化工熱力學(xué)chap6蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)(已修改)
2025-01-31 10:13 本頁(yè)面
【正文】 1 第六章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán) 2 蒸汽動(dòng)力循環(huán) ? 一 . 蒸汽動(dòng)力循環(huán)為正向卡諾循環(huán) ? 二 . 蒸汽動(dòng)力循環(huán) 1. 工作原理及 TS圖 蒸汽動(dòng)力循環(huán)的主要設(shè)備有： 透平機(jī) （ 汽輪機(jī) ） 冷凝器 水泵 鍋爐 、 過熱器等組成 工作介質(zhì)一般為水 3 水泵 鍋爐 1 2 3 4 P1T1的高壓高溫蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)等熵膨脹到狀態(tài) 2，同時(shí)對(duì)外做功， 2點(diǎn)狀態(tài)為乏汽從汽輪機(jī)流出后進(jìn)入冷凝器，乏汽在冷凝器中放出汽化潛熱而變?yōu)樵搲毫ο碌娘柡退懦龅臒崃坑衫鋮s水帶走，達(dá)到狀態(tài) 3，飽和水經(jīng)水泵升壓到 P1進(jìn)入鍋爐，在鍋爐吸收熱量，使工質(zhì)變化到狀態(tài) 1，完成一個(gè)循環(huán)。 氣輪機(jī) 冷凝器 4 TS圖 QH QL Ws T T吸 T放 S 卡諾循環(huán)產(chǎn)功很大 ， 但難于實(shí)現(xiàn) ，問題在于： （ 1） 濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)和水泵有浸蝕作用 ， 汽輪機(jī)帶水量不得超過 10%， 水泵不能帶入蒸汽進(jìn)泵； （ 2） 絕熱可逆過程實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。 第一個(gè)具有實(shí)際意義的蒸汽動(dòng)力循環(huán)是朗肯循環(huán)。 1 2 3 4 5 （ 1） 工質(zhì)進(jìn)汽輪機(jī)狀態(tài)不同 （ 2） 膨脹過程不同 2. 郎肯循環(huán) （ 3） 工質(zhì)出冷凝器狀態(tài)不同 （ 4） 壓縮過程不同 （ 5） 工作介質(zhì)吸熱過程不同 郎肯循環(huán)：飽和水 郎肯循環(huán)：不可逆絕熱過程，若忽略掉工作介質(zhì)水的摩擦與散熱，可簡(jiǎn)化為可逆過程。 郎肯循環(huán)：不可逆吸熱過程，沿著等壓線變化 卡諾循環(huán)：濕蒸汽 卡諾循環(huán)：等熵過程 卡諾循環(huán)：氣液共存 卡諾循環(huán)：等熵過程 卡諾循環(huán)：等溫過程 郎肯循環(huán)也是由四個(gè)步驟組成，與卡諾循環(huán)不同表現(xiàn)在 郎肯循環(huán)：干蒸汽 郎肯循環(huán)：不可逆絕熱過程 6 1— 2’ 對(duì)應(yīng)于汽輪機(jī) 2’— 3 冷凝器進(jìn)行， 在冷凝器里冷卻水把工作介質(zhì)的熱量帶走使其由氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w 。 3— 4 水泵中進(jìn)行 4— 1 鍋爐進(jìn)行，水在鍋爐中恒壓加熱。 1 2 2’ 3 4 S T 水 過熱蒸汽飽和蒸汽沸點(diǎn) 定壓升溫定溫定壓汽化定壓升溫 ??? ?????? ????? ??7 3. 郎肯循環(huán)過程的熱力學(xué)計(jì)算 ∴ 4141 HHHQ H ????39。23339。2 HHHQ L ????2323 HHHQ L ????139。239。12 HHHw s ????1212 HHHw s ????2121 39。HHHHWWSRSs ?????SRsS WW ??(1) 工作介質(zhì)在鍋爐中吸熱量 kJ/kg (2) 工作介質(zhì)在冷凝器中排放的熱量 kJ/kg （理想） (3) 汽輪機(jī)工作介質(zhì)的單位產(chǎn)功量 （理想） kJ/kg ∵ 8 34 HHHw p ????? ?? ????? 3443 ppVpVV d pw PPp? ? ? ?HsspHpsQwwwHHHHHHQww??????????????????414321)( (4) 水泵中工作介質(zhì)的單位耗功量 kJ/kg 由于液態(tài)水的不可壓縮性，水泵中工作介質(zhì)耗功量可按下列式近似計(jì)算 (5) 熱效率 定義：鍋爐中所提供的熱量中轉(zhuǎn)化為凈功的量 數(shù)學(xué)式： 9 4. 應(yīng)用舉例 ? [P135138 例 61～ 62]例 61自看 例 62 某核動(dòng)力循環(huán)如圖所示，鍋爐從溫度為 320℃ 的核反應(yīng)堆吸入熱量 Q1產(chǎn)生壓力為 7MPa、溫度為 360 ℃ 的過熱蒸汽（點(diǎn) 1），過熱蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)膨脹做功后于 （點(diǎn) 2），乏氣在冷凝器中向環(huán)境溫度 t0=20 ℃ 下進(jìn)行定壓放熱變?yōu)轱柡退c(diǎn) 3），然后經(jīng)泵返回鍋爐（點(diǎn) 4）完成循環(huán)，已知汽輪機(jī)的額定功率為 15?104 kW,汽輪機(jī)作不可逆的絕熱膨脹 ,其等熵效率為,而水泵可認(rèn)為作可逆絕熱壓縮 ,試求 : (1)此動(dòng)力循環(huán)中蒸汽的質(zhì)量流量 。 (2)汽輪機(jī)出口乏氣的濕度 。 (3)循環(huán)的熱效率 . 10 例 62 插圖 核反應(yīng)堆 鍋爐 汽輪機(jī) t=320 ℃ 1 2 或 2’ 3 4 冷凝器 P1=7MPa t1=360 ℃ 2 2’ 1 3 4 T S P2= 11 ? 解 : 12 一 . 提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 HLHsc TTQw ???? 1?31214121HHHHHHHHQwHs?????????對(duì)卡諾循環(huán)： 對(duì)郎肯循環(huán)： (3) 使吸熱過程向卡諾循環(huán)靠近，以提高熱效率 要使 η↑ ： (1) H2↓ ，降低壓力 P2（汽輪機(jī)出口蒸汽壓力） (2) H1↑ ，提高汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽的壓力或溫度 13 7 QRH wsh+wsL 4 3 2 1 p2 P1 T p3 2 S 5 4 1 3 6 8 再熱循環(huán)的熱效率 RHHSLSHRHHpSLSHswwQw???????????（ 2） 乏汽濕含量減少 ， 干度增加 。 結(jié)論： （ 1） η 提高 14 1 2 3 4 5 6 2’ 1kg αkg (1α)kg T S 1 2 3 4 5 6 水 2’ αkg (1α)kg 15 （ 2） 熱效率提高 ， 但設(shè)備成本提高 。 6123 ))(1(1HHHHwwHLHHps????????? ??? ? ? ?42454552 )1(HHHHHHHH?????????????回?zé)嵫h(huán)的熱效率： 抽氣量 α 取回?zé)崞髯髂芰亢馑? 結(jié)論： （ 1）減少了工作介質(zhì)吸熱過程的溫差（不可逆），由 THT4
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1