机械工程概念和原则

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我们怎样才能提高兰金循环的效率

我们正在讨论“ 蒸汽动力装置中兰氏峰循环的基本概念 “在我们最近的帖子中,我们还讨论了蒸汽电源周期的各种组成部分及其基本操作。

如我们所知,世界上最大的电力生产来源是蒸汽发电厂,这些蒸汽发电厂的工作原理是兰宁循环的原则,或者我们可以说蒸汽动力装置旨在用于朗肯循环。

如果我们可以尝试弄清楚提高Quankine周期的效率的方法,那么我们将能够减少燃料的消费或换句话说,我们可以说我们将从循环中进行更多的工作输出。

因此,让我们在这里看到我们可以提高秩序循环效率的各种方法

让我们首先在这里绘制一个简单的朗肯循环,以刷新散热过程的基本概念和简单的朗肯循环中的散热过程,然后我们将迈出以了解提高蒸汽动力单元上Quankine循环效率的各种方法基于。
正如我们在先前的帖子中所研究的那样,在4-1的过程中,热能将在简单的朗肯循环中添加,并且在2-3的过程中将被拒绝热能。让我们回忆起钟状循环,我们已经在那里讨论了热能将增加等温和热能也将被等温拒绝。在这里,在简单的朗肯循环中,热能将被拒绝等温,但不会向工作流体添加热能。

我们可以从简单的朗肯循环中看到,热能将部分地在恒定温度下添加,并且剩下的热能将在不同温度下添加到工作流体中,这是兰肯循环与克诺循环概念的主要偏差。


因此,与卡诺循环效率相比,朗肯循环的效率较低。所以我们有一项叫做平均温度,也就是Tm1


平均加热温度,即Tm1将被称为恒定温度,位于t之间1和T4,如果将添加相同数量的热能,则我们将在过程4-1期间在熵变化时具有相同的熵变化。



因此,将通过以下公式计算简单朗肯循环的效率。



η= 1- [t2/ T.m1

现在,我们将对提高蒸汽发电厂效率的每一项改造都有基本的概念。从上面的蒸汽动力循环效率公式中,将会有两个基本的概念。



第一个概念,我们要增加供热的平均温度,即Tm1.第二个概念,我们必须降低散热温度,即T2



还有一种通过增加锅炉压力来提高朗肯循环的热效率。


现在,我们将在此帖子的帮助下讨论这三个基本概念,以提高蒸汽动力循环或兰峰循环的热效率。

降低冷凝器排热压力和温度

通过降低冷凝器的操作压力,可以降低热能的温度。通过降低热能抑制的温度,我们之前讨论的Quankine循环的热效率将增加
在这里我们可以看到,在TS平面后面,降低冷凝器压力对循环效率的影响。我们保持了工作流体的温度,即T1在汽轮机的进口处,以确定降低凝汽器压力对循环效率的影响。
我们从p中降低了冷凝器压力2最佳2》我们可以在TS平面中轻松观察到Quankine周期的网络工作的增加。我们在彩色区域展示了循环的净工作输出中的增量。

由于冷凝器压力的降低,输入的热能也会增加,但这种输入热能的增量将非常小,最终结果将是由于冷凝器压力的降低,循环效率的提高。

我们不能将凝汽器的工作压力降低到与冷却介质温度相对应的饱和压力以下,这个压力称为凝汽器压力的下限,我们永远不会将凝汽器压力降低到这个下限以下。

我们已经看到了降低冷凝器压力的正点,即朗肯循环的热效率增加。现在我们必须在这里注意到,负面点降低了朗肯循环中的冷凝器压力。

可以看出,在汽轮机出口处,在凝汽器压力P处,在点2处,工作流体处于干饱和蒸汽状态2.现在让我们看看,对于相同的工质入口温度T1在涡轮机的入口处,在将冷凝器压力降至p后,涡轮机的最终阶段的蒸汽质量2》

可以看到,将冷凝器压力降低到P后,工质有所降低2》.因此,我们可以说降低冷凝器压力将在涡轮机的最后阶段增加蒸汽中的水分含量。这种增加的水分含量肯定会通过腐蚀的过程劣化涡轮叶片,因此将减少涡轮机的效率。

将蒸汽过热至高温

如前所述,我们可以通过增加热能添加的平均温度来提高蒸汽动力循环的热效率。通过将工作流体加热到高过热度,提高蒸汽的温度,可以提高热能添加的平均温度。

我们可以通过蒸汽动力循环的效率看到将蒸汽加热到高度过热的效果。
由于将工作流体加热到高度过热度而使蒸汽温度升高,循环产生的热能输入和净功将增加。通过将工作流体加热到一个高的过热度,从而提高蒸汽的温度,从而提高朗肯循环的热效率。

我们将在通过将工作流体加热到高度过热的高热来增加汽轮机的最终阶段,在涡轮机的最终阶段将减少蒸汽中的水分含量的另一个正结果。

这里需要指出的是,加热温度的提高只有受到涡轮叶片材料性能等各种实际参数的限制,才能达到一个极限。如果我们将朗肯循环的最高温度,即T1提高到一定的水平,即该温度将被称为最高允许温度,我们不能提高温度T,涡轮叶片材料的工作将不令人满意1朗肯循环超出了这种最大允许温度。

增加锅炉压力

我们也可以增加锅炉压力,以提高朗肯循环的效率,因为热量增加的温度范围将会增加。
在下面的图中,我们可以看到增加锅炉压力对蒸汽动力循环即朗肯循环效率的影响。
我们保持了工作流体的温度,即T1在汽轮机的进口处,以确定增加锅炉压力对蒸汽动力循环效率的影响。

我们可以看到蒸汽中的水分的含量将由于增加锅炉压力而增加,因此这种增加的水分含量肯定会通过腐蚀的方法劣化,因此将降低涡轮机的效率。

我们会看到另一个主题"朗金循环和卡诺循环的区别在下一篇文章中。
你有什么建议吗?请在评论栏中填写。

参考

热力学是一种工程方法Y. A. Çengel和M. A. Boles
工程热力学,P. K. Nag著

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