能源工程2講（3）：能源轉(zhuǎn)換與利用-熱力系統(tǒng)分析

1第2講

能量的轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存（3）熱力系統(tǒng)基本原理第一節(jié)蒸汽動(dòng)力循環(huán)在電能中，80%以上是由燃料通過蒸汽動(dòng)力循環(huán)轉(zhuǎn)換而來的。郎肯循環(huán)：2

：蒸汽在流經(jīng)管路和閥門時(shí)的，由于阻力和散熱造成的溫降和壓降。

：絕熱膨脹對(duì)外作工。2-3：蒸汽冷凝。3-4：水泵加壓4-1：水在鍋爐中加熱蒸發(fā)。34由蒸汽圖表可確定各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值。鍋爐：1kg燃料能產(chǎn)生的蒸汽量（kg）：56

蒸汽管路：7汽輪機(jī)：89凝汽器：10水泵：111213熱平衡計(jì)算結(jié)果入表-2所示。平衡計(jì)算結(jié)果入表-1所示。14表-115表-216如下圖所示。17如右圖18191)20左圖21下表

超臨界鍋爐指鍋爐內(nèi)工質(zhì)的壓力在臨界點(diǎn)以上的鍋爐。鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，水的臨界壓力是:22.115MPA374.15℃；在這個(gè)壓力和溫度時(shí)，水和蒸汽轉(zhuǎn)化汽化潛熱等于零，不存在兩相區(qū)，即水變成蒸汽是連續(xù)的，并以單相形式進(jìn)行，就叫水的臨界點(diǎn)，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個(gè)壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個(gè)壓力就是超臨界鍋爐，目前，國內(nèi)將工質(zhì)壓力大于26MPa被稱為超超臨界鍋爐,準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫高效超臨界鍋爐。22如下表232)24253）采用回?zé)嵫h(huán)2627282930燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)：上圖31如下圖所示。32熱電聯(lián)產(chǎn)：3334熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)熱電分產(chǎn)系統(tǒng)3536373839

有機(jī)朗肯循環(huán)（OrganicRankineCycle，ORC）的基本原理與常規(guī)的朗肯循環(huán)類似。兩者最大的區(qū)別是有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)是低沸點(diǎn)、高蒸汽壓的有機(jī)工質(zhì)，而不是水。40卡琳娜循環(huán)（KalinaCycle）是由AlexanderKalina于1983年提出，在有機(jī)朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的一種熱力循環(huán)，該循環(huán)以氨-水混合物作為工質(zhì),由于工質(zhì)相變的非等溫過程和循環(huán)過程中工質(zhì)濃度的改變,使得循環(huán)在整體上與熱源和冷源有較好的換熱匹配關(guān)系。41氨-水混合物氨-水混合物物理特性既不同于純水，又不同于純氨。這兩種工質(zhì)混合物的物理特性就像是一種全新的物質(zhì)。它有下面四種基本特點(diǎn)：首先，氨-水混合物的沸點(diǎn)和凝結(jié)點(diǎn)溫度是不固定的。反之，純水和純氨的沸點(diǎn)和凝結(jié)溫度是固定的。其次，氨-水混合物的熱物理特性能隨氨濃度的改變而改變。反之，純水和純氨的物理特性卻是固定不變的。第三，氨-水混合物有一個(gè)在熱容量的不變化的情況下，混合物的溫度會(huì)升高或降低的熱物理特性。若沒有能量的變化，純水和純氨的溫度是不會(huì)改變的。42。6.9℃156℃44純水純氨4546與采用水蒸氣作工質(zhì)的朗肯循環(huán)相比，卡琳娜循環(huán)具有以下特點(diǎn)：(1)卡琳娜循環(huán)比朗肯循環(huán)效率更高。由于氨在通常的冷卻水溫度下所對(duì)應(yīng)的飽和壓力較高，有利于放熱溫度的進(jìn)一步降低和消除空氣的泄漏，避免了因維持凝汽器高度真空而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面所帶來的困難。該機(jī)組的排汽壓力為0．146MPa，高于大氣壓力。(2)氨的臨界壓力在12MPa以下，因此，氨水混合物作為工質(zhì)可在較高的吸熱溫度下降低于承壓部件的工作壓力，有利于鍋爐設(shè)備和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，降低設(shè)備的投資。(3)調(diào)節(jié)工質(zhì)混合的比例可改變汽機(jī)的排汽壓力和功率輸出，這是有別于