總復(fù)習(xí)PPT火電廠

熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)實質(zhì)：一切自發(fā)過程都是有方向性和不可逆性。自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的。結(jié)論:無論有多少種不同的說法，它們都反映了客觀事物的一個共同本質(zhì)，即自然界的一切自發(fā)過程有方向性。能量是有品質(zhì)高低之分的。如：機械能的品質(zhì)高于熱能；高溫?zé)崮艿钠焚|(zhì)高于低溫?zé)崮堋?、卡諾循環(huán)的熱效率1-2可逆定溫吸熱過程;

q1

=T1(s2-s1)2-3可逆絕熱膨脹過程，對外作功;3-4可逆定溫放熱過程，

q2=T2(s2-s1)4-1可逆絕熱壓縮過程，對內(nèi)作功;火電力生產(chǎn)流程及郎肯循環(huán)的應(yīng)用3-2水蒸汽的定壓產(chǎn)生過程五個狀態(tài):未飽和水a(chǎn)飽和水b濕飽和水蒸汽m干飽和水蒸汽d過熱水蒸汽e。三個階段：

預(yù)熱階段a-b：t0未飽和水→ts飽和水。t↑，v↑。汽化階段b-d：ts飽和水→ts干飽和水蒸汽。v↑，t和p均不變。其間為汽液混合的濕飽和蒸汽。過熱階段d-e：ts干飽和水蒸汽→t過熱水蒸汽。t↑，v↑。二、水蒸汽的p-v與T-s圖二線（均為飽和曲線）下界線（飽和水線）CM上界線（干飽和蒸汽線）CN三個區(qū)域:液態(tài)區(qū)(下界線左側(cè))、濕蒸汽區(qū)(飽和曲線內(nèi))、汽態(tài)區(qū)(上界線右側(cè))。一點:臨界點c:上、下界線的交點.圖將各種壓力下水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程線集中表示在p-v圖和T-s圖上而得到。sT小結(jié)水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程在p-v圖和T-s圖上所表現(xiàn)出的相變規(guī)律可歸納為:

一點(臨界點)、

二線(飽和水線、干飽和蒸汽線)、

三區(qū)(未飽和水區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū))

五態(tài)(未飽和水狀態(tài)、飽和水狀態(tài)、濕蒸汽狀態(tài)、干蒸汽狀態(tài)、過熱蒸汽狀態(tài))火電力生產(chǎn)流程及郎肯循環(huán)的應(yīng)用3-4水蒸汽的基本熱力過程分析目的：確定初態(tài)和終態(tài)參數(shù)確定過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，包括w、q以及Δu和Δh等。分析步驟：由初態(tài)參數(shù)查圖表得初態(tài)的其它參數(shù)；由過程特點和初態(tài)參數(shù)在圖表中查終態(tài)參數(shù)；由初終參數(shù)和熱力學(xué)定律計算w、q等。注意理想氣體過程的區(qū)別第一定律與第二定律表達式均成立理想氣體特有的性質(zhì)和表達式不能用可逆蒸汽動力循環(huán)中的過程鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器過熱器定壓過程等熵過程1.熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）heatconduction定義和特征定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現(xiàn)象。物質(zhì)的屬性：可以在固體、液體、氣體中發(fā)生導(dǎo)熱的特點必須有溫差物體直接接觸依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量不發(fā)生宏觀的相對位移

——純導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實的固體中2.熱對流(convection)與對流換熱定義：流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。流體中有溫差—

熱對流必然同時伴隨著熱傳導(dǎo)，自然界不存在單一的熱對流對流換熱：流體與溫度不同的固體壁間接觸時的熱量交換過程Convectionheattransfer對流換熱的特點對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式，是導(dǎo)熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；必須有溫差分類對流換熱按照不同的原因可分為多種類型

是否相變，分為：有相變的對流換熱和無相變的對流換熱流動原因，分為：強迫對流換熱和自然對流換熱。流動狀態(tài)，分為：層流和紊流。定義——物體通過電磁波來傳遞熱量的方式。

物體的溫度越高、輻射能力越強；若物體的種

類不同、表面狀況不同，其輻射能力不同輻射換熱：物體間靠熱輻射進行的熱量傳遞

Radiationheattransfer3.熱輻射（Thermalradiation）輻射換熱的特點

不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在真空中就可以傳遞能量

無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量;總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫

