按焓熵图构建无凝结热力循环

按焓熵图构建无冷源无凝结的热力循环

按焓熵图构建无冷源无凝结的热力循环

个人认为，构建循环首先应注意的是：

1.按照能量守恒，只要热力循环没有其他大的损失存在，影响热效率的为传热损失和摩擦损失，所有的损失都应小于冷源损失。

2.如蒸汽循环没有冷源损失，在热力循环中即使因压缩存在湿蒸汽，即使部分凝结，只要蒸汽和水流入下一级，也不会造成热量损失。

3.压缩行程中，液压缸或水压缸做功为克服气压阻力做功，可以用积分的方式进行估算。 4.压缩装置耗用材料较多，但没有凝结，省去了凝汽器、给水泵、水塔、循环水等设备。

一、加热压缩行程构建：

第一级

1. 压缩装置可以采用活塞形式，采用内径1.2米，10米长的钢管，分为10段，各段加工成活塞，由端部进行驱动。每段活塞为1米，端部驱动往复一次可吸入、排出20立方蒸汽，按蒸汽循环终态压力0.3Mpa，温度150℃，其比容为0.6340323 m3/kg，每立方为蒸汽为1.57kg，每个行程即为31.5kg。

2. 1个小时3600s，按10s一个压缩行程，一小时可完成360个行程， 一根压缩装置可以压缩11t，按1000t蒸汽量计算，需要100根压缩装置。 100根压缩装置连接于排汽室和第一级集汽联箱。 3. 可以设定第一级集汽联箱的压力为1MPa，200℃，其比容为V = 0.206 m^3/kg，每立方为蒸汽为4.854kg。

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第二级

4. 压缩装置可以采用活塞形式，采用内径1.2米，5米长的钢管，分为5段，各段加工成活塞，由端部进行驱动。每段活塞为1米，端部驱动往复一次可吸入、排出10立方蒸汽，按蒸汽1MPa，200℃，其比容为V = 0.206 m^3/kg，每立方为蒸汽为4.854kg。每个行程即为48.5kg。 5. 1个小时3600s，按10s一个压缩行程，一小时可完成360个行程， 一根压缩装置可以压缩17.5t，按1000t蒸汽量计算，需要60根压缩装置。 60根压缩装置连接于第一级集汽联箱和第二级集汽联箱。

6. 可以设定第二级集汽联箱的压力为3MPa，300℃，其比容为V = 0.0811753 m^3/kg，每立方为蒸汽为12.34kg。 第三级

7. 压缩装置可以采用活塞形式，采用内径1.2米，5米长的钢管，分为5段，各段加工成活塞，由端部进行驱动。每段活塞为1米，端部驱动往复一次可吸入、排出10立方蒸汽，按蒸汽3MPa，300℃，其比容为V = 0.0811753 m^3/kg，每立方为蒸汽为12.34kg。每个行程即为123.4kg。 8. 1个小时3600s，按10s一个压缩行程，一小时可完成360个行程， 一根压缩装置可以压缩44.4t，按1000t蒸汽量计算，需要22根压缩装置。 22根压缩装置连接于第二级集汽联箱和第三级集汽联箱。

9. 可以设定第三级集汽联箱的压力为6MPa，300℃，其比容为V =0.0361911 m^3/kg，每立方为蒸汽为27.6kg。 第四级

10. 压缩装置可以采用活塞形式，采用内径1.2米，2米长的钢管，分为2段，各段加工成活塞，由端部进行驱动。每段活塞为1米，端部驱动往复一次可吸入、排出4立方蒸汽，按蒸汽6MPa，300℃，其比容为V =0.0361911 m^3/kg，每立方为蒸汽为27.6kg。每个行程即为110.5kg。 11. 1个小时3600s，按10s一个压缩行程，一小时可完成360个行程， 一根压缩装置可以压缩39.779t，按1000t蒸汽量计算，需要25根压缩装置。 22根压缩装置连接于第三级集汽联箱和第四级集汽联箱。

