汽輪機的熱力循環(huán)

汽輪機的熱力循環(huán)一、相關(guān)定律1、熱力學第一定律（能量守恒定律）自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不能被創(chuàng)造也不會被消滅，但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且轉(zhuǎn)化過程中能量總量保持不變。

電廠中：

2.1熱力學回顧化學能熱能動能機械能電能鍋爐靜葉動葉發(fā)電機2、熱力學第二定律（能量轉(zhuǎn)化定律）1）克勞修斯表述（1850，DClausius）：熱不可能自發(fā)的不付代價地從低溫物體傳至高溫物體（熱能傳遞的方向性問題）。2）開爾文表述：

1824.SadiCarnot：凡有溫差的地方都能產(chǎn)生動力（熱能轉(zhuǎn)化機械能的根本條件）。

1851.LordKelvin&MaxPlant：不可能制造出從單一熱源吸熱使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其它任何變化的熱力發(fā)動機（第二類永動機、水壩高水位無低水位無法做功）。2.1熱力學回顧熱能與動力工程專業(yè)4/1072.1熱力學回顧3、卡諾循環(huán)

1）定義：卡諾循環(huán)是由完全氣體（理想氣體）作工質(zhì)，經(jīng)過兩個定溫過程和兩個等熵過程構(gòu)成的理想循環(huán)。在相同溫度范圍內(nèi)卡諾循環(huán)的熱效率最高。

1→2：定溫吸熱，工質(zhì)由高溫的

定溫熱源吸熱；2→3：絕熱膨脹，工質(zhì)溫度降低，

對外做功；3→4：定溫放熱，工質(zhì)在低溫熱

源中定溫放熱（有利于下

一步壓縮）；4→1：絕熱壓縮：對工質(zhì)進行壓

縮提供熱量。熱能與動力工程專業(yè)5/1072）卡諾循環(huán)效率說明：

①T1↑，T2↓→ηc↑；

②ηc<1,因為T1=∞和T2=0不能實現(xiàn)；

③T1=T2→ηc=0（溫差是熱能轉(zhuǎn)化的動力）2.1熱力學回顧q1q2熱能與動力工程專業(yè)6/1073）無法實現(xiàn)ηc=1的原因①提高ηc，T1、T2相差增大，需要很大的壓差和體積壓縮比，使得p1和v3極大，這對設(shè)備制造帶來很大困難，此時在p—v圖上循環(huán)過程顯得很狹長，循環(huán)功不大，但摩擦損失則相對很大，實際有效效率并不高；②氣體的定溫傳遞過程也不易實現(xiàn)。2.1熱力學回顧熱能與動力工程專業(yè)7/1071、定義：朗肯循環(huán)是最簡單的蒸汽動力循環(huán)，假定在每個過程中都沒有損失，即理想的蒸汽動力循環(huán)。p0—蒸汽初壓：國際單位Pa，MPa=106Pa，bar=105Pa；T0—蒸汽初溫國際單位K；工程單位?ｃi0—蒸汽初焓KJ/kg；ikt—理想排汽焓；ik‘—凝結(jié)水焓ia—給水焓；pk—汽輪機排汽壓力；pk’—凝結(jié)水壓2.2朗肯循環(huán)及其效率i0熱能與動力工程專業(yè)8/1072、熱力過程（1）a’a—給水壓縮過程，s=const，給水泵耗功lp=ia-ik（2）abcd—鍋爐中等壓加熱過程，p=const；

ab—未飽和水→飽和水

bc—沸騰汽化過程→飽和蒸汽

cd—過熱過程→過熱蒸汽，d點得到新汽p0,t0,i0，吸熱量q1=i0-ia（3）de—汽輪機中做功過程，s=const，做功（4）ea’—冷凝器蒸汽凝結(jié)放熱過程，p=const,

放熱量q2=ikt-ik’2.2朗肯循環(huán)及其效率i0熱能與動力工程專業(yè)9/1072、熱力過程特點：

兩個等熵過程：壓縮、膨脹； 一個等壓過程：吸熱； 一個等溫過程：放熱2.2朗肯循環(huán)及其效率熱能與動力工程專業(yè)10/1072.2朗肯循環(huán)及其效率3、相關(guān)效率定義1）循環(huán)凈功：2）凈效率：3）毛效率：若p0不高，則令：lp≈0，可得：汽輪機理想焓降結(jié)論：朗肯循環(huán)的毛效率等于汽輪機理想焓降與吸 熱量之比。熱能與動力工程專業(yè)11/107小結(jié)（2.1-2.2）：

