蒸汽轮机透平模拟的热力学方法选择

补充一下，刚才又用hysys简单计算了一下，如果一定等熵膨胀到0.05bar，那么近似的温度为32.9度，但不是气态，而是气态占77%mol的气液混合物 。

检查了一下，结果和你的图表完全一致 （图表结果大约76.2%）。

[ 本帖最后由 csldg 于 2008-8-6 17:02 编辑 ]

原帖由 csldg 于 2008-8-6 16:59 发表
补充一下，刚才又用hysys简单计算了一下，如果一定等熵膨胀到0.05bar，那么近似的温度为32.9度，但不是气态，而是气态占77%mol的气液混合物 。

检查了一下，结果和你的图表完全一致 （图表结果大约76.2%）。

确实是这样，若光看不同压力下饱和蒸汽是熵增，但是本身是个膨胀机，这样出来必然是个等熵过程，按照熵焓图，点落到了湿蒸汽区，有凝液析出，其干度差不多就是您说的那个数。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-8-6 20:13 编辑 ]

用aspen算了下，物性方法选择streamnbs。出口是1.2MPa时，温度算得是265度；出口是5kpa时，温度和各位是一样，但是气相分率确是0.93。不知道是什么原因？
用PROII 算得结果则没有什么问题。

[ 本帖最后由 xixi 于 2008-8-6 23:06 编辑 ]

你算的温度为265度因为你没有在isentropy中填1， 软件默认为0.72。
但很怪，你出口压力设为0.05bar 能算出结果吗？我的结果一直出错。我猜原因是aspen plus只能默认出口为气相，但如果只能为气相，则不可能等熵甚至等熵效率0.72。因此软件结果出错。

原帖由 csldg 于 2008-8-6 23:34 发表
你算的温度为265度因为你没有在isentropy中填1， 软件默认为0.72。
但很怪，你出口压力设为0.05bar 能算出结果吗？我的结果一直出错。我猜原因是aspen plus只能默认出口为气相，但如果只能为气相，则不可能等熵甚至 ...

大哥/大姐:

在COMPRESSOR的CONVERGENCE的选项中, 有VALID-PHASE项, 默认是VAPOR-ONLY, 但对蒸汽, 您务必改成VAPOR-LIQUID.

对不凝气为主, 如烟气/尾气或空气, 默认的VAPOR-ONLY没问题了,因为不会液化. 对蒸汽, 如果过热度很高, 或压降较低,或效率很低,膨胀线没碰到饱和线, 那问题不大.

但如果入口蒸汽本身就是饱和的, 或压降过大碰到饱和线, 那您的计算在原则上就犯大错了, 您是如何也"校正"不过来的.

例如对饱和汽来讲, 出口的湿含量直接与效率挂钩: 因为出口压力一定,则饱和温度一定, 但效率越高,则作功越多,湿含量越高(当然极限为等熵膨胀), 此时从温度是看不出效率的(全气相时可以反映效率状况).

[ 本帖最后由 lejeune 于 2008-8-7 11:02 编辑 ]

多谢20楼指点，我到忘了去检查一下相态的有效性。

顺便也说说hysys和A+吧。

做简单流程的模拟，hysys还是要比A+方便很多。好比这个问题，在hysys中，你不用人为的预先去判断出口的状态，软件不论是气态还是混合态，都能给出正确的结果。

而A+，如果我事先不做简单判断，知道可能是气液混合太，根本联想不到出错是在相态上。即便已经判断出可能是相态的问题，也有可能不知道去调整convergency中的参数。

比起hysys，A+他的人机界面的确不好，非要有大量的经验不可。

[ 本帖最后由 csldg 于 2008-8-7 14:18 编辑 ]

不了解这方面的技术，想请教一下：
现在的膨胀机可以回收蒸汽的潜热吗？也就是说，出口状态可以含液态，甚至可以全凝吗？

原帖由 csldg 于 2008-8-7 14:27 发表
不了解这方面的技术，想请教一下：
现在的膨胀机可以回收蒸汽的潜热吗？也就是说，出口状态可以含液态，甚至可以全凝吗？

现在强调节能减排, 装置回收的副产蒸汽, 低压饱和的多.

用它来带透平, 出口一定是汽液两相的, 但全凝不可能,那是出口表面冷凝汽的功能,以便回收凝液.

最大的麻烦出现在透平机, 一般的透平是禁止带液的, 否则不好处理.

