工程热力学课件2资料.ppt

多媒体教学课件华北电力大学能源与动力工程学院工程热力学 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环2 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环3 燃气轮机装置4 燃气轮机定压加热理想循环分析1）假定工质是比热容为定值的理想气体，燃烧之前或之后成分不变，都当作是空气；2）工质经历的所有过程都是可逆过程；3）在压气机和燃气轮机中皆为绝热过程；4）工质在燃烧室中经历的燃烧过程视为定压加热过程；5）工质向环境放热是定压放热过程，而且放热后，进入压气机入口，构成闭式循环。5 燃气轮机装置理想循环的四个过程1）绝热压缩过程（压气机）；2）定压加热过程（燃烧室）；3）绝热膨胀过程（燃气轮机）；4）定压放热过程（环境大气）。6 燃气轮机装置定压加热理想循环7 燃气轮机装置理想循环热效率循环中工质的吸热量为：循环的热效率为：工质对外界放出的热量为：8 燃气轮机装置理想循环热效率称为燃气轮机的循环增压比则燃气轮机热效率可表示为：根据而9 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环10 燃气轮机装置实际循环理想过程：1-2，3-4实际过程1-2′：压气机中的不可逆绝热压缩过程实际过程3-4′：燃气轮机中的不可逆绝热膨胀过程11 燃气轮机的相对内效率类似于汽轮机相对内效率的定义12 燃气轮机装置实际循环热效率压气机实际耗功：燃气轮机实际作功：燃气轮机装置实际循环热效率：13 带回热的燃气轮机装置循环回热目的：提高燃气轮机装置效率14 极限回热的情况压缩空气在回热器中被加热到等于燃气轮机的排气温度，即T5=T4；燃气轮机的排气也被冷却到压气机的出口温度，即T6=T215 回热度的概念回热度表示在回热器中实际传递的热量与极限情况下传递的热量之比。16 提高燃气轮机装置循环热效率的其他途径燃气轮机装置在回热的基础上多级压缩中间冷却17 提高燃气轮机装置循环热效率的其他途径燃气轮机装置在回热基础上分级膨胀中间再热18 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环19 燃气-蒸汽联合循环燃气－蒸汽联合循环是以燃气轮机装置作为顶循环，蒸汽动力装置作为底循环，分别有燃气、水蒸气两种工质作功的联合循环。20 燃气-蒸汽联合循环热效率21 关于燃气-蒸汽联合循环燃气-蒸汽联合循环的净发电效率可达50％以上；我国一次能源以煤为主体，燃气轮机受限制；以整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）为主要研究方向。22 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环23 整体煤气化联合循环由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置)。第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。24 整体煤气化联合循环系统图1气化炉；2净化系统；3压气机；4燃烧室；5透平；6空分装置；7空气压缩机；8氧气压缩机；9氮气压缩机；10氮气饱和器；11余热锅炉；12蒸汽轮机25 整体煤气化联合循环优点（1）高效率，IGCC的净效率能达到50%或更高。（2）煤洁净转化与非直接燃煤技术使它有极好的环保性能。（3）耗水量少，比常规汽轮机电站少30%-50%。（4）易大型化，单机功率可达到300-600MW以上。（5）能够利用多种先进技术使之不断完善。（6）能充分综合利用煤炭资源，适用煤种广，能和煤化工结合成多联产系统，能同时生产电、热、燃料气和化工产品。26 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环27 活塞式内燃机简介分类：按燃料：煤气机、汽油机、柴油机按点火方式：点燃式、压燃式按冲程：二冲程、四冲程28 活塞式柴油内燃机工作原理吸气冲程0-1：进气阀开启，活塞自左向右移动，将燃料和空气的混合物经进气阀吸入气缸中，达到下死点1后，进气阀关闭。压缩冲程1-2：活塞到达下死点1时，进气阀关闭；活塞上行，压缩空气。工作冲程2-5：2-3柴油迅速燃烧，活塞在上死点移动甚微，近似定容燃烧;3-4活塞下行，继续喷油、燃烧、近似定压膨胀;4-5燃气膨胀作功，压力、温度下降。排气冲程5-0：排气阀打开，同时，活塞自右向左移动，将废气排出气缸外。29 活塞式内燃机原理30 活塞式内燃机理想混合加热循环（萨巴德循环）1-2：等熵压缩；2-2′：定容吸热；2′-3：定压吸热；3-4等熵膨胀；4-1定容放热31 活塞式柴油内燃机理想循环特性参数：压缩比定容增压比定压预胀比表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。表示定容加热过程工质压力升高的程度。表示定压加热时工质体积膨胀的程度。32 活塞式内燃机理想混合加热循环热效率单位质量工质的吸热量：单位质量工质的放热量：循环热效率：33 活塞式内燃机理想定容加热循环（奥托循环）汽油机和煤气机的理想循环定压预胀比：34 活塞式内燃机理想定容加热循环（狄塞尔循环）早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。定容升压比：35 12-6分布式能源系统12-5活塞式内燃机循环12-4整体煤气化联合循环（IGCC）12-3燃气-蒸汽联合循环12-1燃气轮机装置理想循环12-2燃气轮机装置实际循环第12章气体动力装置循环36 分布式能源系统区别于传统的集中式大型电力系统，分布式能源系统是指位于或临近负荷中心，不以大规模、远距离输送电力为主要目的的发电系统、热电联产、冷热电联供、多联产及多功能动力系统。37 分布式能源系统示例以中小型燃气轮机为原动机的三联产分布式能量系统示意图38 分布式能源系统示例以微型燃气轮机为核心的冷热、电系统设计方案示意图39 分布式能源系统原动机燃油（或气）内燃机工业中小型燃气轮机微型燃气轮机燃料电池风力发电太阳能光伏发电系统40 课后思考题提高热机循环热效率的基本途径是什么？为此可采取什么基本措施？对于压气机而言，定温压缩优于定熵压缩，那么，在燃气轮机装置循环中，是否也应采用定温压缩？画T－s图分析。燃气轮机用于动力循环有何优点？41