04汽輪機(jī)原理課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,汽輪機(jī)原理,|Principle of Steam Turbine,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,工程熱力學(xué),|Engineering Thermodynamics,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版副標(biāo)題樣式,1,汽輪機(jī)原理,Principle of steam turbine,廣東工業(yè)大學(xué)能源工程系,GDUT Dept.of Energy Engineering,2,第四章 汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)及設(shè)備,4-1,凝汽系統(tǒng)的工作原理,4-

2、2,凝汽系統(tǒng),4-3,凝汽器,4-4,抽氣設(shè)備,3,第四章 汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)及設(shè)備,提高汽輪機(jī)裝置的經(jīng)濟(jì)性，主要有兩個(gè)途徑：,一、提高汽輪機(jī)的內(nèi)效率：努力減小各項(xiàng)損失，改善汽輪機(jī)通流局部的設(shè)計(jì)；,二、提高裝置的循環(huán)熱效率：提高平均加熱溫度，可承受回?zé)嵫h(huán)，以削減低韞加熱，也可提高初參數(shù)，以及承受再熱循環(huán)等；降低平均放熱溫度，而這正是凝汽設(shè)備的主要任務(wù)。,4,4-1,凝汽設(shè)備的組成及應(yīng)用,一、凝汽設(shè)備的組成,主要設(shè)備有凝汽器、分散水泵、抽氣器、循環(huán)水泵等。,1汽輪機(jī)；,2發(fā)電機(jī)；,3凝汽器：使排汽在凝汽器3中不斷地分散成水，建立高度真空；將分散時(shí)放出的熱量排出、將生成的分散水集合送走；,4循環(huán)水泵

3、：為凝汽器供給冷卻水；,5分散水泵：不斷地把蒸汽分散時(shí)生,成的分散水從凝汽器底部熱井中抽,出，并送往給給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)；,6抽氣器：抽出漏入凝汽器內(nèi)的空氣，,以維持高度真空。,4-1,凝汽系統(tǒng)工作原理,汽輪機(jī)裝置中的凝汽設(shè)備是起了一種熱力學(xué)中“冷源”的作用，降低冷源的溫度就能提高循環(huán)的熱效率。,在汽輪機(jī)的排汽口建立并保持高度真空；,將由排汽分散而成的分散水作為鍋爐的給水，循環(huán)使用；,真空除氧；,熱力系統(tǒng)蓄水、調(diào)整作用。,二、凝汽系統(tǒng)的任務(wù),6,假設(shè)沒有凝汽設(shè)備，汽輪機(jī)的最低排汽壓力是大氣壓，循環(huán)熱效率s只有37.12，而當(dāng)p”c=5.0kPa時(shí)，t45.55，兩者之差的相對(duì)值t/t達(dá)18.5。

4、,4-1,凝汽系統(tǒng)工作原理,三、凝汽設(shè)備的作用,7,汽輪機(jī)的排汽壓力也不是越低越好，而是有一個(gè)最正確值：,在凝汽器中保持真空是需要消耗能量的，在某個(gè)排汽壓力下，汽輪機(jī)因真空的提高而增加的功率等于(甚至小于)凝汽設(shè)備所增大的能量消耗。因此，連續(xù)降低排汽壓力就會(huì)得不償失；,另一方面，排汽壓力降低時(shí)，勢必增大末級(jí)排汽余速損失，這樣降低排汽壓力所得到的效益也就被抵消了；,近代汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)排汽壓力一般都在0.00290.0069MPa的范圍內(nèi)，而不承受更低的數(shù)值。,4-1,凝汽系統(tǒng)工作原理,三、凝汽設(shè)備的作用,4-2 凝汽系統(tǒng),開式,閉式,一、水冷系統(tǒng),4-2 凝汽系統(tǒng),二、空冷系統(tǒng),直接空冷優(yōu)點(diǎn)：不需

