第十章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置

1、第十章第十章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置10-110-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)( (朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)) )10-210-2 再熱循環(huán)再熱循環(huán)10-310-3 回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)10-410-4* * 熱電合供循環(huán)熱電合供循環(huán)10-510-5* * 幾種與蒸汽有關(guān)的動(dòng)力循環(huán)幾種與蒸汽有關(guān)的動(dòng)力循環(huán)教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：掌握蒸汽動(dòng)力循環(huán)及其計(jì)算方法。掌握蒸汽動(dòng)力循環(huán)及其計(jì)算方法。知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：蒸汽動(dòng)力基本循環(huán)；朗肯循環(huán)；回?zé)嵫h(huán)與再熱循蒸汽動(dòng)力基本循環(huán)；朗肯循環(huán)；回?zé)嵫h(huán)與再熱循環(huán)；熱電循環(huán)；蒸汽環(huán)；熱電循環(huán)；蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。重重 點(diǎn)：點(diǎn)：回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)

2、以及熱電循環(huán)的組成、熱效回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成、熱效率計(jì)算及提高熱效率的方法和途徑。率計(jì)算及提高熱效率的方法和途徑。難難 點(diǎn)：點(diǎn)：回?zé)嵫h(huán)與再熱循環(huán)計(jì)算，提高循環(huán)熱效率的途回?zé)嵫h(huán)與再熱循環(huán)計(jì)算，提高循環(huán)熱效率的途徑和計(jì)算方法。徑和計(jì)算方法。前前 言言 上一章介紹的內(nèi)燃機(jī)循環(huán)和燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)都是采用上一章介紹的內(nèi)燃機(jī)循環(huán)和燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)都是采用燃?xì)庾鞴と細(xì)庾鞴べ|(zhì)質(zhì)的。本章將要介紹的蒸汽動(dòng)力裝置是以的。本章將要介紹的蒸汽動(dòng)力裝置是以蒸汽作為工質(zhì)蒸汽作為工質(zhì)的。蒸汽和的。蒸汽和燃?xì)夤べ|(zhì)性質(zhì)的不同，造成了內(nèi)燃動(dòng)力裝置和蒸汽動(dòng)力裝置在循環(huán)燃?xì)夤べ|(zhì)性質(zhì)的不同，造成了內(nèi)燃動(dòng)力裝置和蒸汽動(dòng)

3、力裝置在循環(huán)和設(shè)備兩方面上的不同。和設(shè)備兩方面上的不同。 2.二者采用的設(shè)備大不相同：二者采用的設(shè)備大不相同： 水和水蒸汽只能自水和水蒸汽只能自外熱源吸熱外熱源吸熱，蒸汽循環(huán)中必須配備產(chǎn)生蒸汽的，蒸汽循環(huán)中必須配備產(chǎn)生蒸汽的鍋爐鍋爐。 而以空氣作為工質(zhì)時(shí)，燃料可在其中燃燒，燃燒產(chǎn)物也為工而以空氣作為工質(zhì)時(shí)，燃料可在其中燃燒，燃燒產(chǎn)物也為工質(zhì)。這樣就可以使質(zhì)。這樣就可以使燃燒和功熱燃燒和功熱轉(zhuǎn)換過程在轉(zhuǎn)換過程在同一個(gè)設(shè)備同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，不需要中進(jìn)行，不需要其它額外的設(shè)備。其它額外的設(shè)備。1.采用循環(huán)不同：采用循環(huán)不同： 燃?xì)庾鞴べ|(zhì)，不易進(jìn)行定溫吸熱與放熱過程；而燃?xì)庾鞴べ|(zhì)，不易進(jìn)行定溫吸熱與放

4、熱過程；而水水吸熱吸熱成為蒸成為蒸汽和汽和放熱放熱成為冷凝水往往在成為冷凝水往往在定溫定溫下進(jìn)行。下進(jìn)行。蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置蒸汽及蒸汽動(dòng)力裝置(steam power plant) (steam power plant) ：1 1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質(zhì)，1919世紀(jì)后期蒸汽世紀(jì)后期蒸汽動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展，促使資本動(dòng)力裝置的大量使用，促使生產(chǎn)力飛速發(fā)展，促使資本主義誕生。主義誕生。2 2）目前世界）目前世界75%75%電力，國內(nèi)電力，國內(nèi)78%78%電力來自火電廠，絕大部電力來自火電廠，絕大部分來自蒸汽動(dòng)力。分來自蒸汽動(dòng)力。3 3）

5、蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。）蒸汽動(dòng)力裝置可利用各種燃料。4 4）蒸汽是無污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。）蒸汽是無污染、價(jià)廉、易得的工質(zhì)。11-111-1、簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)熱力學(xué)第二定律通過卡諾定理證明了，熱力學(xué)第二定律通過卡諾定理證明了，在相同的溫度界限間，卡諾循環(huán)的熱效率在相同的溫度界限間，卡諾循環(huán)的熱效率最高。動(dòng)力循環(huán)以蒸汽為工質(zhì)時(shí)，原則上最高。動(dòng)力循環(huán)以蒸汽為工質(zhì)時(shí)，原則上可采用如上圖中可采用如上圖中6-7-8-5-66-7-8-5-6所示的卡諾循所示的卡諾循環(huán)。但實(shí)際上存在種種困難和不利因素，環(huán)。但實(shí)際上存在種種困難和不利因素，過程過程8-58-5難以實(shí)現(xiàn)，

6、故在實(shí)際的蒸汽動(dòng)力難以實(shí)現(xiàn)，故在實(shí)際的蒸汽動(dòng)力裝置中不采用卡諾循環(huán)，但卡諾循環(huán)在理裝置中不采用卡諾循環(huán)，但卡諾循環(huán)在理論上仍具有很大的意義。論上仍具有很大的意義。一一. .水蒸氣作為工質(zhì)的卡諾循環(huán)水蒸氣作為工質(zhì)的卡諾循環(huán)pefo85p1p267vTo8567s圖圖10-1 水蒸氣的卡諾循環(huán)水蒸氣的卡諾循環(huán)為什么不能采用卡諾循環(huán)？為什么不能采用卡諾循環(huán)？6-7 6-7 絕熱膨脹（汽輪機(jī)）絕熱膨脹（汽輪機(jī)）7-8 7-8 定溫放熱（冷凝器）定溫放熱（冷凝器）5-6 5-6 定溫加熱（鍋爐）定溫加熱（鍋爐）8-5 8-5 絕熱壓縮（壓縮機(jī)）絕熱壓縮（壓縮機(jī)）1 1、工質(zhì)處于低干度的濕汽狀態(tài)（點(diǎn)、工質(zhì)

