水蒸气循环发电工作原理
9.第七章 蒸汽动力循环和制冷循环
水 泵
冷 凝 器
3
朗肯（Rankine）被后人誉为那个时代 的天才，他的初等教育基本是在父亲及 家庭教师的指导下完成的。进入爱丁堡 大学学习2 年后，他离校去做一名土木 工程师。1840 年后，他转而研究数学 物理，1848 ～1855 年间，他用大量精 力研究理论物理、热力学和应用力学。 1855 年后，Rankine 在格拉斯哥大学 担任土木工程和力学系主任。1853 年 当选为英国皇家学会会员。他一生论著 颇丰，共发表学术论文154 篇，并编写 了大量的教科书及手册，其中一些直到 现今还在作为标准教科书使用。 朗肯在热力学、流体力学 及土力学等 领域均有杰出的贡献。他建立的土压力 理论，至今仍在广泛应用。朗肯计算出 一个热力学循环(后称为朗肯循环)的热 效率，被作为是蒸汽动力发电厂性能的 对比标准。
锅炉
Condensor 冷凝器 2 – 3 表示乏汽在冷凝 器中的等温等压冷凝 过程，放出的热量。
水泵
汽轮机
冷凝器
Q2 H H 3 H 2 kJ / kg
能量分析
Pump 水泵
H Q Ws
锅炉
3 – 4 表示冷凝水通过 水泵由P3升压至P4的可逆 绝热压缩过程，需要消耗 的轴功
1 2，4 4理想朗肯循环（等熵） 1 2’，4 4’实际朗肯循环（不等熵）
实际Rankine循环
实际上，工质在汽轮机和水泵 中不可能是完全可逆的，即不 可能作等熵膨胀或等熵压缩。 T 2 2’ 4 4’ 这个不可逆性可用等熵效率ηs 来表示。
4’
1 4
3
S
2 2’
等熵效率ηs的定义：“对膨胀作功过程，不 可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做 功量之比。
工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环
第四节 回热循环
一、回热循环的装置系统图和T-S 图 分析朗肯循环，导致平均吸热温度不高的原 因是水的预热过程温度较低，故设法使吸热过程 的预热热量降低，提出了回热循环。 回热是指从汽轮机的适当部位抽出尚未完全 膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽，去回热 加热器中加热低温冷凝水。这部分抽汽未经凝汽 器，因而没有向冷源放热，但是加热了冷凝水， 达到了回热的目的，这种循环称为抽汽回热循环。
b
5
a
6
（4）
A
图8 再热循环的T-S图
二、再热循环工作原理
从图可以看出，再热部分实际上相当于在原来 的郎肯循环1A3561的基础上增加了一个附加的循环 ab2Aa。一般而言，采用再热循环可以提高3%左右的 热效率。
三、再热循环经济性指标的计算
1、热效率
t
w0 q1
(h1 ha ) (hb h2 )
第七章 蒸汽动力循环
本章重点
水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循 环、热电循环的组成、热效率计算及提高 热效率的方法和途径
第一节 朗肯循环
一、水蒸汽的卡诺循环
1、水蒸汽的卡诺循环的组成，如图1 2、水蒸汽的卡诺循环在蒸汽动力装置中不被应用
原因：
T
（1）、T1不高（最高
不超 374 0 C ），T2不低
(h1
h2
)
(hb
h a
)
2、汽耗率
d 3600
3600
w0 (h1 ha ) (hb h2 )
四、再热循环分析