輻射過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換：物體內(nèi)能——電池波能——物體內(nèi)能一、熱傳導(dǎo)基本公式:依靠微觀粒子的熱運動物體之間不發(fā)生宏觀相對位移

導(dǎo)熱特點:第一節(jié)熱量傳遞的基本方式熱量傳遞的基本理論λ:熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))的單位:W/(m.K)二、熱對流基本公式：(牛頓冷卻公式)

(1)流體有宏觀運動；

(2)對流與導(dǎo)熱相結(jié)合。對流特點：h的單位:W/(m2.K)三、熱輻射輻射換熱基本特點:基本公式：1、輻射換熱可以不借助任何介質(zhì)；2、存在能量的轉(zhuǎn)換。σ=5.67×10-8W/(m2.K4)T1T2第二節(jié)導(dǎo)熱的基本定律一、導(dǎo)熱的基本定律（一）、溫度場和溫度梯度某一瞬時，物體內(nèi)部各點的溫度分布稱為溫度場。各點溫度不隨時間變動的溫度場稱為穩(wěn)態(tài)場。

如左圖所示的不同等溫面間的溫度梯度為：nDnAdqttD+tttD-（二）、傅立葉定律的表達式——導(dǎo)熱基本定律（1）傅立葉定理是實驗定律,是普遍適用的；（2）“－”（負(fù)號）的意義:熱量傳遞指向溫度降低的方向。注意：（三）、熱導(dǎo)率單位溫度梯度下物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱流密度。

熱導(dǎo)率是物性參數(shù)，與物體的種類及熱力狀態(tài)有關(guān)，即取決于物質(zhì)的溫度和壓力。注意：物理意義：導(dǎo)熱系數(shù)對溫度的依變關(guān)系w1tw2txodxdxt

單層平壁的導(dǎo)熱第三節(jié)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的計算t=f(x)（一）、通過無限大平壁的導(dǎo)熱（a）、單層平壁導(dǎo)熱qw1tw2t

熱阻網(wǎng)絡(luò)圖ld/（b）、多層平壁導(dǎo)熱例題1：用平底鍋燒開水，與水相接觸的鍋底溫度為111℃，熱流密度為42400W/m2。使用一段時間后，鍋底結(jié)了一層平均厚度為3mm的水垢。假設(shè)此時與水相接觸的水垢表面溫度及熱流密度分別等于原來的值，試計算水后與金屬鍋底接觸面的溫度。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)取為1W/(mK)。例題2：有一鍋爐爐墻由三層組成，內(nèi)層是厚δ1=230mm的耐火磚，導(dǎo)熱系數(shù)λ1=1.10W/(mK)；外層是δ3=240mm的紅磚層，導(dǎo)熱系數(shù)λ3=0.58W/(mK)；兩層中間填以δ2=50mm的水泥珍珠巖制品保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)λ2=0.072W/(mK)。已知爐墻內(nèi)、外兩表面溫度tw1=500℃、tw2=50℃，試求通過爐墻的導(dǎo)熱熱流密度及紅磚層的最高溫度。

（二）、通過無限長圓筒壁的導(dǎo)熱（a）、單層圓筒壁導(dǎo)熱（b）、多層圓筒壁導(dǎo)熱（三）、通過等截面直肋的導(dǎo)熱

工程上經(jīng)常采用肋片（又叫翅片）來強化換熱。所謂肋片，是指依附于基礎(chǔ)表面上的擴展表面。概述：針肋直肋環(huán)肋大套片

一

對流換熱概述（一）牛頓冷卻公式第四節(jié)對流換熱

（二）影響對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素

21、流體的起因

強制對流：流體在機械力或其他壓差作用下產(chǎn)生的流動；自然對流：流體在浮升力作用下產(chǎn)生的流動。2、流動的形態(tài)層流還是紊流掠過平壁時流動邊界層的形成和發(fā)展3、流體有無相變4、換熱面的幾何狀況5、流體的熱物理性質(zhì)