1.熱力學第一定律：

2.熱力學第二定律：

3.卡諾循環(huán)：

4.郎肯循環(huán)：2.2朗肯循環(huán)及其效率2.2朗肯循環(huán)及其效率能量守恒；能量轉(zhuǎn)化方向；理想氣體的理想循環(huán)；理想的蒸汽動力循環(huán)；熱能與動力工程專業(yè)12/107一、初溫t0的影響1、假設(shè)保持p0和pk不變，只改變t0，則原循環(huán)a'abcdea'吸熱平均溫度為Tn，t0升高后，循環(huán)變?yōu)閍'abcd'e'a'，平均吸熱溫度為T'n，已知T'm>Tm，又因為循環(huán)放熱溫度同為Tk，根據(jù)熱工原理，朗肯循環(huán)可等效化為“相當卡諾循環(huán)”。2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)13/107其熱效率可表示為：原循環(huán)初溫上升后結(jié)論：①提高汽輪機初溫可以提高循環(huán)熱效率

②同時也提高了末級次末級的干度，減少濕氣沖蝕2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)14/1072、初溫t0的限制條件金屬材料耐高溫性能的限制，目前t0≤566℃。（1）高溫引起金屬材料蠕變速度增加；（2）目前高溫材料性能差（導電性能工藝性能）價格高:

普通碳素鋼：1

珠光體鉻鉬不銹鋼：1.8~3.7

奧氏體鎘鎳不銹鋼：12.8~18（3）工程實踐表明t0不能太高2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)15/107二、蒸汽初壓p0對循環(huán)效率的影響1、假設(shè)t0=const，pk=const循環(huán)原循環(huán)a''abcdea''p0↑循環(huán)a''a'b'c'd'e'a''壓力p0p'0放熱溫度TkTk吸熱平均溫度TnT'n循環(huán)效率ηt=1-Tk/Tnη't=1-Tk/T'n∵Tn<T'n→ηt<η't2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)16/1072、例：t0=400℃，pk=0.039bar時p0=40ata→ηt=0.34p0=80ata→ηt=0.405Δηt=6.5%p0=120ata→ηt=0.417p0=160ata→ηt=0.422Δηt=0.5%2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)17/1073、結(jié)論：（1）提高蒸汽初壓能夠提高循環(huán)熱效率；（2）壓力越高，效率提高幅度越?。ㄓ捎赽c兩點逐漸接近），但平均吸熱溫度Tn中的汽化潛熱越來越?。ㄒ合嘧兤噙^程中，溫度保持不變）；（3）隨著P0↑，汽輪機后的蒸汽濕度↑，則ηt↓（濕汽損失↑），同時沖蝕葉片，為了安全，限定濕度≤12~14%，因此提高P0時一般同時提高t0以減小蒸汽濕度。2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)18/107例如：1）早期汽輪機：

13ata/340℃→29/400→35/435→90/455 →135/535→165/5652）300、600mW機組： 亞臨界機組：170ata/535~575℃(再熱)

超臨界機組：242ata/566/5663）其他國際先進機組： 德國985mW超超臨界機組：

30MPa/580/60045.2%

丹麥400mW超超臨界機組：

29MPa/582/582/58249%2.4蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響熱能與動力工程專業(yè)19/107循環(huán)原循環(huán)a'abcdea'pk↓循環(huán)a'''a''bcde'a'''吸熱量q1=Sabcde21q'1=Sa''bcde'2'1'放熱量q2=Sa'e21q'2=Sa'''e'2'1'吸熱溫度Tn

T'n∵：Tn≈T'nTk>T'k三、排汽壓力pk對循環(huán)效率的影響1、假設(shè)p0=const，t0=const，排汽壓力pk下降到p'k2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響1-Tn/Tk<1-T'n/T'kηt<η't放熱溫度Tk

T'k熱能與動力工程專業(yè)20/1072、結(jié)論1）降低排汽壓力pk可以提高循環(huán)效率。（采用冷凝式蒸汽動力循環(huán)就是為了降低排汽壓力提高循環(huán)效率）

