化工熱力學(xué)6.1動(dòng)力循環(huán)1.ppt

化工過(guò)程能量分析 6蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán) 6蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán) 本章目的 介紹蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)的構(gòu)成 原理及熱力計(jì)算 要求 1 熟悉 掌握蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)的構(gòu)成 原理及在T S圖上的表示 2 熟悉 掌握循環(huán)裝置的有關(guān)熱力計(jì)算及氣體壓縮功計(jì)算的方法 步驟 3 了解熱轉(zhuǎn)化為功裝置提高熱效率的方法 措施 6蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán) 4 了解熱 電裝置的節(jié)能原理 背壓式透平和凝氣式透平的使用 5 熟悉等熵膨脹和節(jié)流膨脹的原理及同異 6 了解深冷液化分離裝置的方法原理 6蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 2制冷循環(huán)6 3氣體的壓縮6 4膨脹過(guò)程6 5深度冷凍循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) RankineCycle 6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) RankineCycle 6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 獲得動(dòng)力的能源 太陽(yáng)能 風(fēng)能 潮汐能 水力能 核能 燃料等 轉(zhuǎn)化為電能 機(jī)械能 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置 熱能 蒸汽 機(jī)械能 電能的轉(zhuǎn)變過(guò)程 化工生產(chǎn)中主要是綜合用能 節(jié)能 降低能耗 降低成本 提高經(jīng)濟(jì)效益 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 郎肯循環(huán)的構(gòu)成 鍋爐水預(yù)熱器 鍋爐 蒸汽過(guò)熱器 透平機(jī) 渦輪膨脹機(jī) 冷卻冷凝器 水泵等 工質(zhì) 水壓力 高壓P1 低壓P2 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 1郎肯循環(huán)的基本原理 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 1 1 2 3 4 高壓水 P1 等壓下 自狀態(tài)點(diǎn)1 經(jīng)過(guò)軟水預(yù)熱器 鍋爐 蒸汽過(guò)熱器吸收熱量 成為高溫高壓的過(guò)熱蒸汽 狀態(tài)點(diǎn)4 2 4 5高溫高壓過(guò)熱蒸汽 4 進(jìn)入透平機(jī)絕熱可逆膨脹過(guò)程 P1 P2 對(duì)外做功WS 3 5 6乏汽在冷卻冷凝器中冷凝為低壓下的飽和水 6 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 5 循環(huán)過(guò)程中工質(zhì)作出的凈功相當(dāng)于面積1234S4S11 面積56S1S45 面積1234561 6 循環(huán)過(guò)程的熱效率 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 若忽略泵功作近似計(jì)算 7 汽耗率 Specificsteamconsumption 輸出單位量的功所消耗的蒸汽量 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) RankineCycle 6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán) 1 泵加壓為熵增過(guò)程 由于泵功小 可忽略不計(jì) 2 透平機(jī)膨脹熵增過(guò)程 等熵效率表示一般0 80 0 90 3 外部機(jī)械損失 一般0 86 0 96 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán) 因此 考慮以上各項(xiàng)損失 循環(huán)過(guò)程可輸出的功為 相應(yīng)實(shí)際汽耗率要高些 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 1理想郎肯循環(huán) RankineCycle 6 1 2實(shí)際郎肯循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 1 提高蒸汽的過(guò)熱溫度 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 2 提高鍋爐壓力 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 3 降低乏汽冷凝壓力 向低溫?zé)嵩磁欧艧崃繙p少 所以熱效率提高 但乏汽壓力受冷卻水溫度的影響 如當(dāng)壓力為0 004246MPa時(shí) 相應(yīng)冷凝溫度為300C 也可采用預(yù)熱鍋爐給水 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 4 采用回?zé)嵫h(huán)所謂回?zé)嵫h(huán) 用抽出的部分蒸汽預(yù)熱鍋爐給水 使水的低溫預(yù)熱階段在鍋爐外的回?zé)犷A(yù)熱器中進(jìn)行的循環(huán)過(guò)程 是目前采用較多的 有單級(jí)和多級(jí)回?zé)嵫h(huán) 回?zé)嵫h(huán) 再熱循環(huán) 熱 電循環(huán)等 背壓式透平 乏汽壓力大于0 1MPa 凝汽式透平 乏汽壓力小于0 1MPa 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 4 采用回?zé)嵫h(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 4 采用回?zé)嵫h(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 4 采用回?zé)嵫h(huán) 過(guò)程的熱效率或稱熱利用系數(shù) 或 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 采用回?zé)岷驮贌嵯嘟Y(jié)合的循環(huán) 這是目前大型蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置采用較多的循環(huán)過(guò)程 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 設(shè)有開式回?zé)犷A(yù)熱器 工藝加熱蒸汽冷凝液 的熱 電循環(huán)過(guò)程 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 1 3提高郎肯循環(huán)熱效率的措施 6 熱電循環(huán)裝置 熱電循環(huán)裝置的經(jīng)濟(jì)性用熱量利用系數(shù) 表示 注意 這是一個(gè)籠統(tǒng)的概念 衡量熱 電裝置的經(jīng)濟(jì)性時(shí) 要同時(shí)提供 和 的數(shù)值 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 應(yīng)用舉例 有一同時(shí)供給動(dòng)力和熱能相結(jié)合的循環(huán)裝置 將10 0MPa 833K的過(guò)熱蒸汽 引入透平機(jī)的高壓缸中 絕熱可逆膨脹至1 0MPa抽出部分干蒸汽 流量為3 0kg S 1用于工藝加熱 剩余的蒸汽再過(guò)熱到773K 然后在透平的低壓缸中可逆絕熱膨脹到0 005MPa 如果需要的動(dòng)力為5000kw 試計(jì)算 所需蒸汽量 再熱吸收的熱量 此裝置的熱量利用系數(shù) 假設(shè)工藝加熱器和冷卻冷凝器得到的均為飽和水 分別用泵加壓回鍋爐 水泵的功耗忽略不計(jì) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 解 1 循環(huán)過(guò)程的T S示意圖 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 2 由水蒸汽性質(zhì)表查各狀態(tài)點(diǎn)的熱力學(xué)函數(shù) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 狀態(tài)點(diǎn)4 0 005MPa2 4為等熵過(guò)程 H7 2561KJ Kg 1H5 138KJ Kg 1S2 S4 7 898KJ Kg 1 K 1S7 8 394KJ Kg 1 K 1S5 0 476KJ Kg 1 K 1狀態(tài)點(diǎn)4為低壓下的濕蒸汽 根據(jù)熵平衡式 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 3 計(jì)算 所需蒸汽量 ykg S 1 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 再熱所吸收的熱量 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 工藝加熱器利用的熱量 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 6蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán)6 2制冷循環(huán)6 3氣體的壓縮6 4膨脹過(guò)程6 5深度冷凍循環(huán) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 思考題 理想蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置主要由哪幾個(gè)單元設(shè)備組成 試在H S圖和P H圖上表示出郎肯循環(huán)過(guò)程 降低乏汽壓力可提高循環(huán)過(guò)程的熱效率 但要注意什麼問(wèn)題 熱 電循環(huán)裝置為什麼多采用回?zé)?再熱相結(jié)合 并使用抽凝式透平機(jī) 6 1蒸汽動(dòng)力循環(huán) 作業(yè) 6 1一郎肯循環(huán)蒸汽動(dòng)力裝置 鍋爐供給2 45MPa4300C的過(guò)熱蒸汽 流量為25200Kg h 1 乏汽壓力為0 0135MPa 冷卻水溫度為210C 假設(shè)透