7、處于低干度的濕汽狀態(tài)（點(diǎn)8 8）! !水汽混合物的壓縮（狀態(tài)水汽混合物的壓縮（狀態(tài)8 8）有困難，壓縮）有困難，壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定，而且機(jī)工作不穩(wěn)定，而且8 8點(diǎn)的濕蒸汽比容比水大得多（通常大點(diǎn)的濕蒸汽比容比水大得多（通常大1 12 2千倍），需用比水泵千倍），需用比水泵大得多的壓縮機(jī)，使得輸出的凈功大大減少，同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)不利。大得多的壓縮機(jī)，使得輸出的凈功大大減少，同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)不利。2 2、循環(huán)僅限于飽和區(qū)，上限、循環(huán)僅限于飽和區(qū)，上限T T1 1受臨界溫度的限制，即使是實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，其理論效受臨界溫度的限制，即使是實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，其理論效率也不高。率也不高。3 3、膨脹末期，濕蒸汽所含的水分太

8、多，不利于動(dòng)力機(jī)的安全。、膨脹末期，濕蒸汽所含的水分太多，不利于動(dòng)力機(jī)的安全。 為了改進(jìn)上述的壓縮過程人們將汽為了改進(jìn)上述的壓縮過程人們將汽凝結(jié)成水凝結(jié)成水，同時(shí)為了提高上限溫這就需要對(duì)，同時(shí)為了提高上限溫這就需要對(duì)卡諾循環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，溫度采用過熱蒸汽使卡諾循環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，溫度采用過熱蒸汽使T T1 1高于臨界溫度高于臨界溫度，改進(jìn)的結(jié)果就是下面要，改進(jìn)的結(jié)果就是下面要討論的另一種循環(huán)討論的另一種循環(huán)-朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)?？梢詫?shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)過程：過程：從鍋爐過熱器與出來的過熱蒸汽通過管從鍋爐過熱器與出來的過熱蒸汽通過管道進(jìn)入汽輪機(jī)道進(jìn)入汽輪機(jī)T T，蒸汽部分熱能在，蒸汽

9、部分熱能在T T中轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)換為機(jī)械帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，作了功的低換為機(jī)械帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，作了功的低壓乏汽排入冷凝器壓乏汽排入冷凝器C C，對(duì)冷卻水放出汽，對(duì)冷卻水放出汽化潛熱化潛熱，凝結(jié)成水，凝結(jié)成的水由給，凝結(jié)成水，凝結(jié)成的水由給水泵水泵P P送進(jìn)省煤器送進(jìn)省煤器D D進(jìn)行預(yù)熱，然后在進(jìn)行預(yù)熱，然后在鍋爐鍋爐B B內(nèi)吸熱汽化，飽和蒸汽進(jìn)入過熱內(nèi)吸熱汽化，飽和蒸汽進(jìn)入過熱器器S S繼續(xù)吸熱成過熱蒸汽，過程可理想繼續(xù)吸熱成過熱蒸汽，過程可理想化為化為兩個(gè)定壓兩個(gè)定壓過程，過程，兩個(gè)絕熱兩個(gè)絕熱過程過程朗朗肯循環(huán)。肯循環(huán)。P12q23（2）4BSq16CT二、朗肯循環(huán)及其熱效率圖圖10-2 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力

10、裝置流程示意圖簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置流程示意圖D發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī) 實(shí)際的蒸汽動(dòng)力循環(huán)都是以實(shí)際的蒸汽動(dòng)力循環(huán)都是以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)的。朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)的。P12q23（2）4Bq1CT鍋鍋爐爐汽汽輪輪機(jī)機(jī)發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器 四個(gè)主要裝置：四個(gè)主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 凝汽器凝汽器 給水泵給水泵圖圖10-2 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置流程示意圖簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置流程示意圖po48p1p26172vTo43(2)856127s3(2)12：汽輪機(jī)中絕熱膨脹：汽輪機(jī)中絕熱膨脹23：冷凝器中定壓冷凝：冷凝器中定壓冷凝34：給水泵中絕熱壓縮：給水泵中絕熱壓縮456：鍋爐中定壓加熱：鍋爐中定壓加熱61：

11、過熱器中定壓加熱：過熱器中定壓加熱5圖圖10-3 水蒸氣的朗肯循環(huán)水蒸氣的朗肯循環(huán)sT2 2、朗肯循環(huán)的計(jì)算、朗肯循環(huán)的計(jì)算吸吸 熱熱 量量放放 熱熱 量量循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率114qhh223qhh01221111twqqqqqq 吸熱平均溫度吸熱平均溫度11411414qhhTssss放熱平均溫度放熱平均溫度23222314hhqTssss循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率221111tqTqT 1T2T汽汽 耗耗 率率 03600kg/(kW.h)dw汽耗率：每生產(chǎn)汽耗率：每生產(chǎn)kW.hkW.h （3600kJ3600kJ）的功）的功 所消耗的蒸汽量。所消耗的蒸汽量。234朗肯循環(huán)熱效率朗肯循環(huán)熱效率

12、12Twhh43Pwhh01234()()whhhh00wq1kg1kg新蒸汽在鍋爐和過熱器中新蒸汽在鍋爐和過熱器中吸熱量吸熱量為為: :q q1 1=h=h1 1-h-h4 41kg1kg廢汽在冷凝器中向冷卻水廢汽在冷凝器中向冷卻水放熱量放熱量為為: :q q2 2=h=h2 2-h-h3 3故循環(huán)故循環(huán)有效吸熱量有效吸熱量為為: : q q0 0=q=q1 1-q-q2 2= =（h h1 1-h-h4 4）- -（h h2 2-h-h3 3）1kg1kg工質(zhì)在工質(zhì)在汽輪機(jī)汽輪機(jī)中絕熱過程中絕熱過程所作的功所作的功: : 1kg1kg工質(zhì)在工質(zhì)在水泵中水泵中中絕熱過程中絕熱過程消耗的功消耗

13、的功: : 故循環(huán)故循環(huán)凈功凈功為為: : 則則 To43(2)856127s因?yàn)橐驗(yàn)檠h(huán)的熱效率為循環(huán)的熱效率為)()()(4134211hhhhhhqwt略去水泵消耗比軸功，略去水泵消耗比軸功，43hh 3121hhhhth3=h2蒸汽動(dòng)力裝置的熱效率為蒸汽動(dòng)力裝置的熱效率為2121hhhht（10-1）一般很小，占一般很小，占1 12%2%，新蒸汽焓新蒸汽焓乏汽焓乏汽焓凝結(jié)水焓凝結(jié)水焓1234hs例例10-1 某遠(yuǎn)洋船的汽輪機(jī)按朗肯循環(huán)用過熱蒸汽工作，蒸汽的某遠(yuǎn)洋船的汽輪機(jī)按朗肯循環(huán)用過熱蒸汽工作，蒸汽的初始參數(shù)為：初始參數(shù)為： p p1 1=5Mpa=5Mpa，t t1 1=440=4

