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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,汽輪機原理,|Principle of Steam Turbine,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,工程熱力學,|Engineering Thermodynamics,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版副標題樣式,1,汽輪機原理,Principle of steam turbine,廣東工業大學能源工程系,GDUT Dept.of Energy Engineering,2,第四章 汽輪機凝汽系統及設備,4-1,凝汽系統的工作原理,4-
2、2,凝汽系統,4-3,凝汽器,4-4,抽氣設備,3,第四章 汽輪機凝汽系統及設備,提高汽輪機裝置的經濟性，主要有兩個途徑：,一、提高汽輪機的內效率：努力減小各項損失，改善汽輪機通流局部的設計；,二、提高裝置的循環熱效率：提高平均加熱溫度，可承受回熱循環，以削減低韞加熱，也可提高初參數，以及承受再熱循環等；降低平均放熱溫度，而這正是凝汽設備的主要任務。,4,4-1,凝汽設備的組成及應用,一、凝汽設備的組成,主要設備有凝汽器、分散水泵、抽氣器、循環水泵等。,1汽輪機；,2發電機；,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；將分散時放出的熱量排出、將生成的分散水集合送走；,4循環水泵
3、：為凝汽器供給冷卻水；,5分散水泵：不斷地把蒸汽分散時生,成的分散水從凝汽器底部熱井中抽,出，并送往給給水回熱加熱系統；,6抽氣器：抽出漏入凝汽器內的空氣，,以維持高度真空。,4-1,凝汽系統工作原理,汽輪機裝置中的凝汽設備是起了一種熱力學中“冷源”的作用，降低冷源的溫度就能提高循環的熱效率。,在汽輪機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，循環使用；,真空除氧；,熱力系統蓄水、調整作用。,二、凝汽系統的任務,6,假設沒有凝汽設備，汽輪機的最低排汽壓力是大氣壓，循環熱效率s只有37.12，而當p”c=5.0kPa時，t45.55，兩者之差的相對值t/t達18.5。
4、,4-1,凝汽系統工作原理,三、凝汽設備的作用,7,汽輪機的排汽壓力也不是越低越好，而是有一個最正確值：,在凝汽器中保持真空是需要消耗能量的，在某個排汽壓力下，汽輪機因真空的提高而增加的功率等于(甚至小于)凝汽設備所增大的能量消耗。因此，連續降低排汽壓力就會得不償失；,另一方面，排汽壓力降低時，勢必增大末級排汽余速損失，這樣降低排汽壓力所得到的效益也就被抵消了；,近代汽輪機的設計排汽壓力一般都在0.00290.0069MPa的范圍內，而不承受更低的數值。,4-1,凝汽系統工作原理,三、凝汽設備的作用,4-2 凝汽系統,開式,閉式,一、水冷系統,4-2 凝汽系統,二、空冷系統,直接空冷優點：不需
5、中間介質；傳熱溫差大,.,直接空冷缺點：體積大；強制通風,間接空冷缺點：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,混合式優點：構造簡潔、冷卻效果好、制造本錢低、形成和保持真空力氣強、效果好；,缺點：對冷卻水水質要求高。故現代汽輪機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；9-空氣冷卻區檔板；10-主分散區；11-空氣抽出口。,二、外表式凝汽器構造及工作流程,12,4-3,凝汽器,三、凝汽器內壓力確實定,抱負狀況：蒸汽和
6、冷卻水之間的傳熱端差等于零。,實際狀況：存在有限傳熱端差。,13,4-3,凝汽器,三、凝汽器內壓力確實定,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 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應的壓力 pc ps。,4-3,凝汽器,三、凝汽器內壓力確實定,15,1.,冷卻水進口溫度,t,w1,4-3,凝汽器,
7、四、影響凝汽器壓力的因素,開式供水系統中完全取決于自然條件，隨季節的變化而變化。,冬季tw1較低，ts也低，相應地pc也低，即凝汽器真空變高；夏季tw1較高，ts也高，相應地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。,閉式供水系統中，tw1主要預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，水的比焓h”w2、h”w1在數值上約等于水溫tw2、tw1的4.187倍，則依據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；對于雙流程凝汽器，m=6070。,(hc-h”c)每1kg蒸汽在分散時所放出的潛熱，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的大小主要預備于循環倍率m，一般為510。,當Dc確定時，假設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)循環水泵運行惡化。