12. 可以设定第四级集汽联箱的压力为12MPa，350℃，其比容为V =0.0172227m^3/kg，每立方为蒸汽为58.82kg。 第五级

13. 压缩装置可以采用活塞形式，采用内径1.2米，1米长的活塞缸，分为2段，各段加工成活塞，由端部进行驱动。每段活塞为1米，端部驱动往复一次可吸入、排出2立方蒸汽，按蒸汽12MPa，350℃，其比容为V =0.0172227m^3/kg，每立方为蒸汽为58.82kg。每个行程即为117.6kg。

14. 1个小时3600s，按10s一个压缩行程，一小时可完成360个行程， 一根压缩装置可以压缩42.35t，按1000t蒸汽量计算，需要25根压缩装置。 22根压缩装置连接于第五级集汽联箱和第过热器。

15. 可以设定第五级集汽联箱的压力为15MPa，350℃，其比容为V = 0.0114m^3/kg，每立方为蒸汽为87.7kg。第五级排入过热器，开始加热流程。

二、加热流程构建：

1.由第五级排出的蒸汽进入锅炉过热器进行定容加热，将温度加热至600℃，可获得30MPa的压力，为了得到高压蒸汽，需将温度加热至更高，如加热至700℃，可获得35.3MPa的压力。

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2.为了连续供应蒸汽，过热器设置多组，轮换进行操作，保证高压、中压、低压集汽联箱获得稳定的蒸汽流量，并供给汽轮机。

3.过热器首先将高压蒸汽排放至高压集汽联箱，在压力降低至30MPa时关闭阀门，在联箱形成30MPa，700℃的过热蒸汽，通过加入减温水，最终成为30MPa，600℃过热蒸汽供给汽轮机高压缸。

4.过热器在高压蒸汽排放后，蒸汽参数30MPa，700℃，打开阀门向中压集汽联箱供汽，压力降低至5MPa后关闭阀门，通过加入减温水，最终成为5MPa，600℃过热蒸汽供给汽轮机中压缸。

5.过热器在中压蒸汽排放后，蒸汽参数5MPa，700℃，打开阀门向低压集汽联箱供汽，压力降低至0.8MPa后关闭阀门，通过加入减温水，最终成为0.8MPa，600℃过热蒸汽供给汽轮机低压缸。

三、汽轮机流程构建：

1.多个过热器反复运作，在高压集汽联箱中形成连续的高压蒸汽供给汽轮机高压缸做功，汽轮机高压缸排汽为5MPa，进入锅炉再热流程进行加热，加热至600℃，进入中压集汽联箱。 2.中压集汽联箱中的蒸汽进入汽轮机中压缸做功，中压缸排汽降低至0.8MPa，再次进入锅炉进行再热，最后低压蒸汽进入低压集汽联箱，低压集汽联箱加入减温水，降低至低压缸所需温度。

3.低压集汽联箱中的蒸汽进入汽轮机低压缸做功，低压缸排汽降低至0.3MPa，温度降低至150℃。

4.低压缸排汽0.8MPa，600℃的过热蒸汽进入排汽收集室，排汽室与100套压缩装置相连，压缩装置不断吸入排出蒸汽，重新开始第一步的加热压缩行程。

四、压缩动力来源

1.加热压缩需要采用液压缸作为动力，由于液压缸较多，需要较大的流量，该动力可以由常规的高压给水泵供给，给水泵压力可以达到15MPa以上，给水泵压力和流量按不同液压缸的需求进行配置。

如第一级采用10段活塞，0.3MPa压力，同等液压缸径的条件下，需要3MPa以上的压力即可满足要求，压力越高，动作越快。

活塞压缩装置示意图：

左端第一节为液压动力控制部分，其余为压缩室，用止回阀和电磁阀完成控制。

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