1、采用再热循环后，可明显提高汽轮机排 汽干度，增强了汽轮机工作的安全性； 2、正确选择再热循环，不仅可提高汽轮机 排汽干度，还可明显提高循环热效率； 3、采用再热循环后，可降低汽耗率； 4、因要增设再热管道、阀门等设备，采用 再热循环要增加电厂的投资，故我国规定 单机容量在125MW及以上的机组才采用此循 环。 [例7-2] 注意，再热后，各经济指标的变化
水蒸气发电机的工作原理
水蒸气发电机的工作原理水蒸气发电机是一种利用热能转化为电能的设备，其工作原理相对复杂。
下面将详细介绍水蒸气发电机的工作原理，并逐点进行解析。
1. 蒸汽产生水蒸气发电机的工作过程始于蒸汽的产生。
一般情况下，燃煤或燃油被燃烧产生高温烟气，在锅炉内加热水，使其变为高温高压的蒸汽。
2. 蒸汽驱动涡轮转子高温高压的蒸汽通过管道输送到涡轮机组，进入涡轮转子内部。
蒸汽在转子叶片上的作用力下，使得转子开始旋转。
由于涡轮机组的设计与工艺，蒸汽能量得以转化为机械能，从而带动转子的运动。
3. 机械能转化为电能当涡轮运动过程中，转子轴旋转的同时也带动发电机转子进行旋转。
发电机主轴旋转时，导致大量的线圈在磁场中产生电磁感应。
这一电磁感应作用使得发电机产生交流电。
4. 电能传输经过发电机产生的交流电，经过变压器的调节，电能被提高到合适的传输电压，从而方便输送到电力系统中。
电能的输送通过电缆、输电线路等途径，最终可以为各种终端设备和用电设备提供稳定可靠的电力。
5. 高效能利用水蒸气发电机的工作原理能够实现高效能利用，得益于机械能和热能的相互转化。
在传递热能的过程中，燃烧产生的高温烟气可以通过余热回收技术进行回收利用，用于预热水或再次加热蒸汽，从而提高能源利用效率。
6. 循环运行水蒸气发电机是一个循环系统，在发电过程中，在一定条件下，蒸汽的体积可以变化，从而实现水从液态到气态的转变。
当蒸汽能量被完全转化为机械能和电能后，蒸汽会被冷凝成液态，再次加热后重新进入涡轮机组，循环利用。
总结：水蒸气发电机的工作原理可以归纳为蒸汽产生、蒸汽驱动涡轮转子、机械能转化为电能、电能传输、高效能利用和循环运行。
这一过程大致分为三个阶段：燃料燃烧产生高温烟气，蒸汽在高温高压下产生并驱动涡轮转子，从而使得机械能转化为电能。
水蒸气发电机的优点是能够高效利用燃料能源，同时通过循环系统使得水资源得到充分的利用。
火电厂锅炉汽水循环系统的优化设计
火电厂锅炉汽水循环系统的优化设计火电厂锅炉是发电厂的核心设备，它的设计合理与否直接关系到整个厂区的电力输出、安全和经济性。
其中汽水循环系统是锅炉的一个重要组成部分，它的优化设计可以使锅炉的效率更高、损失更小，并能有效延长锅炉的使用寿命。
本文将对火电厂锅炉汽水循环系统的优化设计进行探讨。
一、汽水循环系统的原理汽水循环系统是指将水蒸气（汽）和水循环输送的管道和设备系统，它是锅炉的关键组成部分。
汽水循环系统的主要原理是利用锅炉内的火焰将水加热，进而产生蒸汽，然后将蒸汽传导到液态水中，形成循环，以达到传热、传质的目的。
汽水循环系统包括注水系统、循环水系统和排水系统。
注水系统用于向锅炉补充新鲜水，防止锅炉水位下降而导致爆管等事故的发生。
循环水系统用于传递水蒸气和水，将热量传递出去，供其他系统使用。
排水系统则用于排除锅炉内部积水和杂质等有害物质。
二、汽水循环系统的优化设计优化汽水循环系统的设计和操作可以提高锅炉的效率，降低排放浓度，减少能源消耗和环境污染，延长锅炉的使用寿命。
1. 确保排水系统畅通排水系统的设计应该确保中空比和水头锐化度等指标满足要求，防止锅炉内部积存大量污水。
锅炉在正常运行中，会产生大量废水和杂质，如果排水系统不畅通，杂质便会在管路中积存，影响传热效果。
因此，排水系统的设计和施工需要严格按照标准执行。
2. 确保注水系统水质优质锅炉水质的好坏会直接影响其使用寿命和效率。
水质不好易生产水垢，反之水质好，就不易产生水垢，从而降低锅炉的维护费用和能耗消耗。