2）但排汽壓力不能無限降低，受到以下條件限制：pk下降→末級濕度增加（要求濕度<12～14%）→pk不能過小2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響例：某25MW汽輪機，p0=3.43MPa,t0=435?c1）當pk=1ata=0.0987MPa時，ηt=27.05%2）當pk=0.1ata=0.0098MPa時，η't=35.3%熱能與動力工程專業(yè)21/1073、說明1）pk與冷卻水溫有關(guān)，冷卻水溫取決于環(huán)境溫度（氣溫），同時考慮傳熱端差，即排汽溫度必然高于冷卻水溫，如使排汽壓力低于自然環(huán)境對應的冷卻水溫，則須采用制冷設(shè)備，得不償失。2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響2）影響pk的因素：

①冷卻水溫tw1； ②冷卻水量w→Δt；③冷卻方式Δt ④機組容量↑→pk盡量小；⑤末級尺寸↑→比容↑→Pa↓⑥大電廠投資費用→w

⑦

燃料價格熱能與動力工程專業(yè)22/107小結(jié)：1.初溫t0的影響：

2.初壓p0的影響：3.背壓pk的影響：2.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)效率的影響t0↑Tm↑→ηt↑；末級干度↑→減輕沖蝕，降低撞擊損失；p0↑Tn↑→ηt↑；末級干度↓→沖蝕增強，撞擊損失增大；注：一般情況下增大p0的同時要提高t0pk↓Tk↓→ηt↑；末級干度↓→沖蝕增強，撞擊損失增大；熱能與動力工程專業(yè)23/107一、熱力系統(tǒng)及熱力循環(huán)1、熱力過程：由鍋爐過熱器1送出的新汽p0，t0，i0在高壓汽輪機TH中做功后，壓力降到pre，再引回過熱器2加熱至T''re，然后進入低壓汽輪機TL做功直至排汽壓力pk注：再熱過程僅有溫度變化，壓力保持不變2.4蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)24/1072、熱力循環(huán)其作用在于：（1）提高吸熱平均溫度Tn→ηt↑； （2）降低末級蒸汽的濕度→ηt↑，腐蝕↓； （3）增加吸熱過程→對外輸出功率↑2.4蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)25/107二、中間再熱循環(huán)的熱效率（按理想情況）

按理想情況分析循環(huán)的熱效率，由T-S圖可見，可將中間再熱循環(huán)看做是兩個循環(huán)：（1）基本循環(huán)a'abcdea'效率ηt0（2）附加循環(huán)emnfe效率η't0(附加循環(huán)吸熱溫度高)2.4蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)26/107圖中：中間再熱前的焓降中間再熱后的焓降對基本循環(huán)加入的熱量對附加循環(huán)加入的熱量2.4蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)27/107因此，中間再熱循環(huán)的熱效率為：式中：2.5蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)28/107分析上式：（1）若ηt0=η’t0，則ηre=ηt0，無效益；（2）若ηt0<η’t0，則ηre>ηt0；（3）若ηt0>η’t0，則ηre<ηt0，無實際意義;2.4蒸汽中間再熱循環(huán)則可得：注：只有在附加循環(huán)效率η't0>ηt0時，中間再熱循環(huán)效率才能提高。欲使η't0>ηt0，就應使附加循環(huán)平均吸熱溫度具有較高數(shù)值，這取決于再熱蒸汽的參數(shù)選擇，一般而言，基本循環(huán)與附加循環(huán)的放熱溫度相同，只要中間再熱參數(shù)pre與t''re選取恰當（pre=0.18~0.26p0，t''re與t0相近），附加循環(huán)平均吸熱溫度總是高于基本循環(huán)，因而中間再熱總能提高熱效率。熱能與動力工程專業(yè)29/107三、中間再熱參數(shù)的選擇1、再熱溫度t"re