5、中間介質(zhì)；傳熱溫差大,.,直接空冷缺點(diǎn)：體積大；強(qiáng)制通風(fēng),間接空冷缺點(diǎn)：簡潔,10,4-3,凝汽器,一、凝汽器形式：混合式、外表式、空氣凝汽器,混合式優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡潔、冷卻效果好、制造本錢低、形成和保持真空力氣強(qiáng)、效果好；,缺點(diǎn)：對(duì)冷卻水水質(zhì)要求高。故現(xiàn)代汽輪機(jī)裝置中一般不承受混合式凝汽器。,11,4-3,凝汽器,1-蒸汽入口；2-冷卻水管，3-管板；4-冷卻水進(jìn)水管；5-冷卻水回流水室；6-冷卻水出水管；7-分散水集水箱(熱井)；8-空氣冷卻區(qū)；9-空氣冷卻區(qū)檔板；10-主分散區(qū)；11-空氣抽出口。,二、外表式凝汽器構(gòu)造及工作流程,12,4-3,凝汽器,三、凝汽器內(nèi)壓力確實(shí)定,抱負(fù)狀況：蒸汽和

6、冷卻水之間的傳熱端差等于零。,實(shí)際狀況：存在有限傳熱端差。,13,4-3,凝汽器,三、凝汽器內(nèi)壓力確實(shí)定,圖中曲線1：蒸汽分散溫度ts的變化。,圖中曲線2：冷卻水溫升t=tw2-tw1。,傳熱端差，用t表示，即tts-tw2。,14,排汽溫度的凹凸取決于冷卻水的進(jìn)口溫度、冷卻水的溫升和傳熱端差?？杀硎緸椋?ts=tw1+t+t,其 中，tw1-冷 卻 水 的 進(jìn) 口 溫 度；,t-冷 卻 水 的 溫 升；,t-傳 熱 端 差。,只要求得了溫度ts之值，就可以從水蒸汽表中查得相對(duì)應(yīng)的壓力 pc ps。,4-3,凝汽器,三、凝汽器內(nèi)壓力確實(shí)定,15,1.,冷卻水進(jìn)口溫度,t,w1,4-3,凝汽器,

7、四、影響凝汽器壓力的因素,開式供水系統(tǒng)中完全取決于自然條件，隨季節(jié)的變化而變化。,冬季tw1較低，ts也低，相應(yīng)地pc也低，即凝汽器真空變高；夏季tw1較高，ts也高，相應(yīng)地pc也高，凝汽器真空變低。,水面溫度和水底溫度不一樣，可以相差23。,閉式供水系統(tǒng)中，tw1主要預(yù)備于冷水塔或冷卻水池的冷卻效果。,t,s,=t,w1,+,t,+,t,16,低溫范圍內(nèi)，水的比焓h”w2、h”w1在數(shù)值上約等于水溫tw2、tw1的4.187倍，則依據(jù)凝汽器的熱平衡方程式求出:,2.,冷卻水溫升,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=t,w1,+,t,+,t,17,冷卻倍率:m=Dw/Dc稱

8、為冷卻倍率。,m值越大，冷卻水的溫升越小，凝汽器內(nèi)壓力越低，從而可以提高電廠熱效率。,但是，m大則冷卻水量大，冷卻水泵功率大。,一般，單流程凝汽器，m=80 120；對(duì)于雙流程凝汽器，m=6070。,(hc-h”c)每1kg蒸汽在分散時(shí)所放出的潛熱，一般在21402220kJ/kg左右，取其平均值，則：,2.,冷卻水溫升,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=t,w1,+,t,+,t,18,冷卻水溫升ttw2-tw1的大小主要預(yù)備于循環(huán)倍率m，一般為510。,當(dāng)Dc確定時(shí)，假設(shè)t變大了，則說明冷卻水量缺乏：1)雜物堵塞；2)冷卻水吸水井水位太低，吸不上水，“虹吸”破壞或“虹吸

9、”管堵塞；3)循環(huán)水泵運(yùn)行惡化。,由于Dc是無法轉(zhuǎn)變的，把握冷卻水溫升t的手段只能是轉(zhuǎn)變冷卻水量Dw。當(dāng)增大Dw時(shí)，t下降，在同一個(gè)Dc下，pc將降低，此時(shí)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將有所提高。,2.,冷卻水溫升,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=t,w1,+,t,+,t,19,由凝汽器的傳熱方程可知在蒸汽分散時(shí)，傳給冷卻水的熱量為：Q1000Dc(hc-hc)=AcKtm=4187Dwt,由于空冷區(qū)傳熱面積Aa很小，一般可假設(shè)蒸汽分散溫度ts，沿冷卻面積不變，而用冷卻水的對(duì)數(shù)平均溫差代替平均傳熱溫差，則,3.,凝汽器的傳熱端差,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=