优质水水质应其含氧量、硬度、有机物等指标应该控制在一定范围内，水源稳定、清洁，保持注水系统和循环水系统的水质优质，才能保证生产能够正常运行。
3. 优化排放系统汽水循环系统的优化设计还应特别关注排放系统，排放系统应该能够高效地将废气、废水和固体废弃物排放出去，减少环境影响。
在排污的过程中，应该先考虑再排水，即优先使用污水资源，减少环境污染和资源浪费。
水循环的原理和应用示意图
水循环的原理和应用示意图概述水循环是指地球上水资源不断在大气、陆地和海洋之间进行循环的过程，它是维持地球上水资源平衡的重要机制。
本文将介绍水循环的原理和应用示意图，并通过列点方式详细阐述水循环的各个环节和应用领域。
水循环的原理1.蒸发：太阳能使地球水面上的水蒸发，形成水蒸气。
2.对流：水蒸气上升到大气中，由于不同地区的气温和气压差异，形成气流进行对流运动。
3.凝结：随着水蒸气上升到高空，遇冷遇压缩，形成云层。
4.降水：云层中的水蒸气凝结成雨滴，在重力作用下下落到地面，形成降水。
5.地表径流：地面上的降水通过河流、湖泊等水系回归到海洋。
6.渗漏和地下水：部分降水渗透到地下，形成地下水，并逐渐流入河流或直接进入海洋。
水循环的应用示意图1.农业利用：–农田灌溉：将地下水或河流水引入农田，提供水分供植物生长。
–水稻种植：利用农田灌溉，创造湿润环境，提供适宜的生长条件。
–农业排水：通过排水系统将农田中过剩的水排除，防止农作物水浸。
2.生活用水：–自来水供应：抽取地下水或河流水进行处理，提供具备安全卫生要求的自来水。
–污水处理：将生活用水经过处理设施的处理，使之符合排放标准。
–水资源管理：对城市供水进行调度和调控，确保水资源的平衡供应。
3.工业用水：–冷却：工业生产过程中，将水用来对冷却设备和工作场所进行降温。
–制造：一些工业生产过程需要水作为原材料或反应介质。
–污水处理：处理工业废水，减少对环境的污染。
4.能源开发：–水力发电：利用大坝拦截河流水，通过水流驱动涡轮机发电。
–潮汐能：利用海洋潮汐运动，通过装置将潮汐能转换成电能。
–温泉能：利用地热资源的热能，进行能源开发和利用。
5.生态保护：–湿地保护：维护湿地的生态系统，提供栖息地和保持生物多样性。
–水生生物保护：保护水中的鱼类和其他水生动物，维持水体生态平衡。
–河流湖泊治理：将污染的河流、湖泊进行治理和恢复，改善水生态环境。
结论水循环是地球上水资源循环利用的重要机制，涵盖了蒸发、对流、凝结、降水、地表径流、渗漏和地下水等环节。
凝汽式汽轮机火电厂的发电原理
凝汽式汽轮机火电厂的发电原理
凝汽式汽轮机火电厂的发电原理主要基于蒸汽的循环。
在汽轮机中排出的气体进入凝汽器中的冷端设备，使水从气态转变为液态，然后通过凝结水泵进入水泵，最后回到锅炉中。
锅炉中的水在煤粉燃烧产生的热量作用下变成水蒸气，第一次加热后进入高压缸。
为了提高热效率，水蒸气还会进行第二次加热，进入中压缸。
然后，这些蒸汽被用来推动汽轮发电机发电。
这个过程可以细分为以下几个步骤：
1. 燃烧：煤炭经过处理后变为煤灰，通过皮带输送至锅炉。
煤粉在锅炉中燃烧产生热量。
2. 加热：产生的热量用于加热锅炉中的水，使其变成水蒸气。
3. 蒸汽生成：水蒸气从锅炉进入高压缸，为了进一步提高热效率，水蒸气还会进入中压缸。
4. 发电：中压缸的蒸汽被用来推动汽轮发电机，从而产生电能。
5. 凝结：在汽轮机中排出的气体进入凝汽器，使水从气态变为液态，这个液态的水通过水泵输送到锅炉，完成蒸汽的循环。
以上就是凝汽式汽轮机火电厂的发电原理，它利用了蒸汽的循环和热能向电能的转化来实现发电。
蒸汽循环系统工作原理