所以针对低压饱和蒸气的透平,最后几级叶轮是特殊的扭叶式(机械术语,我也不明白),而且边缘和表面都有特殊处理,就是为对付不可避免的液滴和提高效率, 而且条件变化较大时要重新核算设计,完全定型很难,因为汽液两相的流态是很难简单预测的.

当然如此一来, 这样的透平造价比一般的发电用汽轮机高多了. 当然您也可选一台近似的通用汽轮机使用,但效率就可能差20-30个百分点了.

原帖由 csldg 于 2008-8-7 14:27 发表
不了解这方面的技术，想请教一下：
现在的膨胀机可以回收蒸汽的潜热吗？也就是说，出口状态可以含液态，甚至可以全凝吗？

全凝是不可能的，汽轮机也无法在凝液很多的情况下操作，所以一般电厂汽轮机背压后的乏汽必须保证一定的干度。至于回收潜热，那些热电联产的电厂考虑了这个问题。其方法就是，蒸汽经过绝热膨胀后，压力下降到一定压力，而不是负压。一般0.3MPa的饱和蒸汽温度差不多就在130多度，这部分饱和蒸汽作为某些单元操作或者生活设施的热源，这样回收其中潜热，之后凝液继续在电厂内循环。当然这是以减少发电量作为代价的，经济性需要两方面平衡。纯火电厂里面，背压后压力非常低，饱和蒸汽温度32，3度，然后由于这些蒸汽还得冷凝为液体后才能用泵增压，所以大量潜热消耗在这个冷凝过程中，但是这个热的品味又太低，无法使用，只有散发到环境中去了。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-8-7 16:37 编辑 ]

其实 我想弄明白的是，冷凝的潜能是否被膨胀机转化为功了？还是说蒸汽只是冷凝，而潜能只是以热的形势散发掉或者回收掉，并没有被转化为功输出。

我们知道，蒸汽的潜热是远远大于显热的，如果膨胀机能够把这部分潜能回收转化为功，其效率应该是很高很高的。

另外，如果这部分潜能真的能被汽轮机回收，那回收的机理到底是什么？推动汽轮机转动的是进出口压差，由力推动。而潜热是属于蒸汽的内能，从气态变为液态的过程，温度和压力都是不变的，那么汽轮机的推动力何来？唯一的变化是体积大大缩小，我还真是想不明白汽轮机通过什么样的机理把此部分的能量转化为功的？

按理说这些蒸汽潜能是无法在气轮机内转化为功的，气轮机主要是以为高压蒸汽减压绝热膨胀对外作功，而蒸汽冷凝过程无法使体积膨胀，反而还缩小体积，显然无法对外作功。所以，朗肯循环最大的热机效率也就40%左右，要不就违反热力学第二定律了。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-8-7 19:06 编辑 ]

那么你还认为电厂汽轮机是一个等熵绝热的过程吗？
蒸汽冷凝，但又没有转化为功，则必定通过环境交换出去，此过程非绝热等熵了。

如果等熵效率为72%，0.05bar 的情况下，出口气相分率0.93。
另，汽轮机的功率也就不是软件算出来的出入口焓差了。

感谢！我在算5kpa时，正如lejeune所言是改为VAPOR-LIQUID的，所以可以算出结果。但是没考虑到默认值的问题导致气相含量不对。

呵呵，你的结果有可能是对的。等熵效率为1的过程实际中肯定不存在。一般膨胀机的效率是多少？我不知道，也许软件默认的72%最常见吧。

原帖由 csldg 于 2008-8-7 20:48 发表
那么你还认为电厂汽轮机是一个等熵绝热的过程吗？
蒸汽冷凝，但又没有转化为功，则必定通过环境交换出去，此过程非绝热等熵了。

如果等熵效率为72%，0.05bar 的情况下，出口气相分率0.93。
另，汽轮机的功率也就 ...

中间过程我想比较复杂,是不是可以这样来解释。部分冷凝的潜热，用于了增加蒸汽的焓值，可增加蒸汽压力，然后又可以作功？但无法全部转换？但是如你说，难道正好就是冷凝的潜热作为热损失传出去了？说晕了，请懂行的人出来说说清楚。 。另外，我这里是模拟理想的朗肯循环，自然就假设了膨胀机的绝热效率为100%，所以就按等熵算了，当然实际生产过程肯定是熵增了，但是即使绝热效率为100%还是有凝液析出，那总还得是要解释这部分潜热转化到功的过程嘛，晕了。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-8-7 23:02 编辑 ]