10、t,w1,+,t,+,t,20,3.,凝汽器的傳熱端差,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=t,w1,+,t,+,t,Q,1000,D,c,(,h,c,-,h,c,)=,A,c,Kt,m,=,4187,D,w,t,21,傳熱端差t=ts-tw2與冷卻面積、傳熱量、傳熱系數(shù)和冷卻水量有關(guān)，傳熱越強(qiáng)，端差越小。,一般狀況下，t=310。固然，t越小越好。但需進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。,對(duì)于運(yùn)行機(jī)組，Ac已定，在確定的蒸汽負(fù)荷和冷卻水量條件下t上升:1)凝汽器冷卻外表結(jié)垢或變污；2)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，或抽氣設(shè)備工作不正常時(shí)。,在運(yùn)行中，當(dāng)t到達(dá)確定值時(shí)，就應(yīng)考慮對(duì)凝汽器進(jìn)展清洗，以改善傳

11、熱效果。,3.,凝汽器的傳熱端差,t,4-3,凝汽器,四、影響凝汽器壓力的因素,t,s,=t,w1,+,t,+,t,22,4-3,凝汽器,五、凝汽器的最正確真空,右圖：,1,為,Pc,降低時(shí)電功率增加曲線，,2,為水泵耗功降低曲線,確定原則：凈功率增加最多！,23,將冷卻水管的圓形管壁傳熱近似看成平壁傳熱，則傳熱系數(shù)可表示為：,4-3,凝汽器,六、總體傳熱系數(shù)確實(shí)定,由依據(jù)試驗(yàn)和理論分析得到的閱歷公式進(jìn)展計(jì)算：,t,修正系數(shù)：冷卻外表清潔程度；冷卻水流速和管徑；進(jìn)口溫度；冷卻水流程數(shù)；凝汽器單位面積蒸汽負(fù)荷修正系數(shù)。,24,4-3,凝汽器,七、多壓凝汽器,機(jī)組的高參數(shù)伴隨著機(jī)組容量的增大，因此

12、承受多個(gè)低壓局部，對(duì)凝汽器提出了更高的要求。,承受多壓凝汽器是提高機(jī)組效率的最有效的方法之一。,所謂“多壓凝汽器”，就是在大型汽輪機(jī)組具有一個(gè)以上低壓局部排氣口時(shí)，將每個(gè)低壓局部來的蒸汽單獨(dú)分別導(dǎo)入凝汽器同一殼體內(nèi)每個(gè)預(yù)先被分割的局部，或一個(gè)以上的殼體內(nèi)，各自形成相應(yīng)的壓力，這樣一來，每個(gè)低壓局部便能以不同的背壓進(jìn)展工作。,25,多壓凝汽器的應(yīng)用原理,26,多壓凝汽器的應(yīng)用原理,應(yīng)用范圍：,南方高溫地區(qū)；,缺水地區(qū)；,用冷卻塔冷卻的機(jī)組,。,多壓凝汽器優(yōu)越的緣由：,冷卻水管在長度方向上熱量趨于均勻，熱能被充分利用；,溫升曲線影響平均壓力。,27,4-4,抽氣設(shè)備,作用,將漏入凝汽器的空氣和蒸汽

13、分散過程中釋放出的不分散氣體不斷地抽出，以保持蒸汽分散過程在凝汽器內(nèi)所建立的高度真空和良好的傳熱效果。,抽氣設(shè)備型式,射水抽氣器、射汽抽氣器和水環(huán)式真空泵。,28,一、射水抽氣器,特點(diǎn)：,構(gòu)造簡潔、工作牢靠，啟動(dòng)運(yùn)行便利，但易受水溫影響。,內(nèi)部工作過程簡潔，不能用理論計(jì)算，一般通過試驗(yàn)建立閱歷公式進(jìn)展計(jì)算。,29,二、射汽抽氣器,特點(diǎn)：,以蒸汽作為工質(zhì)、運(yùn)行穩(wěn)定、但是構(gòu)造簡潔、過載力氣小。,30,二、射汽抽氣器,1.,啟動(dòng)抽氣器,2.,主抽氣器,31,二、射汽抽氣器,32,三、水環(huán)式真空泵,特點(diǎn)：,性能穩(wěn)定、效率高，廣泛應(yīng)用于大型汽輪機(jī)組的凝汽設(shè)備上，但是構(gòu)造簡潔、維護(hù)費(fèi)用和價(jià)格偏高。,33,