蒸汽循环系统工作原理介绍蒸汽循环系统是一种常见的动力系统，主要应用于发电厂和工业生产过程中。
本文将详细介绍蒸汽循环系统的工作原理，包括各个组件的功能和相互作用。
二级标题1：蒸汽循环系统组件三级标题1：锅炉锅炉是蒸汽循环系统中最重要的组件之一，其主要功能是将燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽能量。
锅炉内部通过燃烧室将燃料燃烧，释放出高温高压烟气。
然后，这些烟气通过管道和加热面将热能传递给水。
水在受热的过程中转化为蒸汽，产生高温高压蒸汽。
三级标题2：汽轮机汽轮机是蒸汽循环系统的核心部件。
高温高压蒸汽通过管道进入汽轮机，驱动汽轮机转子高速旋转。
汽轮机的转子上安装了多个叶片，蒸汽的高速旋转带动叶片转动，产生机械能。
汽轮机的机械能输出可用于驱动发电机发电，或者直接用于工业生产中的其他动力需求。
三级标题3：凝汽器凝汽器是蒸汽循环系统中的热交换器，其主要功能是将汽轮机中排出的低温低压蒸汽冷凝成水。
凝汽器中的冷却水通过管道流动，在与蒸汽接触的过程中吸收蒸汽的热量，同时水蒸气被冷凝成液态水。
冷凝后的水通过泵送回锅炉，重新加热为蒸汽。
三级标题4：泵泵是蒸汽循环系统中的重要组件之一，其主要功能是提供循环中所需的水流动力。
泵将冷凝器排出的冷凝水抽回锅炉，同时将一部分水送往锅炉中加热。
通过泵的运行，循环系统中的水可以保持正常流动，实现蒸汽的循环。
二级标题2：蒸汽循环系统的工作原理三级标题1：循环过程蒸汽循环系统的工作原理是通过锅炉、汽轮机、凝汽器和泵等组件的相互配合完成的。
首先，锅炉将燃料的热能转化为高温高压蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机。
在汽轮机中，高速旋转的叶片带动轴，实现机械能的输出。
同时，由于汽轮机的工作会使蒸汽温度和压力下降，所以排出的蒸汽需要通过凝汽器冷凝成水。
凝汽器中的冷却水吸收蒸汽的热量，将其冷凝为液态水，并通过泵送回锅炉重新加热。
这样，循环系统中的水就可以不断循环，产生持续的蒸汽能量。
三级标题2：蒸汽循环系统的效率蒸汽循环系统的效率是衡量其性能的重要指标。
超临界布雷顿循环
超临界布雷顿循环超临界布雷顿循环是一种高效的发电技术，其利用高温高压的水蒸气驱动涡轮机发电。
该技术相较于传统的燃煤发电具有更高的效率和更低的污染排放，因此备受关注。
一、超临界布雷顿循环的基本原理超临界布雷顿循环是一种利用水作为工质的热力发电技术。
其基本原理是将水加热至超过临界点（374℃，22.1MPa），使其变为超临界状态，然后将其喷入涡轮机中驱动涡轮旋转，最终通过发电机将机械能转化为电能输出。
二、超临界布雷顿循环相较于传统燃煤发电的优势1. 更高的效率相较于传统燃煤发电，超临界布雷顿循环具有更高的效率。
这是因为在超临界状态下，水具有更大的比容和比焓，从而可以更充分地释放能量并驱动涡轮旋转。
2. 更低的污染排放传统燃煤发电过程中会产生大量的二氧化碳、氮氧化物和硫化物等有害气体，对环境造成严重污染。
而超临界布雷顿循环则可以通过优化燃烧过程和使用高效的脱硫、脱氮技术等手段，将污染排放降至最低。
3. 更加灵活传统燃煤发电需要在固定的温度和压力下进行，而超临界布雷顿循环则可以根据实际情况灵活调整温度和压力，以达到最佳发电效果。
三、超临界布雷顿循环的应用前景随着全球能源需求的不断增长和对环境保护要求的提高，超临界布雷顿循环作为一种高效、清洁的发电技术备受关注。
目前已经有多个国家在大规模应用该技术，如中国、美国、日本等。
四、超临界布雷顿循环面临的挑战1. 技术难度较大超临界布雷顿循环需要高温高压条件下工作，对设备和材料提出了较高要求。