的選?。?/p>

由于t"re增大可使ηre升高，應盡量提高t"re，但t"re受到材料的限制，現(xiàn)一般取t"re=t0（在同一鍋爐中再熱），國外機組也有t"re略低于t0的情況。2.4蒸汽中間再熱循環(huán)2、再熱壓力pre的選取：1）假設(shè)Tre=T0，對于附加循環(huán)fge'e（Pre較高）和f'g'e"e（Pre較低），由于ηre<ηt0無意義，故僅討論ηre>ηt0的情況。熱能與動力工程專業(yè)30/1072）隨著Pre↑：①附加循環(huán)平均吸熱溫度T'1m↑→ηre↑→η't0↑；②附加循環(huán)功率增量↓，直至接近0，因此導致附加 循環(huán)設(shè)備未起作用2.4蒸汽中間再熱循環(huán)3）隨著Pre↓：功率↑,但附加循環(huán)效率↓，若T’1m<T1m，則無意義；4）故可知：Pre存在最優(yōu)值確保功率增量和效率增量的最佳匹配，根據(jù)實際經(jīng)驗：

Pre=0.18～0.26P0熱能與動力工程專業(yè)31/107四、中間再熱循環(huán)的特點1、優(yōu)點：1）提高循環(huán)熱效率；2）降低末幾級蒸汽濕度：Δηt↑4%，綜合效益↑6.8%， 原因為減小了濕汽損失并減輕了葉片沖蝕；2、缺點：1）中間再熱管道長，壓損ΔPre=0.1Pre，設(shè)計時應控制ΔPre=8~12%Pre。2）中間再熱管路容積較大，可能導致甩負荷時中壓缸轉(zhuǎn)速超限。2.4蒸汽中間再熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)32/107一、工作原理1.概念：在蒸汽做功的汽輪機中，在某個合適的壓力Pr下（P0>Pr>Pk），抽出部分蒸汽加熱將要送入鍋爐的給水，使給水得到加熱，這種循環(huán)稱為“給水回熱循環(huán)”或“給水預熱循環(huán)”或“回熱抽氣循環(huán)”，簡稱“回熱循環(huán)”。2.5給水回熱循環(huán)

基本思路： 1）減少換熱溫差→換熱損失↓

2）抽汽流循環(huán)效率→100%（無效熱損失）熱能與動力工程專業(yè)33/1072.5給水回熱循環(huán)1）鍋爐供新汽D（P0,t0,i0）進入汽輪機做功P0下降至Pr，抽出部分汽體Dr

到加熱器加熱給水,余下Dk

在汽輪機中繼續(xù)膨脹做功。

做功結(jié)束的蒸汽在排氣壓力Pk下在冷凝器中凝結(jié)成水，由凝結(jié)水泵打入加熱器，自抽汽吸熱，溫度由tk增加到,tfw再由給水泵打入鍋爐，完成一個循環(huán)。熱能與動力工程專業(yè)34/1072.5給水回熱循環(huán)2）回熱循環(huán)可分為以下兩個循環(huán)：①循環(huán)1：由凝結(jié)汽流Dk=D-Dr構(gòu)成； 這部分汽流一直由P0膨脹至Pk做功，是純冷凝循環(huán)，即朗肯循環(huán)，效率為ηt。②循環(huán)2：由回熱抽汽Dr構(gòu)成； 該部分蒸汽抽出前在汽 輪機中做功壓力由P0下降至

Pr，做功（i0-ir），抽出后 對給水加熱，其熱量傳給水 ，設(shè)有冷源損失（凝汽器中 凝結(jié)放熱），循環(huán)效率理論 上可以達到ηt’=100%。熱能與動力工程專業(yè)35/1072.5給水回熱循環(huán)3）結(jié)論：以上兩個循環(huán)總循環(huán)效率 高于原始郎肯循環(huán)效率:4）實際應用中，一般為多級回熱（2～9）級，效率較純冷凝機組提高6～10%（相對），小功率機組3～5級，大機組6～9級。5）優(yōu)點： ①提高循環(huán)熱效率（減少冷源損失）； ②對排氣溫度沒有影響；熱能與動力工程專業(yè)36/1072.5給水回熱循環(huán)二、給水回熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性1）單級給水回熱循環(huán)效率：蒸汽總流量：D抽氣量：Dr凝汽量：Dk給水焓（進入鍋爐）凝結(jié)水焓（冷凝器后）熱能與動力工程專業(yè)37/1072.5給水回熱循環(huán)2）每1kg蒸汽做功：（對汽輪機）凝汽流：抽汽流：總做功：3）每1kg蒸汽吸熱：根據(jù)加熱器熱平衡方程確定給水焓tfw熱能與動力工程專業(yè)38/1072.5給水回熱循環(huán)熱能與動力工程專業(yè)39/1072.5給水回熱循環(huán)4）絕對效率：比較純冷凝機組效率:熱能與動力工程專業(yè)40/1072.6給水回熱循環(huán)三、多級回熱循環(huán)裝置循環(huán)示意圖總進汽量：冷凝器進汽量：