總之氣--液相變(氣化)液--氣相變(冷凝)（三）流動邊界層和熱邊界層1、流動邊界層：靠近壁面流速急劇變化的薄層。

2、熱邊界層：靠近壁面溫度急劇變化的薄層。掠過平壁時流動邊界層的形成和發(fā)展對流換熱量計算導(dǎo)熱對流邊界層溫度場是關(guān)鍵第五節(jié)

輻射換熱

一、輻射換熱的基本概念熱輻射：由于熱原因而產(chǎn)生的電磁波輻射。

輻射換熱：

物體間相互輻射和吸收的總效果。

μm吸收比α、反射比ρ和穿透比τ:固體、液體

氣體（絕對）黑體α＝1的物體。（絕對白體；絕對透明體

）

二、熱輻射定律

（一）、

斯忒藩-玻耳茲曼定律（四次方定律）

輻射力E單位時間單位面積物體表面向其上半球空間所有方向發(fā)射的全部波長的輻射能的總值。

斯忒藩-玻耳茲曼定律(黑體輻射力)實際物體的發(fā)射率(黑度)（二）

基爾霍夫定律黑體實際物體對于表面2灰體:光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體.灰體：

三、黑體間的輻射換熱——角系數(shù)

（一）黑體表面間的輻射換熱角系數(shù)X1，2表面1發(fā)出的輻射能落在表面2上的百分比。

黑體表面間的輻射換熱量：

空間熱阻：

（二）、角系數(shù)的特征

1、角系數(shù)的相對性2、角系數(shù)的完整性

3、角系數(shù)的分解性（可加性）

（三）角系數(shù)的確定簡單特殊物體表面間的角系數(shù)

1、兩塊很接近的大平行平板：

2、一非凹表面被另一凹表面所包圍

爐膛：燃料燃燒的場所爐膛燃燒設(shè)備=燃燒器＋爐膛爐膛的作用：保證燃料的完全燃燒合理組織爐內(nèi)的熱交換

布置合適的受熱面

保證爐膛一定的出口溫度

（不結(jié)渣、安全工作）

對爐膛設(shè)計的要求：合理布置燃燒器，使燃料迅速燃燒有足夠的容積和高度結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量少

燃燒器的作用

（1）向爐膛提供燃料和空氣；

（2）使燃料迅速、穩(wěn)定地著火、燃燒。燃燒器的分類：（按射流形式）（1）直流燃燒器（2）旋流燃燒器煤粉燃燒器三、影響煤粉著火的主要因素1、燃料性質(zhì)（揮發(fā)分、水分、灰分、細(xì)度）2、散熱條件（尤其是燃燒器區(qū)域）3、一次風(fēng)溫（著火熱）4、一次風(fēng)量、風(fēng)速（著火熱、卷吸能力）5、運行負(fù)荷（溫度）6、燃燒器形式、整體布置（卷吸能力、煙溫、著火熱）鍋爐受熱面省煤器（加熱未飽和段水的受熱面）水冷壁（實現(xiàn)飽和段加熱的受熱面）過熱器（實現(xiàn)過熱段加熱的受熱面）再熱器（實現(xiàn)再熱后加熱的受熱面）空氣預(yù)熱器（實現(xiàn)空氣加熱的受熱面）鍋爐汽水系統(tǒng)給水系統(tǒng)（給水泵出口至省煤器）過熱器系統(tǒng)（省煤器至過熱器出口）再熱器系統(tǒng)（再熱器冷端至再熱器熱端）鍋爐輔助設(shè)備及系統(tǒng)

鍋爐煙氣系統(tǒng)

熱空氣與煤粉混合進入鍋爐燃燒產(chǎn)生熱煙氣→水冷壁（爐膛）→過熱器（水平煙道）→再熱器（水平煙道）→省煤器（豎井煙道）→空氣預(yù)熱器（豎井煙道）→除塵器（爐外）→脫硫脫硝（爐外）→引風(fēng)機→煙囪鍋爐空氣系統(tǒng)