因此其设计和制造难度较大，需要更加精密的技术和工艺。
2. 能源供应不稳定超临界布雷顿循环需要大量的热能供应，而能源供应不稳定可能会影响其正常运行。
因此需要建立完善的能源储备和调度系统，以确保其可靠性和稳定性。
五、结语超临界布雷顿循环是一种高效、清洁的发电技术，在未来的能源发展中具有广阔的应用前景。
尽管面临一些挑战和难题，但随着技术不断进步和完善，相信其将会在未来发电领域中扮演越来越重要的角色。
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水蒸气循环发电工作原理
水蒸气循环发电是一种常见的发电方式，其工作原理基于水蒸气的循环，通过热能转化为机械能，再转化为电能。
本文将详细介绍水蒸气循环发电的工作原理、主要组成部分以及能够提高效率的技术。
一、工作原理
水蒸气循环发电的工作原理基于热能转化为机械能的过程。
首先，液态水通过加热转化为水蒸气。
这一过程主要通过燃烧燃料，如煤或天然气，产生高温烟气，将水蒸气发生器中的水加热。
水蒸气发生器内的水逐渐升温，形成高压高温的水蒸气。
接下来，高压高温的水蒸气进入汽轮机中，通过推动汽轮机的叶片旋转，将水蒸气的热能转化为机械能。
汽轮机通过轴传动带动发电机组转动，进而产生电能。
同时，自汽轮机排出的低压水蒸气会进入凝汽器。
在凝汽器中，低压水蒸气通过与冷却介质接触，如冷水或空气，将其冷却成液态水。
液态水会被送回到水蒸气发生器中，重新加热形成水蒸气，循环往复。
二、主要组成部分
水蒸气循环发电系统包括以下几个主要组成部分：
1.锅炉：锅炉是水蒸气发生器，用于产生高温高压的水蒸气。
锅炉
中的燃料燃烧产生的烟气通过管道或烟道传递给水蒸气发生器，加热
其中的水。
2.汽轮机：汽轮机是将水蒸气的热能转化为机械能的关键部件。
汽
轮机通过叶片的旋转，利用水蒸气高速喷射的动能推动转子旋转，产
生动力。
3.发电机组：发电机组是将汽轮机产生的机械能转化为电能的装置。
汽轮机通过轴传动带动转经发电机转动，利用电磁感应原理将机械能
转换为电能。
4.凝汽器：凝汽器用于冷却排出汽轮机的低压水蒸气，将其转化为
液态水。
凝汽器利用冷却介质吸收水蒸气的热量，使其迅速冷却并凝
结成水。
5.辅助设备：水蒸气循环发电系统还包括其他辅助设备，如给水泵、通风设备、燃料供给系统等。
这些辅助设备保证整个发电系统的运行
和安全。
三、提高效率的技术
为了提高水蒸气循环发电系统的效率，可以采用以下技术：
1.再热和中间过热：在汽轮机中设置再热器和中间过热器，将高温
高压的水蒸气再次加热和过热。
这样可以提高汽轮机的蒸汽参数，增
加汽轮机的发电功率输出。
2.回热利用：利用锅炉和凝汽器之间的余热进行再次加热或回热。
这样可以提高锅炉的热效率，减少燃料消耗。
3.换热器优化：对锅炉和凝汽器中的换热器进行优化设计，提高换热效率和传热面积，减少能量损失。
4.超临界循环：采用超临界循环技术，在水蒸气发生器和汽轮机之间形成高温高压的超临界工质，提高发电系统的效率和能力。
通过采用这些技术，水蒸气循环发电系统的效率和功率输出可以得到显著提高，使得发电更加经济高效。
总结
水蒸气循环发电工作原理是将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，再转化为电能的过程。
该发电方式采用了锅炉、汽轮机、发电机组、凝汽器等主要组成部分，通过热能转换循环运行。
通过采用再热和中间过热、回热利用、换热器优化以及超临界循环等技术，可以进一步提高水蒸气循环发电系统的效率和功率输出。
水蒸气循环发电作为一种常见的发电方式，在全球范围内都广泛应用于电力产业，为人们的生活和经济发展提供了可靠的电力供应。