,由于Dc是無法轉變的，把握冷卻水溫升t的手段只能是轉變冷卻水量Dw。當增大Dw時，t下降，在同一個Dc下，pc將降低，此時機組的經濟性將有所提高。,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，傳給冷卻水的熱量為：Q1000Dc(hc-hc)=AcKtm=4187Dwt,由于空冷區傳熱面積Aa很小，一般可假設蒸汽分散溫度ts，沿冷卻面積不變，而用冷卻水的對數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、傳熱系數和冷卻水量有關，傳熱越強，端差越小。,一般狀況下，t=310。固然，t越小越好。但需進展技術經濟比較。,對于運行機組，Ac已定，在確定的蒸汽負荷和冷卻水量條件下t上升:1)凝汽器冷卻外表結垢或變污；2)真空系統不嚴密，或抽氣設備工作不正常時。,在運行中，當t到達確定值時，就應考慮對凝汽器進展清洗，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，則傳熱系數可表示為：,4-3,凝汽器,六、總體傳熱系數確實定,由依據試驗和理論分析得到的閱歷公式進展計算：,t,修正系數：冷卻外表清潔程度；冷卻水流速和管徑；進口溫度；冷卻水流程數；凝汽器單位面積蒸汽負荷修正系數。,24,4-3,凝汽器,七、多壓凝汽器,機組的高參數伴隨著機組容量的增大，因此
12、承受多個低壓局部，對凝汽器提出了更高的要求。,承受多壓凝汽器是提高機組效率的最有效的方法之一。,所謂“多壓凝汽器”，就是在大型汽輪機組具有一個以上低壓局部排氣口時，將每個低壓局部來的蒸汽單獨分別導入凝汽器同一殼體內每個預先被分割的局部，或一個以上的殼體內，各自形成相應的壓力，這樣一來，每個低壓局部便能以不同的背壓進展工作。,25,多壓凝汽器的應用原理,26,多壓凝汽器的應用原理,應用范圍：,南方高溫地區；,缺水地區；,用冷卻塔冷卻的機組,。,多壓凝汽器優越的緣由：,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所建立的高度真空和良好的傳熱效果。,抽氣設備型式,射水抽氣器、射汽抽氣器和水環式真空泵。,28,一、射水抽氣器,特點：,構造簡潔、工作牢靠，啟動運行便利，但易受水溫影響。,內部工作過程簡潔，不能用理論計算，一般通過試驗建立閱歷公式進展計算。,29,二、射汽抽氣器,特點：,以蒸汽作為工質、運行穩定、但是構造簡潔、過載力氣小。,30,二、射汽抽氣器,1.,啟動抽氣器,2.,主抽氣器,31,二、射汽抽氣器,32,三、水環式真空泵,特點：,性能穩定、效率高，廣泛應用于大型汽輪機組的凝汽設備上，但是構造簡潔、維護費用和價格偏高。,33,
14、三、水環式真空泵,特點：,性能穩定、效率高，廣泛應用于大型汽輪機組的凝汽設備上，但是構造簡潔、維護費用和價格偏高。,國產300MW和600MW汽輪機組的抽氣裝置都是承受水環式真空泵。其主要部件有葉輪和殼體。殼體內形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地安裝在殼體內。在殼體上開有吸氣口和出氣口，實行軸向吸氣和排氣。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。當葉輪旋轉時，由于離心力作用，水向四周運動，形成一個運動著的圓環密封水環。由于偏心地安裝的，水環的內外表也就與葉輪偏心，葉輪輪轂與水環間形成一個月形空間。葉輪每轉一周，每兩個相鄰葉片與水環間所形成的空間由小到大，又由大到小地周期性
15、變化。當空間處于由小到大變化時，該空間產生真空，由進氣口吸入氣體。當空間處于由大到小變化時，該空間產生壓力，吸入的氣體被壓縮并經排氣口排出。這樣，當葉輪連續運轉時，就不斷地重復上述過程，起到一個連續抽氣的作用。,34,思考題,1、正常運行時，關于凝汽器內真空的形成，推斷以下四個答案中哪一個是正確答案？,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抽出形成的,D.汽輪機的末級葉片比較長，蒸汽膨脹得比較充分形成的。,2、以下說法哪個正確？,A.凝汽器內循環水的壓力大于分散水的壓力,B.凝汽器內分散水的壓力大于循環水的壓力,C.凝汽器內分散水的平均溫度低于循環水的平
16、均溫度,D.凝汽器內的循環水來自于鍋爐的給水,3、以下哪個因素不會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、性能優良的凝汽器應具有以下哪個特點？,A過冷度大 B傳熱系數大,C分散水的含氧量大 D汽阻大,6、凝汽器內設置空氣冷卻區的作用是：,A.冷卻被抽出的空氣,B.避開凝汽器內的蒸汽被抽走,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、凝汽器承受回熱式排列的目的是,A.提高真空 B.提高傳熱效果,C.減小分散水過冷度 D.提高循環水出口溫度,36,思考題,8、以下哪種因素會導致凝汽器真空度下降：,A.機組負荷降低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.機組的效率越高D.電廠的效益越高,10、以下哪個因素是預
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