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电厂蒸汽动力为什么不采用卡诺循环?

首先,我们来谈一下工质。

现代大型火电厂的输出功率都很大,所需工质量也很大。而水蒸气是一种相对廉价的物品,而且无毒无害。这样使水蒸气很自然的成为火电厂运行中的理想工质。所谓卡诺循环,是由可逆定温吸热、可逆绝热膨胀、可逆定温放热、可逆绝热压缩四个过程组成。首先,我们从实际上来说,定温吸热很难实现,因为经绝热压缩的水很难达到对应压力下的饱和温度。其次,即使我们忽略水预热阶段的吸热(在工作压力不高的情况下相对汽化潜热不大)认为吸热为定温过程。我们知道,水蒸气的临界温度约为374度,常温一般为20度。由此计算可得,卡诺效率为47.4%,再加上实际的各项损失,将使火电厂的效率很低。另外,由于临界状态与膨胀后状态之间的焓降较小,使得在单位时间做出同样功需要更多的工质,这将加大化学制水的成本,增加设备投资(为保证工质的经济流速,必须加大管道管径等)。还有,吸热过后的饱和蒸气在汽轮机中做功,将会很快变成湿蒸汽,湿蒸汽中的小水滴会加速汽轮机叶片的腐蚀,还会造成小水滴阻塞气流通道,使气流不畅,产生强烈的震动,这是实际运行中绝对禁止的。在现场实际运行中,目前采用的是朗肯循环,其有效的解决了上述问题,由于朗肯循环中...首先,我们来谈一下工质。现代大型火电厂的输出功率都很大,所需工质量也很大。而水蒸气是一种相对廉价的物品,而且无毒无害。这样使水蒸气很自然的成为火电厂运行中的理想工质。所谓卡诺循环,是由可逆定温吸热、可逆绝热膨胀、可逆定温放热、可逆绝热压缩四个过程组成。首先,我们从实际上来说,定温吸热很难实现,因为经绝热压缩的水很难达到对应压力下的饱和温度。其次,即使我们忽略水预热阶段的吸热(在工作压力不高的情况下相对汽化潜热不大)认为吸热为定温过程。我们知道,水蒸气的临界温度约为374度,常温一般为20度。由此计算可得,卡诺效率为47.4%,再加上实际的各项损失,将使火电厂的效率很低。另外,由于临界状态与膨胀后状态之间的焓降较小,使得在单位时间做出同样功需要更多的工质,这将加大化学制水的成本,增加设备投资(为保证工质的经济流速,必须加大管道管径等)。还有,吸热过后的饱和蒸气在汽轮机中做功,将会很快变成湿蒸汽,湿蒸汽中的小水滴会加速汽轮机叶片的腐蚀,还会造成小水滴阻塞气流通道,使气流不畅,产生强烈的震动,这是实际运行中绝对禁止的。在现场实际运行中,目前采用的是朗肯循环,其有效的解决了上述问题,由于朗肯循环中的工质为过热蒸气,提高了吸热温度使循环效率得到大幅提高;其次,由于焓降增加减少了设备投资;足够的过热度,使汽轮机带水现象不复存在。如今,随着高参数、大容量机组的不断出现,我国的电力市场将迎来新的春天。

匿名回答于2023-10-12 18:38:31


大多数核潜艇都使用饱和蒸汽,而不使用过热蒸汽。是因为压水堆的蒸汽发生器的结构所致。目前,各国核舰船、核电站压水堆动力装置中采用的蒸汽发生器大多是自然循环蒸汽发生器,蒸汽发生器运行时源源不断地补充“凉水”,始终保持有半锅水,这种结构比较安全,在蒸发器的给水中断时有缓冲的余地,不容易“烧干锅”,也不会立即对核反应堆造成威胁,所以有利于运行控制和事故处理,但是含水分较多,对蒸汽轮机的叶片会造成损伤;还有一种直流式蒸汽发生器可以生产出高温高压的过热蒸汽,热耗率低、装置效率高(可达40%左右),但是容器内水容量小,给水由一端进入后一次通过受热面,被加热为过热蒸汽,从另一端出去。

这种蒸汽发生器的最大问题是蓄热能力小、参数变化快不容易控制、传热管容易腐蚀、安全性较差等,所以在核潜艇这样对安全要求很高的地方用得很少。

二是一回路提供的热量有限,不能把二回路水加热到过热蒸汽。理论上一回路水(管子里的水)温度越高越好,但是提高一回路水温必须相应提高一回路的压力,压力过高可能会超出一回路设备、管路的承受能力,所以一回路的水温不能很高。

核潜艇上的核动力装置由于使用饱和蒸汽,所以热效率不到20% 。

核潜艇上也不是直接用饱和蒸汽来推动蒸汽轮机的,饱和蒸汽的品质必须进一步提高。由于在自然循环式蒸汽发生器里产生的饱和蒸汽含水分较多,不能直接用于汽轮机做功,必须经过脱水处理。

即在蒸汽发生器里布置多级汽水分离器和干燥器,汽水混合物经过几次汽水分离和干燥,最后使蒸汽干度达到99。5%以上。另外所有的蒸汽管子都被包上了厚厚的绝热“外衣”,最大限度地减少蒸汽热量散发,所以不用担心水滴对汽轮机叶片的损伤。

匿名回答于2023-09-11 05:15:47


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