冷空氣→送風(fēng)機→空氣預(yù)熱器（豎井煙道）→熱空氣（400℃）

部分送入制粉系統(tǒng)，部分與煤粉混合送入鍋爐燃燒鍋爐制粉系統(tǒng)及設(shè)備

將煤制成煤粉的原因煤種適應(yīng)性廣；著火容易，傳熱效率高；

減少Q(mào)4；

燃煤量調(diào)整方便；

單機效率提高。磨煤機按轉(zhuǎn)速分類

低速（15~25r/min）中速（25~100r/min）高速（400~1000r/min）工作原理撞擊、壓碎、研磨制粉系統(tǒng)作用：向鍋爐連續(xù)提供合格的煤粉。分類：1、中間儲倉式：磨制的煤粉首先進入煤粉倉，然后根據(jù)需要量送往爐膛。2、直吹式磨制的煤粉直接送往向爐膛。

直吹式與中間儲倉式制粉系統(tǒng)的比較比較內(nèi)容中間儲倉式直吹式系統(tǒng)組成復(fù)雜簡單投資費用大小占用空間大小運行經(jīng)濟性較差較好鍋爐運行可靠性較好較差鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)慣性小慣性大鍋爐除灰、除渣系統(tǒng)除灰：靜電除塵。除渣：機械式刮板撈渣機。鍋爐脫硫設(shè)備及系統(tǒng)燃燒前脫硫：物理方法（洗煤）+化學(xué)方法。爐內(nèi)脫硫：煙氣脫硫（石灰石）一、汽輪機簡介旋轉(zhuǎn)式動力機械原動機熱力循環(huán)系統(tǒng)汽輪機是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)機械。英文：Turbine，譯名透平二、汽輪機分類

工作原理：沖動式（動葉中蒸汽不膨脹做功）、

反動式（動葉中蒸汽膨脹做功）熱力特性：凝汽式、背壓式、抽汽式、抽背式、多壓式（級間進汽）主汽壓力：低壓、中壓、高壓、超高壓（12~14MPa）、亞臨界（16~18）、超臨界（>22.1）還有其它多種分類方式

三、汽輪機型號

（型式）（額定功率）—（蒸汽參數(shù)）—（設(shè)計序號）例如：CC330-16.7/1.5/0.5N200-12.7/535/535

N300-16.7/538/538N600-24.2/566/566N1000-26.25/600/600CLN1000-25.0/600/600主要生產(chǎn)商美國通用（GE）德國西門子西屋法國阿爾斯通瑞士BBC日本日立、東芝、三菱中國哈汽、上汽、東汽汽輪機本體設(shè)備概述

1.1級的基本結(jié)構(gòu)1、級（1）定義：級是由噴嘴葉柵（或靜葉柵）和它相配合的動葉柵所組成；汽輪機作功的基本單元。蒸汽熱能噴嘴（靜葉柵）↓蒸汽動能動葉柵↓機械能·應(yīng)用單個級單級汽輪機多個級串聯(lián)多級汽輪機（2）級的基本做功原理①沖動作用原理蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功，不涉及蒸汽在動葉通道中的膨脹。②反動作用原理汽流在動葉通道中繼續(xù)膨脹加速，則在汽流離開動葉時，施加給動葉一個與汽流運動方向相反的作用力，即反動力（又稱反擊力）。65蒸汽在級內(nèi)的流動級的定義：汽輪機的基本作功單元級的組成：動葉柵+靜葉柵級的功能：熱能→動能→機械能66級內(nèi)損失和級效率級內(nèi)損失

