動力工程課件 1

1、2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),1,動力工程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),2,課程的任務(wù)與主要內(nèi)容,課程的目的 了解現(xiàn)代化發(fā)電廠的基本知識，為畢業(yè)后從事與電力行業(yè)相關(guān)的工作奠定基礎(chǔ)。 要求 全面認(rèn)識發(fā)電廠生產(chǎn)過程的各主要環(huán)節(jié) 了解主要熱力設(shè)備的工作原理、基本構(gòu)造和一般運(yùn)行知識，建立現(xiàn)代電廠的完整概念。 課程的主要內(nèi)容 有關(guān)熱力發(fā)電廠基本工作原理的熱工基礎(chǔ)理論知識、熱力發(fā)電廠的基本運(yùn)行知識、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、熱力設(shè)備特性、提高電廠經(jīng)濟(jì)性的途徑、電力生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)及國際單位（SI）制等內(nèi)容。,2020年9月2日星期三,3,動力工程熱工基礎(chǔ),課程的主要內(nèi)容,緒論 第一章 工程

2、熱力學(xué)基礎(chǔ) 第二章 傳熱學(xué)基礎(chǔ) 第三章 鍋爐設(shè)備 第四章 汽輪機(jī) 第五章 熱力發(fā)電廠,2020年9月2日星期三,4,動力工程熱工基礎(chǔ),緒 論,熱能利用及在電力工業(yè)中的地位與作用 中國電力工業(yè)發(fā)展概貌 現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的組成及生產(chǎn)過程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),5,一、熱能利用及其在電力工業(yè)中的地位與作用,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),6,自然界中蘊(yùn)藏著豐富的能量，如：風(fēng)力、水力、太陽能以及原子能等。按物質(zhì)運(yùn)動的形式不同，能量可相應(yīng)地分為：機(jī)械能、熱能、電能、化學(xué)能、輻射能（核能）等多種形式。,2020年9月2日星期三,7,動力工程熱工基礎(chǔ),熱能：是指組成物質(zhì)的所

3、有微粒作各種不規(guī)則熱運(yùn)動時的總能量。 熱能的利用 直接：加熱、采暖、蒸煮、烘干。 間接：熱能機(jī)械能電能,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),8,電能來源,電能可以由自然界的各種一次能源轉(zhuǎn)換而來：化石燃料、水力、核能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能等，其中以?yīng)用化石燃料（熱力發(fā)電）、水力資源和原子能來發(fā)電占主要地位。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),9,電能特點(diǎn),電能是最具生命力的優(yōu)質(zhì)潔凈能源，它能很方便地轉(zhuǎn)換成其他多種形式的能量，如：機(jī)械能、熱能、化學(xué)能等。 電能便于通過變壓設(shè)備和電力輸送線路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送而損失較少。 電能在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著重要地位，電力工業(yè)的發(fā)展直接

4、影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),10,電力的大規(guī)模生產(chǎn)方式,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),11,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),12,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),13,不同發(fā)電方式的特點(diǎn),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),14,熱力發(fā)電特點(diǎn)： 投資較少、建期較短、布局和規(guī)模靈活、可以既發(fā)電又供熱； 消耗大量燃料、發(fā)電成本高、技術(shù)管理較復(fù)雜、對環(huán)境有污染。 水力發(fā)電特點(diǎn)： 不消耗燃料、發(fā)電成本低、 運(yùn)行操作比較簡單、對環(huán)境無污染； 工程浩大、投資多、建期長、布局和規(guī)模受自然條件限制、發(fā)電能力在枯水季節(jié)將大幅度

5、減小 。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),15,原子能發(fā)電特點(diǎn)： 核燃料熱值比煤的熱值高出250萬倍，因而核燃料的消耗量少，運(yùn)輸量小，發(fā)電成本低。污染??； 初投資大，用于放射性污染的防護(hù)費(fèi)用高,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),16,熱力發(fā)電是我國電力工業(yè)中生產(chǎn)電能的主要方式之一,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),17,隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的迅猛推進(jìn)，環(huán)境問題的全球化和對發(fā)展中國家的影響日益突現(xiàn)。電力工業(yè)是一次能源消耗最大、水資源消耗和利用大、對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的行業(yè)。而我國一次能源以煤炭為主，同時我國又是一個缺水國家，尤其是在北方(水資源已經(jīng)成為制約電力發(fā)展

6、的關(guān)鍵因素，甚至影響到國家總體能源戰(zhàn)略)，環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重，能源轉(zhuǎn)換效率和利用效率低下。因此，環(huán)境與資源問題就是電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題，環(huán)境與資源保護(hù)是電力發(fā)展的永恒主題。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),18,二、中國電力工業(yè)發(fā)展概貌,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),19,1949年全國發(fā)電裝機(jī)容量為185 萬kw，發(fā)電量為43億kwh，人均用電量 9 kwh； 1978年全國發(fā)電裝機(jī)容量為5712 萬kw，發(fā)電量為2566 億 kwh； 2001年全國發(fā)電裝機(jī)容量為3.3861 億kw，發(fā)電量為14839 億kwh。 2011年，總裝機(jī)容量為10.4億kw，居世界