14、40，冷凝器中的蒸汽壓力，冷凝器中的蒸汽壓力p p2 2=0.005Mpa=0.005Mpa，試求循環(huán)熱效率，試求循環(huán)熱效率。 解解 根據(jù)根據(jù)p1=5Mpa，t=440，由水蒸氣，由水蒸氣h-s圖中找到點(diǎn)圖中找到點(diǎn)1，查得查得h1=3293.2kJ/kg。 hsX=1p1t11p22h2=2069.2kJ/kg p2=0.005Mpa查飽和水蒸氣表得查飽和水蒸氣表得 h2=137.77 kJ/kg 3879. 077.1372 .32932 .20692 .32932121hhhht(由由p2、定、定s確定，此時(shí)具有一定的濕度確定，此時(shí)具有一定的濕度)例例1 1 已知朗肯循環(huán)的初壓已知朗肯循環(huán)

15、的初壓p p1 1=5MPa,=5MPa,初溫初溫t t1 1=500=500，乏汽壓力，乏汽壓力 p p2 2=5kPa=5kPa，試求該循環(huán)的平均吸熱溫度、循環(huán)熱效率及乏，試求該循環(huán)的平均吸熱溫度、循環(huán)熱效率及乏 汽干度。汽干度。解解 查水蒸氣表查水蒸氣表 由由p p1 1=5MPa,t=5MPa,t1 1=500=500查得查得113432.2kJ/kg;6.9735kJ/(kg.K)hsp2=5kPa=0.005MPa時(shí)137.72kJ/kg;0.4761kJ/(kg.K)2560.55kJ/kg;8.3930kJ/(kg.K)hshs計(jì)算乏汽的干度計(jì)算乏汽的干度226.97350.4

16、7610.82078.39300.4761ssxss乏汽的焓乏汽的焓2( )hhx hh137.720.8207 (2560.55 137.72)2126.14kJ/kgsT1T2T234113432.2kJ/kg;6.9735kJ/(kg.K)hs21ss22126.14kJ/kgh 3137.72kJ/kghh30.4761kJ/(kg.K)ss430.4761kJ/(kg.K)ss415MPapp查表得查表得4142.87kJ/kgh 吸熱量吸熱量1143432.2 142.873289.33kJ/kgqhh放熱量放熱量2232126.14 137.721988.42kJ/kgqhh熵變

17、量熵變量146.97350.47616.4974kJ/(kg.K)ss吸熱平均溫度吸熱平均溫度11143289.33506.3K6.4974qTss放熱平均溫度放熱平均溫度22141988.42306.K6.4974qTss吸熱量吸熱量1143432.2 142.873289.33kJ/kgqhh放熱量放熱量2232126.14 137.721988.42kJ/kgqhh吸熱平均溫度吸熱平均溫度11143289.33506.3K6.4974qTss熱效率熱效率02t111988.42110.3953289.33wqqq 放熱平均溫度放熱平均溫度22141988.42306.K6.4974qTs

18、s熱熱 效效 率率2t1306.110.395506.TT 1 1、初溫、初溫T T1 1對(duì)熱效率的影響。對(duì)熱效率的影響。四、蒸汽參數(shù)對(duì)熱效率的影響圖圖10-3 初溫初溫t1對(duì)對(duì)t的影響的影響優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)吸熱溫度循環(huán)吸熱溫度 ， ，有利于汽機(jī)安全。，有利于汽機(jī)安全。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在溫一般在550-620 ，正朝，正朝700 700 攻關(guān)攻關(guān); 汽機(jī)出口尺寸大汽機(jī)出口尺寸大1T2x2vtt%0 300 350 400 450 500 550353637383940初溫 t32145T1T1sT121T1T2 2、初壓、初壓p

19、p1 1對(duì)熱效率的影響對(duì)熱效率的影響圖圖10-4 初壓初壓p1對(duì)對(duì)t的影響的影響 提高初壓將使絕熱膨脹終點(diǎn)的干度下降。因?yàn)樘岣叱鯗啬芴岣叻ζ岣叱鯄簩⑹菇^熱膨脹終點(diǎn)的干度下降。因?yàn)樘岣叱鯗啬芴岣叻ζ母啥鹊母啥? ,5505004003500.480.440.400.36s325411TT1T0 3 6 9 12 15 18 211T421Tt1T1p2v2xp p1 13 3、背壓、背壓p p2 2對(duì)熱效率的影響對(duì)熱效率的影響T561233aO78s2a圖圖10-5 背壓背壓p2對(duì)對(duì)t的影響的影響優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 局限：局限：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2為為0.0

20、0350.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度，相應(yīng)的飽和溫度t2約為約為27 33 ，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天環(huán)境溫度較低，可以達(dá)到較低限度。冬天環(huán)境溫度較低，可以達(dá)到較低的凝結(jié)溫度，的凝結(jié)溫度， p2，熱效率較高。熱效率較高。此外，降低此外，降低p2若不提高若不提高t1，亦會(huì)引起乏汽，亦會(huì)引起乏汽干度干度x2a降低，其后果與單獨(dú)提高降低，其后果與單獨(dú)提高p1類似。類似。2Tt3 3、背壓、背壓p p2 2對(duì)熱效率的影響對(duì)熱效率的影響0.400.410.420.430.450.460.470.48p2 kPa14532ss1s3s3T0T1Tt235蒸汽參數(shù)的

21、影響歸納如下蒸汽參數(shù)的影響歸納如下: (1)(1)提高蒸汽初參數(shù)提高蒸汽初參數(shù) p p1 1，t t1 1, ,可以提高循環(huán)熱效率（蒸可以提高循環(huán)熱效率（蒸汽溫度提高汽溫度提高50 50 ，循環(huán)效率提高，循環(huán)效率提高2 2個(gè)百分點(diǎn)）個(gè)百分點(diǎn)）現(xiàn)現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力循環(huán)朝著高參數(shù)方向發(fā)展。我國目前采用代蒸汽動(dòng)力循環(huán)朝著高參數(shù)方向發(fā)展。我國目前采用的亞臨界機(jī)組參數(shù)見表的亞臨界機(jī)組參數(shù)見表10.110.1。低參數(shù)低參數(shù) 中參數(shù)中參數(shù) 高參數(shù)高參數(shù) 超高參數(shù)超高參數(shù) 亞臨界參數(shù)亞臨界參數(shù)初壓初壓/MPa初溫初溫/發(fā)電功率發(fā)電功率/MW1.3 3.5 9.0 13.5 16.5340 435 535 550,

22、535 550, 5351.53 625 50100 125, 200 200, 300, 600表表10.1 10.1 亞臨界及以下參數(shù)的機(jī)組亞臨界及以下參數(shù)的機(jī)組( (汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)) )表10.2 超臨界參數(shù)機(jī)組(鍋爐出口參數(shù))機(jī)組類型蒸汽壓力MPa蒸汽溫度電廠效率%發(fā)電煤耗g/kWh亞臨界機(jī)組17.0540/54038324超臨界機(jī)組25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界機(jī)組30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215注：臨界壓力：注：臨界壓力：22.12 MPa, 臨界溫度：臨界溫度：374.1

