.

背压装置（背压> 0.1MPa）为什么热用户使用热交换器而不是直接使用热循环水？背压式热电联产循环背压式的缺点: 给水泵热用户汽轮机过热器锅炉背压> 0.1MPa（约1atm）373K抽汽调节热电联产循环过热器汽轮发电机发电机锅炉冷却水冷凝器加热器泵1泵2调节阀蒸汽提取组合供热与供电循环，可以自动调节供热比例，以满足不同用户的需求. 热电联产和集中供热是经济，环保的发展方向. 改善循环热效率的方法改变循环参数增加初始温度增加初始压力降低废气压力改变循环形式再生循环加热循环联合循环热电联产燃气蒸汽联合循环新的动力循环IGCC PFBC- CC Reheat再生热电联产2013/11/28 7.1蒸汽动力循环7.1.1朗肯循环及其热效率7.1.2朗肯循环的改进7.2气体绝热膨胀制冷原理7.2.1节流膨胀7.2.2外部绝热膨胀7.3制冷循环6.3.1蒸汽压缩式制冷循环6.3.2吸收式制冷循环6.3.2热泵及其应用2013/11/28制冷循环制冷循环: 利用机械功使热量从低温转变为高温的过程.

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