7、第二。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),20,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),21,光緒三十一年（1905年）鎮(zhèn)江大照電燈有限公司全景,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),22,中國年發(fā)電量居世界的位次,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),23,歷年電力裝機(jī)和發(fā)電量的構(gòu)成比（19812000）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),24,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),25,現(xiàn)代化的火電廠,石洞口二廠,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),26,現(xiàn)代化的火電廠,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),27,現(xiàn)代化的火電廠,D陡

8、河電廠,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),28,現(xiàn)代化的火電廠,哈三電廠,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),29,三、現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的組成及生產(chǎn)過程,現(xiàn)代熱力發(fā)電廠的主要組成部分包括熱力和電氣兩大部分，鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)為發(fā)電廠的三大核心設(shè)備。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),30,現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的生產(chǎn)過程 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)看，熱力發(fā)電廠的基本過程是： 燃料的化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能 （鍋爐）（汽輪機(jī)）（發(fā)電機(jī)）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),31,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),32,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ)

9、,33,制粉及燃燒系統(tǒng),制粉系統(tǒng) 煤 皮帶運(yùn)送機(jī) 原煤倉 給煤機(jī) 磨煤機(jī) 粗粉分離器 旋風(fēng)分離器 煤粉倉 給粉機(jī) 輸粉管 噴燃器 爐膛,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),34,燃燒系統(tǒng) 燃料在爐膛內(nèi)燃燒，以輻射換熱方式將熱量傳遞給爐墻內(nèi)壁 四周的水冷壁內(nèi)的介質(zhì)；燃燒產(chǎn)物為高溫?zé)煔夂突以?高溫?zé)煔猓阂来谓?jīng)過過熱 器、省煤器、空氣預(yù)熱器、 除塵器、引風(fēng)機(jī)、煙囪， 排入大氣。 灰渣、飛灰：用水沖入沖 渣溝和沖灰溝。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),35,汽水系統(tǒng),鍋爐給水由給水箱 給水泵 高壓回?zé)峒訜崞?省煤器 汽包 下降管 下聯(lián)箱 水冷壁管 汽包 過熱器 主蒸汽管 汽輪機(jī)

10、凝 汽器 熱井 凝結(jié)水泵 低壓回?zé)峒訜崞?除氧器 給水箱,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),36,冷卻水系統(tǒng),江河（或冷卻水池）中的水 吸水濾網(wǎng) 循環(huán)水泵 冷卻水進(jìn)水管 凝汽器 冷卻水出水管 江河（或冷卻水池）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),37,火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程教學(xué)錄像,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),38,小 結(jié),課程設(shè)置的目的及學(xué)習(xí)要求 熱能利用及其在電力工業(yè)中的地位與作用 電力的大規(guī)模生產(chǎn)方式 不同發(fā)電方式的特點(diǎn) 中國電力工業(yè)的發(fā)展概貌 現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的組成及生產(chǎn)過程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),39,本課程的主要內(nèi)容,緒論 第一

11、章 工程熱力學(xué)基礎(chǔ) 第二章 傳熱學(xué) 第三章 鍋爐設(shè)備 第四章 汽輪機(jī) 第五章 熱力發(fā)電廠,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),40,第一章 工程熱力學(xué)基礎(chǔ),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),41,本章主要包括以下內(nèi)容,工質(zhì)及其基本狀態(tài)參數(shù) 熱力學(xué)第一定律 穩(wěn)定流動能量方程式與焓 水蒸汽在定壓下的形成過程 水蒸汽圖表及其應(yīng)用 水蒸汽的典型熱力過程 熱力學(xué)第二定律 朗肯循環(huán),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),42,第一節(jié)工程熱力學(xué)的研究對象與任務(wù),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),43,工程熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象的學(xué)科。工程熱力學(xué)是熱力學(xué)的一個分支，主要研究熱能與

12、機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換時的量與質(zhì)的關(guān)系，著重研究熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的基本規(guī)律，并尋求進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換的最有利的條件。 工程熱力學(xué)為人們正確理解發(fā)電廠中的能量轉(zhuǎn)換過程，正確理解熱力設(shè)備的原理等提供了必要的基礎(chǔ)理論知識。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),44,第二節(jié)工質(zhì)及其基本狀態(tài)參數(shù),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),45,工質(zhì)是指參與熱功轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。 如：汽輪機(jī)是以水蒸汽作為工質(zhì)的。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),46,狀態(tài)參數(shù)是描述工質(zhì)在某一給定瞬間的物理特性的各個宏觀物理量。 基本狀態(tài)參數(shù)溫度、壓力、比容。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),47,溫