23、5 第一臺(tái)試驗(yàn)性超臨界第一臺(tái)試驗(yàn)性超臨界125MW機(jī)組（機(jī)組（31 MPa,621/566/538）,1957年在美國投運(yùn)。年在美國投運(yùn)。 第二臺(tái)超臨界第二臺(tái)超臨界325MW機(jī)組（機(jī)組（34.4 MPa,649/566/566）,1959年在美國投運(yùn)。年在美國投運(yùn)。參數(shù)參數(shù)年年代代20世世紀(jì)初紀(jì)初期期30年年代代40年年代代50年年代代60年年代代90年年代代20052015蒸汽溫蒸汽溫度度250370400430480500500535538566538566566593610613700720蒸汽壓蒸汽壓力力Mpa0.81.01.53.03.08.0814亞臨亞臨界界亞臨亞臨界界超臨超臨界

24、界33.540再熱次再熱次數(shù)數(shù)一次一次二次二次二次二次二次二次表表10.3 10.3 國外火電機(jī)組蒸汽參數(shù)的發(fā)展國外火電機(jī)組蒸汽參數(shù)的發(fā)展表表10.4 10.4 部分超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性舉例部分超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性舉例電廠電廠 項(xiàng)目項(xiàng)目蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù)機(jī)組效率機(jī)組效率,%,%投運(yùn)年份投運(yùn)年份丹麥丹麥 VeskVesk 電廠電廠 407407 MWMW25.1 MPa,56025.1 MPa,560 /560/5604545. .3 319921992法國法國 STAUDSTAUDI INGENGE 廠廠 550 MW550 MW25 MPa,54025 MPa,540 /560/56042.542.5

25、19921992德國德國 ROSTOCKROSTOCK 電廠電廠 559 MW559 MW25 MPa,54025 MPa,540 /560/56042.542.519941994韓國韓國 500 MW500 MW24 MPa,53824 MPa,538 /538/5384141石洞口二廠石洞口二廠 600 MW600 MW24.2 MPa,53824.2 MPa,538 /566/56641.0941.0919921992日本松蒲電廠日本松蒲電廠 10001000 MWMW25.2 MPa,59825.2 MPa,598 /596/596444419971997丹麥丹麥 Nordjyllan

26、dNordjylland 電廠電廠 410410 MWMW28.5 MPa,58028.5 MPa,580 /580/580/580/580474719981998西門子設(shè)計(jì)西門子設(shè)計(jì) 400-1000 MW400-1000 MW27.5 MPa,58927.5 MPa,589 /600/600454519991999歐洲歐洲 Future Future 33.5 MPa,61033.5 MPa,610 /630/630505020052005歐洲歐洲 Future Future 40.0 MPa,70040.0 MPa,700 /720/72052-5552-5520152015平圩電廠平圩

27、電廠 600 MW600 MW ( ( 亞臨界亞臨界 ) )17 MPa,53717 MPa,537 /537/53736.936.919891989 (2)(2)降低乏氣壓力可以提高循環(huán)熱效率降低乏氣壓力可以提高循環(huán)熱效率( (乏氣壓乏氣壓力每降低力每降低2kPa,2kPa,循環(huán)效率提高循環(huán)效率提高1 1個(gè)百分點(diǎn)個(gè)百分點(diǎn)) )。但乏。但乏氣壓力受環(huán)境溫度限制。目前火力發(fā)電廠一般氣壓力受環(huán)境溫度限制。目前火力發(fā)電廠一般在在0.004MPa0.006MPa0.004MPa0.006MPa的乏氣壓力下運(yùn)行。的乏氣壓力下運(yùn)行。汽輪機(jī)實(shí)際所做的技術(shù)功：汽輪機(jī)實(shí)際所做的技術(shù)功：五、有摩阻的實(shí)際循環(huán)act

28、actThhw21,h1h2hO1p1t2p22act2ts1T543(2)O96122act8 7s圖圖10-6 汽輪機(jī)中的不可逆過程汽輪機(jī)中的不可逆過程（11-2）actacthhh21210hhh少作的功等于在冷凝器中多排出的熱量少作的功等于在冷凝器中多排出的熱量h2act-h2。用汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率來衡量做功損失：用汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率來衡量做功損失：21, 21,hhhhwwactTactTT現(xiàn)代大型汽輪機(jī)的現(xiàn)代大型汽輪機(jī)的T在在0.850.92之間。之間。汽輪機(jī)效率汽輪機(jī)效率tTTactnetihhhhhhhhqwact212121211,)(則循環(huán)內(nèi)部熱效率則循環(huán)內(nèi)部熱效率i為為有

29、效功有效功耗汽率耗汽率:內(nèi)部功內(nèi)部功耗汽率耗汽率:耗汽率：裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量。耗汽率：裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量。理想耗汽率：理想耗汽率：D為蒸汽耗量。為蒸汽耗量。21001hhPDdTidd0mTedd0機(jī)械效率機(jī)械效率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率實(shí)際上，若考慮水泵等熵壓縮的耗功和不可逆的壓縮，實(shí)際上，若考慮水泵等熵壓縮的耗功和不可逆的壓縮，循環(huán)的循環(huán)的T Ts s圖應(yīng)該如上圖所示。圖應(yīng)該如上圖所示。234sT42五、實(shí)際循環(huán)的計(jì)算五、實(shí)際循環(huán)的計(jì)算234sT42已知已知求求10,tq w關(guān)鍵：關(guān)鍵：得到得到24,hh1212toitwhhwhh因因所以所以211

30、12oitoihhwhhh43433,pc oic oiwhhhhhoicoiptp,2,1,1,P1234BCT圖圖10-8 再熱循環(huán)設(shè)備示意圖再熱循環(huán)設(shè)備示意圖10-2 再熱循環(huán)為了使為了使x x2 2, ,可采用再熱循環(huán)可采用再熱循環(huán): :當(dāng)新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽當(dāng)新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽輪機(jī)，導(dǎo)入鍋爐中特設(shè)的再熱器輪機(jī)，導(dǎo)入鍋爐中特設(shè)的再熱器R R或或其他換熱設(shè)備中，使之再加熱，然后其他換熱設(shè)備中，使之再加熱，然后再導(dǎo)入汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹到背壓再導(dǎo)入汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹到背壓p p2 2。SR從右圖可以看出，再熱后膨脹到從右圖可以看出，再熱后膨脹到相同的背壓時(shí)的干度相同的背壓時(shí)的干