——第r級抽汽量熱能與動力工程專業(yè)41/1072.5給水回熱循環(huán)每1kg蒸汽做功：（每1kg蒸汽中含有kg凝汽流，

kg抽汽流）熱能與動力工程專業(yè)42/1072.5給水回熱循環(huán)3.每1kg蒸汽的吸熱量：1）給水焓為：如右圖所示可得能量守恒方程：熱能與動力工程專業(yè)43/1072.5給水回熱循環(huán)2）多級回熱循環(huán)的絕對內(nèi)效率：熱能與動力工程專業(yè)44/1072.6給水回熱循環(huán)也可以寫成另一種形式：（1）假設(shè)全部汽流冷凝做功：（2）抽汽部分做功，余熱加熱給水少做功為（3）全部蒸汽的實際吸熱量：回顧：熱力學定律→卡諾→朗肯→實際→再熱→回熱→再熱+回熱？？？熱能與動力工程專業(yè)45/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性一、循環(huán)特點1.參數(shù)定義：i0：初焓P0：初壓ire：再熱前蒸汽焓ire：再熱后蒸汽焓Pre：再熱前壓力Pre'：再熱后壓力ΔPre=

Pre-Pre'——中間再熱后的壓力ik：排氣焓（兩相）Pk：排氣壓力：高壓缸抽汽焓：低壓缸抽汽焓

：凝結(jié)水焓：給水焓熱能與動力工程專業(yè)46/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性2.預先規(guī)定：1）：中間再熱加給1kg蒸汽的熱量2）凝汽流總焓降：3）抽汽做功焓降：（1）對高壓缸（抽汽前）（2）對中低壓缸（再熱后）

熱能與動力工程專業(yè)47/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性4）設(shè)分別為高壓缸和中低壓缸抽汽份額，則5）中間再熱蒸汽份額：顯然：6）凝汽流吸熱量：熱能與動力工程專業(yè)48/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性二、相關(guān)效率：1.凝汽流做功：2.高壓缸抽汽做功：3.中低壓缸抽汽做功：4.每1kg蒸汽總功：熱能與動力工程專業(yè)49/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性5.每1kg蒸汽吸熱量：熱能與動力工程專業(yè)50/1072.6具有中間再熱的給水回熱循環(huán)的經(jīng)濟性6.絕對內(nèi)效率：注：該式形式上與無再熱的回熱循環(huán)相同，但符號的含義中包括了中間再熱循環(huán)的吸熱量。（Hi，qk）熱能與動力工程專業(yè)51/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇一、概述1.給水回熱循環(huán)可以提高，但其增量的幅度依賴系統(tǒng)各參數(shù)的合理選擇。2.在的條件下，影響回熱循環(huán)經(jīng)濟性的參數(shù)為：1）給水的最后溫度（或給水焓）（本節(jié)用in’代替）2）各級加熱器之間給水焓升Δr的分配3）回熱級數(shù)：z二、簡化理論模型：有n個抽汽點，n個混合式加熱的回熱系統(tǒng)。1.假設(shè)條件：1）凝氣流量為1，為對應1kg該凝汽流的抽氣量2）各水泵耗功不計：熱能與動力工程專業(yè)52/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇3）管道流阻忽略不計，即壓損ΔP=04）各加熱器給水焓升按“等焓升”分配原則。即：5）各抽汽點抽出蒸汽等壓凝結(jié)放熱，且放熱量相等：熱能與動力工程專業(yè)53/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇2.平衡方程1）對1號加熱器：熱能與動力工程專業(yè)54/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇2）對于2號加熱器：熱能與動力工程專業(yè)55/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇三、最佳給水加熱范圍（給水總焓升）Rn方法：通過求解最小熱耗率來得出最佳給水加熱范圍。1.由熱耗率：熱能與動力工程專業(yè)56/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇所以，熱能與動力工程專業(yè)57/1072.8給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇這樣，Q1成為給水預熱成都系數(shù)的函數(shù)，只需確定Q1取最大值時的Rn值便為最佳給水點焓升。由其中是x的指數(shù)函數(shù)，且系數(shù)<0，開口向下，對于Q1求極值，即熱能與動力工程專業(yè)58/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇熱能與動力工程專業(yè)59/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇對應和qmin

