第十一章蒸汽动力循环-资料
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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。
第十一章蒸汽动力一、是非题1.在目前的技术条件下,水蒸气卡诺循环是难以实现的。
()2.在目前的技术条件下,即使实现了水蒸气卡诺循环,其热效率也是不高的。
()3.热效率随着蒸汽初压的提高而增加,因此,设计时总是选择装置所能承受的最大压力。
()4.热效率随着蒸汽初温的提高而增加,因此,设计时总是选择金属材料所能承受的最大温度。
()5.汽轮机的背压总是高于冷却水温度所对应的饱和压力。
()6.从热电循环的经济性角度考虑,应尽可能提高热电循环的能量利用系数。
()7.蒸汽动力循环在采用高的初参数和再热、回热等措施以后,热效率距相同温度范围的卡诺循环热效率尚有相当大的距离。
主要是因为平均吸热温度比金属容许温度还低得较多。
()二、思考题1.蒸汽中间再过热的主要作用是什么?是否任何条件下再过热都有好处?为什么?2.蒸汽动力循环的热效率不高,其冷源损失很大,若取消冷凝器而代以压缩机将湿蒸汽压回锅炉其结果将如何?3.回热是什么意思?为什么回热能提高循环的热效率?4.假如保持给水温度不变,回热抽汽的压力是高些好是低些好(只讨论一级回热)?5.总结一下,蒸汽动力循环是根据哪些原则并利用了哪些方法提高热效率的。
6.循环的热效率t与整个装置的效率是一回事吗?它们有什么区别和联系。
7.在织造厂、造纸厂以及制药厂等较集中的地区兴建发电厂时,选用哪种蒸汽循环比较合适?三、习题11-1 某朗肯循环的蒸汽参数为:t1=500°C,p2=0.004MPa试计算p1分别为3,6,12MPa时的:(1)水泵所消耗的功量及进出口水温差;(2)汽轮机作功量及循环功比;(3)汽轮机出口汽干度;(4)循环热效率;(5)分析以上结果可以说明什么问题。
11-2 朗肯循环中,蒸汽参数为:p1=3.5MPa,t1=435°C。
试计算背压p2分别为0.004MPa, 0.01MPa, 0.1MPa时的循环热效率。
11-3 某热电厂中,装有按朗肯循环工作的功率为1.2万千瓦的背压式汽轮机,蒸汽参数为p1=3.5MPa、t1=435°C,p2=0.6MPa。