31、度x x2 2增高，給提高增高，給提高初壓創(chuàng)造了條件。初壓創(chuàng)造了條件。熱效率熱效率: :Ts0)()()()(21211baabnetthhhhhhhhqw543(2)6b1ac2圖圖10-9 再熱循環(huán)的再熱循環(huán)的T-s圖圖再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率，再熱循環(huán)本身不一定提高循環(huán)熱效率，循環(huán)熱效率與再熱壓力有關(guān)。循環(huán)熱效率與再熱壓力有關(guān)。效率隨著效率隨著再熱壓再熱壓力力的升高而升高（平均吸熱溫度的升高而升高（平均吸熱溫度），但），但再熱再熱壓力壓力對(duì)對(duì)x x2 2的改善作用較少。并且的改善作用較少。并且再熱壓力再熱壓力減少再熱循環(huán)占基本循環(huán)的比例。減少再熱循環(huán)占基本循環(huán)的比例。16432s

32、TT111221T1T1T5T2蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐 再熱壓力再熱壓力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再熱再熱 超臨界機(jī)組，超臨界機(jī)組， t1600，p125MPa，二次，二次再熱再熱1 16 65 52 22 2hh6 6h1h5h2h2p1p RHp2x2x9x=1st t1 1 回?zé)嵫h(huán)利用蒸汽回?zé)嵯士涎責(zé)嵫h(huán)利用蒸汽回?zé)嵯士涎h(huán)中水在較低溫度下吸熱的不利影響環(huán)中水在較低溫度下吸熱的不利影響, 提高熱效率。提高熱效率。現(xiàn)代的大型蒸汽動(dòng)力裝置無一例外的采現(xiàn)代的大型蒸汽動(dòng)力裝置無一例外的采用用抽汽回?zé)嵫h(huán)抽汽回?zé)嵫h(huán)：從汽輪機(jī)適當(dāng)位置抽

33、：從汽輪機(jī)適當(dāng)位置抽出少量尚未完全膨脹，壓力、溫度相對(duì)出少量尚未完全膨脹，壓力、溫度相對(duì)較高的蒸汽，加熱低溫凝結(jié)水。較高的蒸汽，加熱低溫凝結(jié)水。理論上說，抽汽級(jí)數(shù)越多，效率提高越理論上說，抽汽級(jí)數(shù)越多，效率提高越多，隨著初參數(shù)的提高，抽汽級(jí)數(shù)從多，隨著初參數(shù)的提高，抽汽級(jí)數(shù)從2、3級(jí)到級(jí)到7、8級(jí)，參數(shù)越高、容量越大的級(jí)，參數(shù)越高、容量越大的機(jī)組，回?zé)峒?jí)數(shù)越多。機(jī)組，回?zé)峒?jí)數(shù)越多。q2P1123 (2 )BSq16CTRP24010110-3 回?zé)嵫h(huán)圖圖10-8 抽氣回?zé)嵫h(huán)流程圖抽氣回?zé)嵫h(huán)流程圖Ts010-3 回?zé)嵫h(huán)51043(2)16102圖圖10-9 一級(jí)抽氣回?zé)嵫h(huán)一級(jí)抽氣回?zé)嵫?/p>

34、環(huán)T-s圖圖 對(duì)于一級(jí)抽汽回?zé)嵫h(huán)，每千克狀態(tài)對(duì)于一級(jí)抽汽回?zé)嵫h(huán)，每千克狀態(tài)為為1的新蒸汽絕熱膨脹到狀態(tài)的新蒸汽絕熱膨脹到狀態(tài)01（p01,t01），），即從汽輪機(jī)中抽出即從汽輪機(jī)中抽出1kg，將之引入回?zé)崞?。，將之引入回?zé)崞?。剩下的（剩下的?-1）kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)繼續(xù)膨脹蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)繼續(xù)膨脹到到2，然后進(jìn)入冷凝器，被冷卻凝結(jié)成冷卻，然后進(jìn)入冷凝器，被冷卻凝結(jié)成冷卻水水2,再經(jīng)給水泵加壓到再經(jīng)給水泵加壓到p01進(jìn)入回?zé)崞鳌Ｔ谶M(jìn)入回?zé)崞?。在其中被其中?kg的抽汽加熱成飽和水，并與的抽汽加熱成飽和水，并與1kg的蒸汽凝結(jié)的水匯成的蒸汽凝結(jié)的水匯成1kg狀態(tài)為的飽和水。狀態(tài)為的飽和水。然后

35、被給水泵加壓，泵入鍋爐，繼續(xù)完成循然后被給水泵加壓，泵入鍋爐，繼續(xù)完成循環(huán)。環(huán)。由于由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功。熱和功。1kgkg(1)kg若考慮水泵等熵壓縮耗功若考慮水泵等熵壓縮耗功1 12 2A4 4Ts3 3651kgkg(1)kg循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率:抽汽量抽汽量:一般忽略水泵的耗功，認(rèn)為一般忽略水泵的耗功，認(rèn)為 ，并有：，并有： 可以證明：回?zé)嵫h(huán)的熱效率可以證明：回?zé)嵫h(huán)的熱效率一定大于一定大于單純朗肯循環(huán)的熱效率。現(xiàn)代大型單純朗肯循環(huán)的熱效率?，F(xiàn)代大型蒸汽動(dòng)力裝置都采用回?zé)嵫h(huán)，但一般很少超過蒸汽動(dòng)力裝置都采用回?zé)嵫h(huán)，但

36、一般很少超過8級(jí)，以免系統(tǒng)過于復(fù)雜。級(jí)，以免系統(tǒng)過于復(fù)雜。 回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算 20 2 0111hhhh0120101,111)(1 ()(hhhhhhRt)()(1 (0040111hhhh回?zé)徇^程中的熱平衡關(guān)系式：回?zé)徇^程中的熱平衡關(guān)系式：24hh 4(1)h回?zé)崞骰責(zé)崞?0h 10h(1) 回?zé)嵫h(huán)的回?zé)嵫h(huán)的t大于單純朗肯循環(huán)的大于單純朗肯循環(huán)的t；(2) 鍋爐熱負(fù)荷降低，可減少鍋爐受熱面積，節(jié)省金屬材料；鍋爐熱負(fù)荷降低，可減少鍋爐受熱面積，節(jié)省金屬材料；(3) 汽耗率增大使高壓端蒸汽流量增加，而抽汽減少了低壓端的排汽汽耗率增大使高壓端蒸汽流量增加，而抽汽減少了低壓端的排汽流量，于是，解

