工程熱力學課件華北電力大學（北京）動力工程系工程熱物理教研室制作2004年8月2

第十一章

蒸汽動力裝置循環蒸汽及蒸汽動力裝置(steam

power

plant)

：

1）蒸汽是歷史上最早廣泛使用的工質，19世紀后期

蒸汽動力裝置的大量使用，促使生產力飛速發展，

促使資本主義誕生。

2）目前世界75%電力，國內70%電力來自火電廠，絕

大部分來自蒸汽動力。

3）蒸汽動力裝置可利用各種燃料。

4）蒸汽是無污染、價廉、易得的工質。電廠鳥覽圖鍋爐

汽輪機車間圖汽輪機高壓缸

汽輪機中壓缸汽輪機低壓缸9

蒸汽電廠示意圖10

§11-1簡單蒸汽動力裝置循環

—朗肯循環(Rankine

cycle)一.簡介朗肯W.J.M.Rankine，1820~1872年，英國科學家。1820年6月5日出生于蘇格蘭的愛丁堡。1855年被委任為格拉斯哥大學機械工程教授。1858年出版《應用力學手冊》一書，是工程師和建筑師必備的指南。1859年出版《蒸汽機和其它動力機手冊》，是第一本系統闡述蒸汽機理論的經典著作。朗肯計算出一個熱力學循環(后稱為朗肯循環)的熱效率，被作為是蒸汽動力發電廠性能的對比標準。1872年12月24日于格拉斯哥逝世。12

二.朗肯循環

1.水蒸汽的卡諾循環水蒸汽卡諾循環有可能實現，但：

1）溫限小；

2）膨脹末端x太小；

3）壓縮兩相物質的困難；

所以，實際并不實行卡諾循環。13

2.朗肯循環

a）流程圖b）p-v，T-s及h-s圖14

c）朗肯循環的熱效率??15

若忽略泵功，并近似取h4h3，則

d）汽耗率,熱耗率，煤耗率

理想汽耗率

d0

—工程上每輸出1kWh所消耗的蒸汽質量kg由于1kg蒸汽所產凈功為wnetkJ/kg工程上指每產生1kWh的功需要鍋爐提供的熱量,kJ/kW.h熱耗率q0由于1kg蒸汽在鍋爐中吸熱量為q1，發1kW.h需要d0kg蒸汽則：q0=d0*q1

=3600/（wnet/q1)=3600/t(kJ/kW.h)標煤耗率b0

指每產生1kWh所需要的標煤耗量單位g標煤/kWh

標煤指低位發熱量為29308kJ/kg(7000kcal/kg)的煤17

三.初參數對朗肯循環熱效率的影響

1.初溫t1

or循環1t2t3561t

=循環123561+循環11t2t21

18

2.初壓力p1

但x2下降且p太高造成強度問題19

3.背壓p2

但受制于環境溫度，不能任意降低同時，x2下降20

討論：我國幅員遼闊，四季溫差大，對蒸汽發電

機組有什么影響？四.有摩阻的實際朗肯循環

1.T-s圖及h-s圖忽略水泵功：汽輪機相對內效率ri

定義：汽輪機內蒸汽實際作功與理論功的比值。

實際功：理論功：b)實際循環內部功：蒸汽在實際循環中作出的循環凈功忽略泵功時例：我國生產的30萬kW汽輪發電機組，其新蒸氣壓力和溫度分別為p1=17MPa、t1=550℃，汽輪機排汽壓力p2=5kPa。若按朗肯循環運行，求：（1）汽輪機所產生的功；(2)水泵功；(3)循環熱效率（4）若忽略泵功，其熱效率、理論汽耗率、熱耗率、標煤耗率。解：h1=3426kJ/kgh2=1963.5kJ/kg查飽和水和飽和水蒸氣表p=5kPa時，v′=0.0010053m3/kg、h′=137.22kJ/kg。若略去水泵功，則q0=3600/t=3600/0.4448=8093.5kJ/kW.hb0=123/t=123/0.4448=276.5g標煤/kW.h25

§11-2再熱循環—reheat

cycle;

再熱即將從高壓缸做功后排出的蒸汽引入鍋爐再熱器加熱升溫，然后再進入中壓缸做功。26

再熱循環效率計算及再熱對系統效率的影響

忽略泵功：其他影響：x末上

升、d0下降；但

復雜化，投資上

升。ηt？27

§11-3回熱循環一.抽汽回熱循環利用蒸汽加熱進入鍋爐的給水，以提高平均吸熱溫度。28

二.回熱循環計算

1.抽汽量

忽略泵功能量方程：3.循環熱效率

討論：a）抽汽回熱，使得循環平均吸熱溫度提高，ηt上升b）抽汽級數越多ηt越高例：某再熱-回熱循環，初壓p1=10MPa，初溫t1=500°c。第一次抽汽壓力pa=p1=1.5MPa，抽汽量α1kg，余下(1-α1)kg，再熱到500°c。第二次抽汽壓力pb=0.13MPa，若最終壓力為0.005MPa，試求循環理論熱效率(忽略泵功）。解：查h-s圖及水和水蒸氣熱力性質表忽略水泵功：類似：

N300-16.7/538/538型機組的發電廠原則性熱力系統

IP35

§11-4熱電聯產循環

背壓式36

抽汽凝汽式燃料利用系數（系統總能利用率）：電熱比汽輪機理想動力裝置，功率為125MW，其新汽參數為p1=10Mpa、t1=500℃，再熱壓力為2Mpa,再熱后的溫度為500℃，乏汽壓力為p2=10kPa，不計水泵耗功。求（20分）（1）在T-s圖上畫出此再熱循環；（2）循環熱效率；（3）蒸汽流量（kg/h）（4）理想汽耗率。蒸汽動力裝置理想再熱循環，機組功率為125MW，其新汽參數為p1=12MPa、t1=520℃，再熱壓力為2MPa，再熱后的溫度為52