因蒸汽流動和膨脹作功過程，引起理想比焓降不能轉(zhuǎn)變成機械功的那部分熱能，稱為內(nèi)部損失。外部損失

其余的能量損失稱為外部損失，例如汽機軸承的摩擦損失。如果將在汽輪機內(nèi)膨脹的比焓降扣除級內(nèi)損失，就能得到級的相對內(nèi)效率，簡稱級效率。級內(nèi)損失1、葉型損失（噴嘴損失、動葉損失）、2、葉高損失(端部損失)3、余速損失4、扇形損失5、部分進汽損失6、摩擦損失7、漏氣損失8、濕汽損失4、凝結(jié)水系統(tǒng)凝汽設(shè)備主要任務(wù)在汽輪機的排汽口建立并維持規(guī)定的真空；將汽輪機排出的乏汽凝結(jié)成潔凈的凝結(jié)水，并回收工質(zhì)。凝汽器本體結(jié)構(gòu)大型表面式相變換熱器主要流程乏汽→凝結(jié)水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)抽真空系統(tǒng)凝汽式發(fā)電廠熱經(jīng)濟性指標(biāo)1各能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的熱效率鍋爐效率：ηb＝Qb/(BQar)Qb是爐側(cè)蒸汽吸熱量管道效率：ηp＝Q0/QbQ0是機側(cè)蒸汽獲熱量汽機效率：ηi＝Wi/Q0Wi蒸汽機內(nèi)作功量機械效率：ηm＝Wm/WiWm汽機軸端功量電機效率：ηg＝3600Pe/WmPe發(fā)電機電功率凝汽式電廠發(fā)供電熱效率全廠發(fā)電熱效率：ηcp＝3600Pe/(BQar)=∏ηk全廠供電熱效率：ηcp’＝ηcp(1－ρ)

式中：廠用電率:ρ＝P廠用/Pe凝汽式發(fā)電廠熱經(jīng)濟性指標(biāo)2各能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的熱效率鍋爐效率：ηb＝Qb/(BQar)管道效率：ηp＝Q0/Qb汽機效率：ηi＝Wi/Q0機械效率：ηm＝Wm/Wi

ηel＝ηiηmηg電機效率：ηg＝3600Pe/Wmηcp＝ηbηpηel能耗率與能耗量指標(biāo)全廠發(fā)電熱耗率單位電功耗熱量：HRcp＝(BQar)/Pe轉(zhuǎn)換：HRcp＝3600/ηcp全廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率單位電功耗標(biāo)煤量：bs＝Bs/Pe轉(zhuǎn)換：∵ηcp=3600Pe/(Bs*29270)∴bs＝0.123/ηcp全廠供電熱耗率

HRcp’=HRcp/(1-ρ)

供電熱耗率高于發(fā)電熱耗率全廠供電標(biāo)煤耗率

bs’=bs/(1-ρ)供電標(biāo)煤耗率高于發(fā)電標(biāo)煤耗率提高火力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的途徑提高初溫（

535－600℃）提高平均吸熱溫度，改善循環(huán)效率提高汽輪機進口蒸汽容積流量，改善通流效率提高排汽干度，有利于低壓缸的安全和經(jīng)濟性提高初壓力（17.5－24.5MPa）提高平均吸熱溫度，改善循環(huán)效率減小汽輪機進口蒸汽容積流量，降低通流效率降低排汽干度，有害于低壓缸的安全和經(jīng)濟性降低終參數(shù)（排氣壓力、實質(zhì)是降低排氣溫度）回?zé)幔▽嵸|(zhì)是提高初溫）再熱（實質(zhì)是提高初溫，同時提高汽輪機排氣干度）熱電聯(lián)產(chǎn)（能量綜合利用）火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)的概念熱力系統(tǒng)：火電廠實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換熱力部分的工藝系統(tǒng)熱力系統(tǒng)圖：使用規(guī)定符號表示的熱力設(shè)備連接關(guān)系原則性熱力系統(tǒng)圖實質(zhì)：反映熱功轉(zhuǎn)換本質(zhì)聯(lián)系的原理性系統(tǒng)圖作用：反映某一工況下熱力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟性特征：只有主要單一的主輔機設(shè)備和正常工況下汽水聯(lián)系應(yīng)用：熱力系統(tǒng)設(shè)計和運行系統(tǒng)技術(shù)改造的依據(jù)火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)-回?zé)峒訜崞骰責(zé)幔C組）原則性熱力系統(tǒng)定義：實現(xiàn)給水回?zé)峒訜岬臒崃ο到y(tǒng)作用：實現(xiàn)給水回?zé)幔岣呓o水溫度，減少鍋爐不可逆損失減少循環(huán)吸熱量，相對增加了循環(huán)作功量提高循環(huán)效率回?zé)峥梢栽趩挝蛔鞴l件下增加進汽流量，提高相對內(nèi)效率其他優(yōu)缺點(鍋爐、汽輪機、凝汽器；汽耗量增加、加熱器溫差、系統(tǒng)復(fù)雜投資增加等)組成：彼此連接的回?zé)峒訜崞鹘M加熱器的種類混合式加