37、決了第一級(jí)葉片太短而末級(jí)葉片太長(zhǎng)的矛盾。流量，于是，解決了第一級(jí)葉片太短而末級(jí)葉片太長(zhǎng)的矛盾。(4) 可減少冷凝器換熱面積，節(jié)省銅材?？蓽p少冷凝器換熱面積，節(jié)省銅材。回?zé)嵫h(huán)的優(yōu)點(diǎn):回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn):循環(huán)中工質(zhì)自循環(huán)中工質(zhì)自熱源吸熱量熱源吸熱量q1，向冷源放熱量，向冷源放熱量q2及循環(huán)凈功及循環(huán)凈功wnet都比原朗肯循都比原朗肯循環(huán)的對(duì)應(yīng)量要環(huán)的對(duì)應(yīng)量要小小。但由于工質(zhì)。但由于工質(zhì)平均吸熱溫度提高平均吸熱溫度提高，平均放熱溫度不變平均放熱溫度不變，故，故循環(huán)熱效率提高。循環(huán)熱效率提高。回?zé)嵝侍岣叩幕驹碓谟诨責(zé)嵝侍岣叩幕驹碓谟跓崮艿姆旨?jí)、合理利用熱能的分級(jí)、合理利用。kgkg(1-1-

38、1 1)kg)kg2 2kgkg1 1kgkg1kg1kgh02h02h2h2h01h011kg1kg12(1)TurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoiler PumpPumpPumpOpen FWHOpen FWHh10102215Tsp1p01p02p2010221kg11kg2kg121kg102(1)h122(1)h202h1 01h102(1)h01hOpenFWHOpenFWH1021 0101(1)0hhh020110102()hhhh122202102(1)(1)hhh10222022(1)()hhhh 在某二級(jí)抽汽回?zé)嶂?，?/p>

39、知：在某二級(jí)抽汽回?zé)嶂?，已知?p1=17MPa、 t1=550、p2=5kPa，抽汽壓力分別為，抽汽壓力分別為4MPa和和0.4 MPa，試求：試求： （1）抽汽量）抽汽量1和和2；（2）汽輪機(jī)作功）汽輪機(jī)作功wt，act、水泵耗功、水泵耗功wp及循環(huán)及循環(huán)凈功凈功wnet,act；（3）循環(huán)內(nèi)部熱效率）循環(huán)內(nèi)部熱效率i和實(shí)際耗汽率和實(shí)際耗汽率di；（4）各過程及循環(huán)的不可逆損失。）各過程及循環(huán)的不可逆損失。例 10-5P330解：解：本題裝置示意圖和本題裝置示意圖和T s 圖如下所示：圖如下所示：q2P113 (2 )BSq16CTR2P2402022actR1P301011 1 kg2

40、2 kg(1(1-1 -2 2) )kg(1(1-1 ) )kg1 kg1 kgsT050143(2)16012act022ba02p2actp1p01p02圖圖10-10 兩次抽汽回?zé)嵫h(huán)的裝置示意圖和兩次抽汽回?zé)嵫h(huán)的裝置示意圖和Ts 圖圖（1） 先確定點(diǎn)先確定點(diǎn)1、a和和b的狀態(tài)參數(shù)，再利用的狀態(tài)參數(shù)，再利用求得：求得： 再分別對(duì)回?zé)崞髟俜謩e對(duì)回?zé)崞鱎1及及R2列熱平衡方程式，列熱平衡方程式， 進(jìn)而求得：進(jìn)而求得：baoThhhhhhhh1011121kgkJh/6 .305110kgkJh/4 .263920kg1499. 02kg1971. 01（2）利用：）利用： 以及以及 求得：

41、求得：kgkJwkgkJwpactT/67.19,/18.1051,)(1 ()(1 ()(202100101,2211acthhhhhhwactT kJ/kg. w w wpt,actnet,act510311222111220210001001)(1 ()(1 ()(vppvppvppwactP若忽略水泵功，認(rèn)為：若忽略水泵功，認(rèn)為： 則則 kgkJhhq/9 .23391011kgkJhhqact/77.1287)(1 ( 22212449. 01121,qqqwactnetiJkgwdactneti/10695. 917,actnetiww,（4）參見教材）參見教材P.332333。主

42、要思路是：。主要思路是： 計(jì)算出工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)備過程中的熵產(chǎn)，計(jì)算出工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)備過程中的熵產(chǎn)，再利用再利用損失方程，計(jì)算出工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè)損失方程，計(jì)算出工質(zhì)流經(jīng)各個(gè)設(shè) 備備導(dǎo)致的作功能力損失。導(dǎo)致的作功能力損失。提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)內(nèi)部形式改變循環(huán)內(nèi)部形式回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)外部形式改變循環(huán)外部形式熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)IGCCPFBC-CC.在普通蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，由于有大部分熱量最終通過冷卻水在普通蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，由于有大

43、部分熱量最終通過冷卻水散發(fā)到環(huán)境中，故造成散發(fā)到環(huán)境中，故造成 （1 1）熱浪費(fèi)熱浪費(fèi)（2 2）熱污染熱污染。熱化（即熱。熱化（即熱電合供循環(huán)，簡(jiǎn)稱熱電循環(huán)）是指電合供循環(huán)，簡(jiǎn)稱熱電循環(huán)）是指“通過提高汽輪機(jī)（背壓式汽通過提高汽輪機(jī)（背壓式汽輪機(jī)）的排汽壓力（通常輪機(jī)）的排汽壓力（通常0.1MPa0.1MPa）和乏汽溫度，再把乏汽或乏）和乏汽溫度，再把乏汽或乏汽中的熱量供給生活或工業(yè)之用，以解決熱浪費(fèi)和熱污染問題汽中的熱量供給生活或工業(yè)之用，以解決熱浪費(fèi)和熱污染問題”的方案。的方案。熱電合供循環(huán)的定義：熱電合供循環(huán)的定義：*10-4 熱電合供循環(huán)q2q1P12a3a（2a）4BS6AT6熱電合

44、供循環(huán)熱電合供循環(huán)1-2a-3a-5-6-11-2a-3a-5-6-1的設(shè)備示意圖和的設(shè)備示意圖和T-sT-s圖如下（圖如下（A-A-用戶）用戶）: :TO77a33a512a2s8圖圖10-11 熱電循環(huán)流程示意圖熱電循環(huán)流程示意圖圖圖10-12 熱電循環(huán)熱電循環(huán)T-s圖圖1234UserBoilerTurbinePumpqinqoutGeneratorElectricityHeat exchanger分汽供熱冷凝式汽輪機(jī)組（撤汽式汽輪機(jī)組）背壓式汽輪機(jī)組的缺點(diǎn)：背壓式汽輪機(jī)組的缺點(diǎn)：（1 1）熱效率低；）熱效率低；（2 2）電能生產(chǎn)隨用戶對(duì)熱量需求的）電能生產(chǎn)隨用戶對(duì)熱量需求的變動(dòng)而變動(dòng)。

45、變動(dòng)而變動(dòng)。 分汽供熱冷凝式汽輪機(jī)組分汽供熱冷凝式汽輪機(jī)組（如右圖）可以自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、電供（如右圖）可以自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，以滿足不同用戶的需要。應(yīng)比例，以滿足不同用戶的需要。，故電廠多采用之。故電廠多采用之。PBSCTAP圖圖10-13 撤汽式汽輪機(jī)組示意圖撤汽式汽輪機(jī)組示意圖TurbineBoilerPumpPumpGeneratorElectricityOpenFWHCondenserqinqoutRegulator valveHeat exchangerUser11.33MPa,536.42.10MPa,537.50.50MPa,346254.535.7401.00.47MPa,34