的x用xn表示：即：最佳給水焓升結(jié)論：1）在n級回熱抽汽循環(huán)系統(tǒng)中，最佳給水焓升Rn為最大可能焓升的n/n+1倍。即例如：一級回熱中：二級回熱中：2）由此確定最佳給水焓：由水蒸汽熱力性質(zhì)表可查出對應的最佳給水溫度熱能與動力工程專業(yè)60/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇四、給水焓升的分配：（對于簡單模型來說，等焓升分配時最優(yōu)的給水焓升分配方法）證明：在系統(tǒng)中任取兩個相鄰加熱器f，gRfg——兩個相鄰加熱器的給水總焓升a

Rfg——分配給加熱器f的給水焓升(1-a)Rfg——分配給加熱器g的給水焓升a（確定分配原則）

——焓升分配的比例系數(shù)：抽汽焓降；：加熱器g抽汽量：加熱器f抽汽量熱能與動力工程專業(yè)61/1072.8給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇1.列熱平衡方程式（1）對于f：對于g：熱能與動力工程專業(yè)62/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇2.求極值：由a=1/2，則意味著兩個加熱器分配所得的給水焓升相同。熱能與動力工程專業(yè)63/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇五、回熱級數(shù)選擇：熱能與動力工程專業(yè)64/1072.8給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇1.理論上回熱級數(shù)越多，循環(huán)效率越高，熱耗率q越小，原因在于：1）在一定給水溫度下，當回熱級數(shù)增加時，各級加熱給水可以更多地利用較低壓力下的抽汽，相應的較低壓力抽汽在汽輪機中做功較多，從而使熱效率增大，即z增大，增大。2）隨著回熱增加，由于采用最佳給水加熱溫度，給水焓增大，給水預熱更充分，汽源損失減少。3）從實際過程不可逆損失考慮，不可逆損失正比于溫差，級數(shù)增多，給水可以更多小段加熱，減少了每段的傳熱溫差，減少了損失。熱能與動力工程專業(yè)65/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇2.實際循環(huán)中，回熱級數(shù)不能過多，由級數(shù)增加會導致以下結(jié)果：1）設(shè)備投資增加（加熱器，鍋爐受熱面）2）系統(tǒng)復雜，管路損失增加，級數(shù)很多時技術(shù)上無法實現(xiàn)3）可靠性下降（特別是高壓加熱器），事故發(fā)生概率增加4）輸出功率下降所以，回熱級數(shù)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟性分析與可靠性分析來合理確定。一般而言：中等功率機組：大功率機組：熱能與動力工程專業(yè)66/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇總結(jié)：1）最佳給水加熱范圍（給水總焓升）Rn：