14、三、水環(huán)式真空泵,特點(diǎn)：,性能穩(wěn)定、效率高，廣泛應(yīng)用于大型汽輪機(jī)組的凝汽設(shè)備上，但是構(gòu)造簡潔、維護(hù)費(fèi)用和價(jià)格偏高。,國產(chǎn)300MW和600MW汽輪機(jī)組的抽氣裝置都是承受水環(huán)式真空泵。其主要部件有葉輪和殼體。殼體內(nèi)形成一個(gè)圓柱體空間，葉輪偏心地安裝在殼體內(nèi)。在殼體上開有吸氣口和出氣口，實(shí)行軸向吸氣和排氣。葉輪帶有前彎葉片，偏心地安裝在充有適量工作水密封水的橢圓形泵體內(nèi)。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力作用，水向四周運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的圓環(huán)密封水環(huán)。由于偏心地安裝的，水環(huán)的內(nèi)外表也就與葉輪偏心，葉輪輪轂與水環(huán)間形成一個(gè)月形空間。葉輪每轉(zhuǎn)一周，每兩個(gè)相鄰葉片與水環(huán)間所形成的空間由小到大，又由大到小地周期性

15、變化。當(dāng)空間處于由小到大變化時(shí)，該空間產(chǎn)生真空，由進(jìn)氣口吸入氣體。當(dāng)空間處于由大到小變化時(shí)，該空間產(chǎn)生壓力，吸入的氣體被壓縮并經(jīng)排氣口排出。這樣，當(dāng)葉輪連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就不斷地重復(fù)上述過程，起到一個(gè)連續(xù)抽氣的作用。,34,思考題,1、正常運(yùn)行時(shí)，關(guān)于凝汽器內(nèi)真空的形成，推斷以下四個(gè)答案中哪一個(gè)是正確答案？,A.抽氣器抽成的,B.蒸汽在較低的溫度下分散形成的,C.分散水泵將水從凝汽器內(nèi)抽出形成的,D.汽輪機(jī)的末級(jí)葉片比較長，蒸汽膨脹得比較充分形成的。,2、以下說法哪個(gè)正確？,A.凝汽器內(nèi)循環(huán)水的壓力大于分散水的壓力,B.凝汽器內(nèi)分散水的壓力大于循環(huán)水的壓力,C.凝汽器內(nèi)分散水的平均溫度低于循環(huán)水的平

16、均溫度,D.凝汽器內(nèi)的循環(huán)水來自于鍋爐的給水,3、以下哪個(gè)因素不會(huì)影響凝汽器的過冷度？,A冷卻水流量 B凝汽器的汽阻,C凝汽器冷卻水管的排列方式 D空氣漏入量,4、分散水的過冷度增大，將引起分散水含氧量：,A.增大 B.減小 C.不變 D.無法確定,35,思考題,5、抽氣器故障，將導(dǎo)致分散水過冷度如何變化？,A 增大B 削減 C 不變D 不能確定,6、性能優(yōu)良的凝汽器應(yīng)具有以下哪個(gè)特點(diǎn)？,A過冷度大 B傳熱系數(shù)大,C分散水的含氧量大 D汽阻大,6、凝汽器內(nèi)設(shè)置空氣冷卻區(qū)的作用是：,A.冷卻被抽出的空氣,B.避開凝汽器內(nèi)的蒸汽被抽走,C.再次冷卻分散被抽出的蒸汽和空氣混合物,D.降低空氣分壓力,7、凝汽器承受回?zé)崾脚帕械哪康氖?A.提高真空 B.提高傳熱效果,C.減小分散水過冷度 D.提高循環(huán)水出口溫度,36,思考題,8、以下哪種因素會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空度下降：,A.機(jī)組負(fù)荷降低B.冷卻水管的清潔度下降,C.冷卻倍率提高D.大氣環(huán)境溫度下降,9、在其它條件不變的狀況下，冷卻水量越大，則,A.凝汽器的真空度越高B.凝汽器的真空度越低,C.機(jī)組的效率越高D.電廠的效益越高,10、以下哪個(gè)因素是預(yù)