46、9.66.53kP5.52kP熱電合供循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)：顯然，熱電合供方案會(huì)降低循環(huán)的熱效率。考慮到此循環(huán)的顯然，熱電合供方案會(huì)降低循環(huán)的熱效率。考慮到此循環(huán)的提高熱量利用的目的，故也把提高熱量利用的目的，故也把熱量利用系數(shù)熱量利用系數(shù)作為其經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的作為其經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)。一個(gè)指標(biāo)。注意：熱電廠是以注意：熱電廠是以燃料的總釋熱量燃料的總釋熱量為基準(zhǔn)計(jì)算熱量為基準(zhǔn)計(jì)算熱量利用系數(shù)利用系數(shù)的，即：的，即：量工質(zhì)從熱源所吸收的熱已利用的熱量燃料的總釋熱量已利用的熱量* 10-5 幾種與蒸汽有關(guān)的動(dòng)力循環(huán)一、超臨界壓力蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)單循環(huán)一、超臨界壓力蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)單循環(huán) 此循環(huán)的此循環(huán)的

47、T-s圖如右圖如右圖所示。由于平均吸熱溫圖所示。由于平均吸熱溫度較高，它的熱效率明顯度較高，它的熱效率明顯高于朗肯循環(huán)。高于朗肯循環(huán)。OT43(2)12s圖圖10-14 超臨界壓力蒸汽動(dòng)力裝置超臨界壓力蒸汽動(dòng)力裝置簡(jiǎn)單循環(huán)的簡(jiǎn)單循環(huán)的T-s圖圖哈汽哈汽制造的中國首臺(tái)超臨界汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子制造的中國首臺(tái)超臨界汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子兩氣循環(huán)是兩種工質(zhì)聯(lián)合兩氣循環(huán)是兩種工質(zhì)聯(lián)合運(yùn)行的蒸氣循環(huán)。右圖是汞運(yùn)行的蒸氣循環(huán)。右圖是汞水兩氣循環(huán)的水兩氣循環(huán)的T-sT-s圖，其中汞在圖，其中汞在過程過程2 2a a3 3a a的放熱量用于加熱水的放熱量用于加熱水（過程（過程4 46 6）。）。此循環(huán)的效率可達(dá)到此循環(huán)的效率可

48、達(dá)到50506060，約為同溫限間卡諾，約為同溫限間卡諾循環(huán)效率的循環(huán)效率的90909595。二、兩氣循環(huán)5a3a8a7a87因?yàn)楣亩拘院蛢r(jià)格，此循環(huán)尚無實(shí)際應(yīng)用。因?yàn)楣亩拘院蛢r(jià)格，此循環(huán)尚無實(shí)際應(yīng)用。TOs11a2a6543(2)2圖圖10-15 兩氣循環(huán)兩氣循環(huán)三、蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)12345abdefcQ23QbeQfa空氣空氣壓氣機(jī)壓氣機(jī)燃燒室燃燒室燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)凝汽器凝汽器泵泵余熱鍋爐余熱鍋爐排入大氣排入大氣12345abef圖圖10-16 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)（ Brayton循環(huán)循環(huán) Rankine循環(huán)）循環(huán)） TOs表表1

49、0.5 當(dāng)代先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)性能當(dāng)代先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)性能 機(jī)型機(jī)型項(xiàng)目項(xiàng)目西屋西屋501-501-ATSATSGE-MS7001HGE-MS7001HABB GT26ABB GT26西門子西門子KWUKWU燃?xì)獬鯗兀細(xì)獬鯗兀?5101510143014301260126011901190壓壓 比比28282323303016.616.6簡(jiǎn)單循環(huán)凈出力簡(jiǎn)單循環(huán)凈出力,MW,MW290290265265240240簡(jiǎn)單循環(huán)效率簡(jiǎn)單循環(huán)效率,%,%414138.538.53838聯(lián)合循環(huán)凈出力聯(lián)合循環(huán)凈出力,MW,MW426426400400396396359359聯(lián)合循環(huán)效率聯(lián)合循環(huán)

50、效率,%,%6161606058.558.558.158.1提高進(jìn)氣初溫的效果提高進(jìn)氣初溫的效果 燃?xì)獬鯗貨Q定了燃?xì)廨啓C(jī)的效率和比功，計(jì)算燃?xì)獬鯗貨Q定了燃?xì)廨啓C(jī)的效率和比功，計(jì)算和實(shí)踐表明，燃?xì)獬鯗靥岣吆蛯?shí)踐表明，燃?xì)獬鯗靥岣?00100，可使燃機(jī)效率增，可使燃機(jī)效率增加加2%2%3%3%，進(jìn)一步提高燃?xì)獬鯗貙⑹俏磥砣細(xì)廨啓C(jī)，進(jìn)一步提高燃?xì)獬鯗貙⑹俏磥砣細(xì)廨啓C(jī)發(fā)展的方向，這就需要發(fā)展以下技術(shù)：發(fā)展的方向，這就需要發(fā)展以下技術(shù)： 高溫材料技術(shù)。高溫材料技術(shù)。 蒸汽冷卻技術(shù)。蒸汽冷卻技術(shù)。 熱涂層技術(shù)。熱涂層技術(shù)。 陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)。陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)。 此聯(lián)合循環(huán)結(jié)合了蒸汽動(dòng)力循環(huán)和燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)。它分別以

51、燃?xì)夂痛寺?lián)合循環(huán)結(jié)合了蒸汽動(dòng)力循環(huán)和燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)。它分別以燃?xì)夂驼羝麨楦摺⒌蜏毓べ|(zhì)，并把燃?xì)廨啓C(jī)的排氣（蒸汽為高、低溫工質(zhì)，并把燃?xì)廨啓C(jī)的排氣（400400650650）作為蒸汽輪）作為蒸汽輪機(jī)裝置（上限溫度極少超過機(jī)裝置（上限溫度極少超過600600）的加熱源。）的加熱源。 與單純的蒸汽或燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)相比，此循環(huán)的效率顯然要高與單純的蒸汽或燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)相比，此循環(huán)的效率顯然要高(?)(?)，如，如果再采用回?zé)岷驮贌岬却胧@種聯(lián)合循環(huán)的實(shí)際效率果再采用回?zé)岷驮贌岬却胧?，這種聯(lián)合循環(huán)的實(shí)際效率可達(dá)可達(dá)47475757。 就燃?xì)饩腿細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)而言，考慮到廢煙氣所帶走的熱量蒸汽聯(lián)合循環(huán)而

