热力系统讲稿 - 图文

循环水：

补充水：

§2-2 蒸汽动力循环分析

在火力发电厂中，燃料的化学能转变为电能的过程是通过蒸汽动力循环实现的。能量转换过程的好坏，主要取决于循环过程的完善程度。 一、朗肯循环 1) 理想朗肯循环

一切蒸汽动力循环都以朗肯循环为基础。因此，我们从讨论朗肯循环入手。 如下图所示，为最简单的凝汽式汽轮机发电厂。

下图为对应的理想朗肯循环的T-S图。

从热力学的观点看，工质循环经历了四个热力过程，即水在锅炉中等压加热、汽化和过热过程（T-S图中4→5→6→1过程）；蒸汽在汽轮机中的等熵膨胀做功（T-S图中1→2）；排气在凝汽器中定压凝结放热过程（T-S图中2→3）和给水在水泵中等熵压缩后进入锅炉（T-S图中3→4）的过程。

2) 典型不可逆过程的火用损失 1） 有温差的换热过程

如上图所示，工质A经过1→2过程被冷却，其平均放热温度为Ta，放热量为Q，火用损失：E1?(1?Ten)Q Ta工质B经过3→4过程被加热，其平均吸热温度为Tb，吸热量为Q，其火用增加了：

E2?(1?Ten)Q Tb它们的平均换热温差为?T，于是在该温差下换热的不可逆过程火用损（即做功能力损失）为：

?E?(1?TenTT?T?TQ)Q?(1?en)Q?Ten(abQ)?Ten()?Ten?s TaTbTaTbTb??TTb由上式可知：

环境温度Ten一定时，换热温差?T愈大，熵增?s和火用损?E也愈大。Q越大，因?T引起的火用损也越大。

?T一定，工质B的平均温度Tb愈高，火用损愈小。

2） 有压降的绝热节流过程（存在沿程和局部节流损失）

发电厂的汽水介质流经绝热良好的管道或管件时产生有压降的绝热节流过程。

有压降的绝热节流过程h-S图

有压降的绝热节流过程T-S图

其做功能力损失即火用损失为：?Ep?Ten?Sp?Ten(S1?S0)

3） 有摩阻的绝热压缩（膨胀）过程

蒸汽在汽轮机中不可逆绝热膨胀，水在水泵中被不可逆绝热压缩等过程都属于有摩阻的绝热过程。

汽轮机内不可逆绝热膨胀过程火用损为：?Etu?Ten?St 水泵中不可逆绝热压缩过程火用损为：?Epu?Ten?Spu 如下图所示：

I

实际发电厂循环过程及过程火用损失示意图：

?ebI：锅炉散热的火用损失?ebII：燃料化学能转化为热能的火用损失?ebIII：锅炉中有温差换热的火用损?ep：有压降的绝热节流火用损?ec：凝汽器中有温差换热的火用损?etu：汽轮机不可逆膨胀做功的火用损

二、热电厂经济性的评价方法

热力发电厂都以朗肯循环作为基础，辅以给水回热加热和中间加热，最终形成现代火力发电厂的复杂蒸汽动力循环。热力发电厂生产过程的实质，是将燃料的化学能通过燃烧的形式转变成热能，利用工质作为媒介实现热能的传递以及热能向机械能的转换，最终通过发电机将机械能转变为电能。在这些能量转换过程中，总有数量不等、原因不同的各项能量损失。这些能量损失大小直接影响到发电厂热经济性的好坏。因此，科学的定量计算发电厂热经济性具有重要的意义。

定量计算发电厂热经济性的方法主要有热平衡法（又称效率法）和火用分析法。 （一）热平衡法

热平衡法以热力学第一定律为依据，以循环热效率、装置效率、设备效率来定量的表征其热功转换效果。

以具有z级回热再热循环为例，分析实际电厂的各种效率（以1kg工质为基准计算）