R0

：最大可能給水焓升；

推導思路：熱耗率最??；2）給水焓升最優(yōu)分配原則：

等焓升分配；

（推導思路：熱耗率最?。?）最佳回熱級數(shù)：一般而言：中等功率機組：大功率機組：熱能與動力工程專業(yè)67/1072.8給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇六、實際最經(jīng)濟給水溫度的選擇前文最佳給水溫度的選擇是從保證裝置循環(huán)效率最高出發(fā)，但整個發(fā)電廠經(jīng)濟性不一定最好。一般：（tOH為新蒸汽在初壓P0下的飽和溫度）熱能與動力工程專業(yè)68/1072.7給水回熱循環(huán)的主要參數(shù)選擇七、實際給水焓升的分配：1.對于無中間再熱機組：采用等焓升分配。2.對于有中間再熱系統(tǒng)：通常采用高壓缸一部分排汽作為抽汽加熱給水。設(shè)該抽汽所對應的加熱給水焓升為，設(shè)其后一級為一般以后各級仍按等焓升分配原則分配給水焓。熱能與動力工程專業(yè)69/1072.7回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算一、實際回熱抽汽系統(tǒng)偏差：實際回熱抽汽系統(tǒng)對于前述理論模型是存在偏差的，可以歸納為以下幾個方面：1.透平抽汽點不能任意選擇以符合最優(yōu)化焓升分配；2.實際加熱器既有管道損失又有傳熱端差。3.實際給水總焓升由于各種原因低于理論最佳值；4.各種泵對給水所做的功使焓值有所提高；5.閥桿漏氣和汽封系統(tǒng)的漏氣影響了有關(guān)加熱器的抽汽量和整個回熱系統(tǒng)的熱平衡。由于這些偏差的存在，實際的熱系統(tǒng)計算既不可能脫離透平的設(shè)計單獨進行，也不可能實現(xiàn)理論模型計算中所能達到的最高效率。熱能與動力工程專業(yè)70/1072.7回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算二、熱平衡計算的目的1.確定總蒸汽消耗量D0；2.確定各級回熱抽汽量Dr，抽汽參數(shù)Pr，ir；3.確定裝置的各項經(jīng)濟指標，如等；4.汽輪機通流部分設(shè)計內(nèi)容之一，汽輪機設(shè)計過程中的必要環(huán)節(jié)。三、實例1.已知數(shù)據(jù)（參考圖例）：100MW機組1）給水最后溫度或給水焓2）回熱級數(shù)z（回熱系統(tǒng)已確定）3）給水總焓升在各級加熱器中的分配（等焓升原則）熱能與動力工程專業(yè)71/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算熱能與動力工程專業(yè)72/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算4）疏水連接方式，即系統(tǒng)已知5）加熱器傳熱端差Q6）初參數(shù)P0，t0，終參數(shù)Pk，功率Ne1，漏氣量G漏，抽氣量Gz，排氣損失Δhk具體參數(shù)：P0=8.7MPa；t0=510℃；i0=3416.0kJ/kg；Pk=0.05barNe1=100000KW，tfw（給水溫度）=215.5

℃，回熱級數(shù)z=5，凝給水焓，Δhk=37.7kJ給水總焓升熱能與動力工程專業(yè)73/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算每級回熱焓升：加熱器端差Q見表，閥門漏氣汽封漏氣2.熱平衡計算：1）估計汽輪機近似膨脹過程線，畫i—s圖通常認為主汽閥與調(diào)節(jié)閥損失總和為過O〞作等熵線交Pk線于a，a點焓值查i—s圖得：ikt=2045kJ/kg熱能與動力工程專業(yè)74/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算則：理想焓降H0=i0-ikt=3416-2045=1371kJ/kg熱能與動力工程專業(yè)75/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算參考同類機組，選擇效率則有用焓降故實際排氣焓在i-s圖中，Pk線上找到ik對應點b，連接o〞、b，分Hi為1/2的焓值點為c點，過c點的等壓線Pd上找到d點，使得c，d點間焓值差為10~15kJ/kg，用圓滑曲線連接o〞、d、b，則曲線o〞db即為近似膨脹曲線（畫法）。2）確定各抽汽點參數(shù)（抽汽壓力Pr及抽汽焓值ir

）熱能與動力工程專業(yè)76/107加熱器給水入口焓值給水出口焓值抽汽焓值抽汽量DR5139.1293.42442Dr5DR4294.8447.62630.3Dr4CY447.6602.02784.8Dr3GJ2617.6772.22962.7Dr2GJ1772.2926.13122.3Dr12.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算熱能與動力工程專業(yè)77/1072.8回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算3）估計該汽輪機總進氣量D0(用功率與蒸汽參數(shù)求解進汽量)（有作者推薦：中壓機組m=1.08~1.15，高壓機組m=1.18~1.25）（有資料認為：Hi=Ho=0.8~0.9，m=1.1~1.25）熱能與動力工程專業(yè)78/1072.9回熱抽汽系統(tǒng)的熱平衡計算ΔDo

：（1）閥桿（2）汽封（3）其他用汽、抽汽等漏汽，中小功率機組：ΔDo

=0.02~0.04；大功率機組：電動給水泵ΔDo=0.01~0.02ΔDo小汽輪機驅(qū)動給水泵：ΔDo