52、言，考慮到廢煙氣所帶走的熱量(Q(Q5151) )后，其熱效率為：后，其熱效率為：23511QQQfat本章作業(yè)第十章第十章10-710-7、1010、1515、1 16 6pp. 345347pp. 345347例例10-2 某基本蒸汽動(dòng)力裝置，其新汽壓力p1=170bar，t1=550,汽輪機(jī)排汽壓力p2=0.05bar。求汽輪機(jī)所產(chǎn)生的功；循環(huán)熱效率；汽耗率；若汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率oi=0.90，則實(shí)際循環(huán)熱效率與實(shí)際汽耗率為多少？解解 根據(jù)p1=170bar，t1=550，查表得h1=3424kJ/kg，s1=6.4434kJ/(kgK)。 hsX=1p1t11p22可逆過程1-2： s2

53、=s1= 6.4434kJ/(kgK)p2=0.05bar時(shí)， h2=137.77kJ/kg h2”=2561.2 kJ/kg ， s1 =0.4762kJ/(kgK) s2” =8.3952 kJ/(kgK)75. 04762. 03952. 84762. 04434. 622122ssssxkgkJhxhxh/1980)1 (22222kgkJhhw/144419803424214394.077.1373424198034242121hhhht)/(49. 2198034243600360021hkWkghhd1-3為實(shí)際過程 hsX=1p1t11p223kgkJhhhhhhhhoioi/

54、4 .212414449 . 03424)(21132131)/(77. 2)19803424(90. 03600)(360021hkWkghhdoi3955.077.13734244.212434242131hhhht10-1簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)（即朗肯循環(huán)）蒸汽的初壓簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)（即朗肯循環(huán)）蒸汽的初壓p p1 1=3MPa=3MPa，終壓，終壓p p2 2=6kP=6kPa a，初溫如下所示，試求在各種不同初溫時(shí)循環(huán)的熱效率，初溫如下所示，試求在各種不同初溫時(shí)循環(huán)的熱效率t t，耗汽率，耗汽率d d及及蒸汽的終干度蒸汽的終干度x x2 2，并將所求得的各值填寫入表內(nèi)，以比較所求得

55、的結(jié)果。，并將所求得的各值填寫入表內(nèi)，以比較所求得的結(jié)果。解題解題思路：注意蒸汽動(dòng)力循環(huán)，思路：注意蒸汽動(dòng)力循環(huán)，1-21-2膨脹做功；膨脹做功；2-32-3冷凝放熱；冷凝放熱；3-43-4水泵壓水泵壓縮；縮；4-14-1各種換熱加熱設(shè)備中受熱。從焓熵圖表中查找對(duì)應(yīng)狀態(tài)的焓值進(jìn)各種換熱加熱設(shè)備中受熱。從焓熵圖表中查找對(duì)應(yīng)狀態(tài)的焓值進(jìn)行計(jì)算。行計(jì)算。 To43(2)856127spo48p1p26172v3(2)5解：（1）p1=3MPa，t1=300 ，p2=6kPa。由h-s圖查得：h1=2996kJ/kg，h2=2005kJ/kg，x2=0.761，t2=36。取飽和水h2cwt2=4.1

56、87kJ/(kg K)36=150.7kJ/kg、v20.001m3水泵功近似為wp=v2(p2p1)=0.001m3/kg(3.00.006)103kPa=2.994kJ/kg3kJ/kg相當(dāng)于h4-h3 。熱效率121229962005334.76%2996 150.73ptphhwhhw若略去水泵功，則若略去水泵功，則 12122996200534.83%2996 150.7thhhh即即h h1 1-h-h4 4，蒸汽吸熱，蒸汽吸熱（2 2）p p1 1=3MPa=3MPa，t t1 1=500=500，p p2 2=6kPa=6kPa，由，由h-sh-s圖查得：圖查得：h h1 1=

57、3453kJ/k=3453kJ/kg g、h h2 2=2226kJ/kg=2226kJ/kg、x x2 2=0.859,t=0.859,t2 2=36=36;取取h2ccw wt t2=4.187kJ/(kg=4.187kJ/(kg K)K)3636=150.7kJ/kg,=150.7kJ/kg,若不計(jì)水泵功，則若不計(jì)水泵功，則612111.009 10/29962005dkg Jhh12123453222637.16%3453 150.7thhhh712118.15 10/34532226dkg Jhh初溫對(duì)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的效率有很大的影響。初溫, t t, d d,但干度, 對(duì)裝置的安全性

58、有一定的影響。因此，很少單純采取提高初蒸汽溫度的方法來提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)的效率的。t/t/300300500500t t0.34760.34760.37160.3716d/kg/Jd/kg/J1.0091.00910106 68.158.151010-7-7x x2 20.7610.7610.8590.85910-7設(shè)有兩個(gè)蒸汽再熱動(dòng)力裝置循環(huán)，蒸汽的初參數(shù)都為設(shè)有兩個(gè)蒸汽再熱動(dòng)力裝置循環(huán)，蒸汽的初參數(shù)都為p p1 1=12.0MPa=12.0MPa，t t1 1=45=450 0 ，終壓都為，終壓都為p p2 2=0.004MPa=0.004MPa，第一個(gè)再熱循環(huán)再熱時(shí)壓力為，第一個(gè)再熱循環(huán)再

59、熱時(shí)壓力為2.4MPa2.4MPa，另，另一個(gè)再熱時(shí)的壓力為一個(gè)再熱時(shí)的壓力為0.5MPa0.5MPa，兩個(gè)循環(huán)再熱后蒸汽的溫度都為，兩個(gè)循環(huán)再熱后蒸汽的溫度都為400400。試。試確定這兩個(gè)再熱循環(huán)的熱效率和終溫度，將所得的熱效率、終溫度和朗確定這兩個(gè)再熱循環(huán)的熱效率和終溫度，將所得的熱效率、終溫度和朗肯循環(huán)作比較，以說明再熱時(shí)壓力的選擇對(duì)循環(huán)熱效率和終濕度的影響?？涎h(huán)作比較，以說明再熱時(shí)壓力的選擇對(duì)循環(huán)熱效率和終濕度的影響。注：濕度是指注：濕度是指1kg1kg濕蒸汽中所含和水的質(zhì)量，即濕蒸汽中所含和水的質(zhì)量，即（1x1x）。）。Ts0543(2)6b1 ac2解：解： （1 1）由）由p

60、 p1 1=12.0MPa=12.0MPa、t t1 1=450=450及再熱壓力及再熱壓力p pb b=2.4MPa=2.4MPa，由，由h-sh-s圖查圖查得得h h1 1=3212kJ/kg=3212kJ/kg、s s1 1=6.302kJ/(kg=6.302kJ/(kg K)K)、h hb b=2819kJ/kg=2819kJ/kg、h ha a=3243kJ/kg=3243kJ/kg、h h2 2=2116kJ/kg=2116kJ/kg、x x2 2=0.820=0.820排汽終壓排汽終壓p p2 2=0.004MPa=0.004MPa、s s1 1=s=sc c=s=sb b=6.