华北电力大学课件,工程热力学 第11章、蒸汽动力装置循环
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第十、十一、十二章热力装置及其循环气(气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环)气体动力循环一、目的及要求了解各种内燃机的热力过程,掌握朗肯循环的热力循环过程,了解制冷循环及热泵循环的热力过程。
二、内容:10.1分析动力循环的一般方法10.2活塞式内燃机实际循环的简化10.3活塞式内燃机的理想循环10.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较10.5燃气轮机装置循环10.6燃气轮机装置的定压加热实际循环10.7简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环10.8再热循环及回热循环10.9制冷循环概况10.10压缩空气与压缩蒸汽制冷循环10.11制冷剂的性质10.12热泵循环三、重点及难点:10.1掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。
10.2掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法,并能分析各种循环的热力过程组成。
10.3掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。
10.4会分析影响各种循环热效率的因素。
10.5掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。
四、主要外语词汇:sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle五、本章节采用多媒体课件六、复习思考题及作业:1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例,总结分析动力循环的一般方法。
2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率?实际中是否采用?为什么?3、燃气轮机装置循环中,压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功,因而增加了循环净功,但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低,试分析之。
4、干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压下的过热蒸汽朗肯循环相比较,前者更接近卡诺循环,但热效率却比后者低,如何解释此结果?5、各种实际循环的热效率,无论是内燃机循环、燃气轮机装置循环或是蒸汽循环肯定地与工质性质有关,这些事实是否与卡诺定理相矛盾?6、蒸汽动力循环中,在动力机中膨胀作功后的乏气被排入冷凝器中,向冷却水放出大量的热量q2,如果将乏汽直接送入汽锅中使其再吸热变为新蒸汽,不是可以避免在冷凝器中放走大量热量,从而减少对新汽的加热量q1,大大提高热效率吗?这样的想法对不对?为什么?7、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机,空气制冷循环是否也可以采用这种方法?为什么?8、压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数?能否提高其实际制冷系数?为什么?作业:10-2,10-3,10-7,11-2,11-4,11-6,12-3,12-5第十章气体动力循环在学习本章过程中需要掌握三个问题:1)余隙容积对压气机产生什么影响?2)压缩比π的影响如何?如有矛盾采用什么方法解决?3)请说明多级压缩级间冷却原理?§10-1分析动力循环的一般方法动力装置,制冷装置和热泵装置统称为热力装置。
第十一章蒸汽动力循环装置水蒸气是工业上最早使用来作为动力机的工质。
在蒸汽动力装置中水时而处于液态,时而处于气态。
因而蒸汽动力装置循环不同于气体动力循环。
此外,水和水蒸气不能燃烧,只能从外界吸收热量,所以蒸汽循环必须配备锅炉,因此装置设备也不同于气体动力装置。
由于燃烧产物不参与循环,故而蒸汽动力装置可利用各种燃料,如煤、渣油,甚至可燃垃圾。
§11-1简单蒸汽动力装置循环——朗肯循环1、工质为水蒸气的卡诺循环由第二定律可知,在相同温限内卡诺循环的热效率最高,而采用气体作工质的循环中,定温过程(加热及放热)难以实现,并且气体绝热线及等温线在p-v图上斜率接近,因此有w较小。
i在采用蒸汽做工质时,由于水的汽化和凝结,当压力不变时温度也不变,因而有了定温放热和定温吸热的可能。
又因为定温即是定压,其在p-v图上与绝热线斜率相差较大,因而可提高w,所以蒸汽机原则上可采用卡诺循环,如图中5-6-7-8-5所i示。
而实际的蒸汽动力装置中不采用上冻循环,其主要原因有以下几点:1)在压缩机中绝热压缩8-5过程难以实现;2)徨仅局限于饱和区,上限温度受临界温度的限制,故即使实现卡诺循环,其热效率也不高;3)膨胀末期,湿蒸汽干度过小,含水分甚多,不利于动力机安全。
所以,实际蒸汽动力循环均以朗肯循环为其基础。
2、朗肯(Rankine)循环朗肯循环是最简单也是最基本的蒸汽动力循环,它由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵4个基本的、也是主要的设备组成。
右图中为该装置的示意图。
水在锅炉中被加热汽化,直至成为过热蒸汽后,进入汽轮机膨胀作功,作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷凝成水,凝结后的水在水泵中被压缩升压后,再回到锅炉中,完成一个循环。
为了突出主要矛盾,分析主要参数对循环的影响,与前述循环一样,首先对实际循环进行简化和理想化,略去摩阻及温差传热等不可逆因素,理想化后的循环由右图(a )所示的热力过程组成,对应的T-s 图如图(b )所示。