13、度：表示物體冷熱程度的物理量。 熱力學(xué)中，溫度的測量采用熱力學(xué)溫度 T），單位是開爾文（K）。 T = t+273.15 (K) 溫度計：測量溫度的儀表。如： 水銀玻璃桿溫度計 熱電偶溫度計 光學(xué)溫度計，等。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),48,壓力(p)：大量分子對容器壁面頻繁撞擊的平均結(jié)果。以單位面積承受的力的大小來表示。 壓力的單位：Pa，kPa，MPa。(1 Pa = 1 N/m2) 非SI單位：mmHg、mmH2O、kgf/cm2等。 壓力的測量： 當(dāng)實(shí)際壓力P高于當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b時，壓力測量表的讀數(shù)為表壓力Pg；當(dāng)實(shí)際壓力低于當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r，壓力測量表的讀數(shù)為真空度Pv

14、。 P = Pb+ Pg P = PbPv,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),49,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),50,比容(v)：單位質(zhì)量的工質(zhì)所占有的容積。 單位：m3/kg 密度()：比容的倒數(shù)。單位容積內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),51,熱力學(xué)的幾個概念 熱力系統(tǒng)：工程熱力學(xué)中把所要研究的，為一定界面所包圍的物質(zhì)系統(tǒng)，稱為熱力系統(tǒng)。 外界：熱力系統(tǒng)以外的其它物體統(tǒng)稱外界。 開口系：與外界有物質(zhì)交換的熱力系。 閉口系：與外界無物質(zhì)交換的熱力系。 絕熱系：與外界無熱量交換的熱力系。 孤立系：與外界既無物質(zhì)交換也無能量交換的熱力系。 平衡

15、狀態(tài)：在外界條件不變的情況下，即使經(jīng)歷較長時間，系統(tǒng)的宏觀特性仍不發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),52,第四節(jié)熱力學(xué)第一定律,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),53,熱力學(xué)第一定律表述為：熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊帷Ｒ欢康臒嵯r，必產(chǎn)生數(shù)量與之相當(dāng)?shù)墓?；消耗一定量的功時，必產(chǎn)生數(shù)量與之相當(dāng)?shù)臒帷?2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),54,熱力學(xué)第一定律解析式： q=u+w 上式表明：加給工質(zhì)的熱量，一部分用來改變工質(zhì)的內(nèi)能，另一部分則用來使工質(zhì)膨脹而對外作功。 注：該式僅適用于閉口系。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工

16、基礎(chǔ),55,工質(zhì)的內(nèi)能 內(nèi)能是指工質(zhì)在某種狀態(tài)下內(nèi)部所蘊(yùn)藏的總能量，包括內(nèi)動能和內(nèi)勢能。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),56,工質(zhì)的內(nèi)能,內(nèi)動能 分子運(yùn)動的動能。工質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動的動能愈大，工質(zhì)的溫度愈高，即工質(zhì)的內(nèi)動能是溫度 T 的單值函數(shù)； 內(nèi)勢能 分子之間由于相互作用力而具有的能量。工質(zhì)的內(nèi)勢能與工質(zhì)的比容有關(guān)，是比容 v 的函數(shù)。理想氣體由于不存在內(nèi)聚力，故內(nèi)勢能為零。 工質(zhì)的內(nèi)能，決定于工質(zhì)的熱力學(xué)溫度和比容，即：u = f (T, v)。這表明：工質(zhì)內(nèi)能的大小完全取決于它所處的熱力學(xué)狀態(tài)。 理想氣體的內(nèi)能，是溫度的單值函數(shù)。 內(nèi)能是一個工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。,2020年9月

17、2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),57,設(shè)氣缸中盛有1kg氣體，缸內(nèi)裝有一個無摩擦可移動的活塞，其截面積為f，若缸內(nèi)氣體壓力為P，作用于活塞外測的力為Fout，且作用于活塞里側(cè)的力Pf稍大于外側(cè)的力Fout，則氣體將發(fā)生膨脹而使活塞向右移動dx的距離。則缸內(nèi)氣體對活塞所作的功為： 當(dāng)此1kg氣體從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時，所作的膨脹功為： （J/kg）,功與壓容圖,功被定義為力及沿力方向所產(chǎn)生位移的乘積。,膨脹功是氣體體積變化而與外界交換的功。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),58,功 與 熱量,在熱力學(xué)研究工質(zhì)的熱功轉(zhuǎn)換規(guī)律時：功是過程的函數(shù)；熱量也是如此。 作功 與 傳熱 是能量傳遞的

18、兩種基本方式 “功”是由壓力差的作用而傳遞的能量； “熱量”是由溫差的作用而傳遞的能量。 二者都是能量在傳遞過程中的度量，且可相互轉(zhuǎn)換。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),59,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),60,功與壓容圖,功在p-v圖上可用過程線與v軸包圍的面積表示。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),61,熱量與溫熵圖,熱量是由溫度差的作用而產(chǎn)生的能量。可逆過程中過程中的傳熱量可表示如下： 由此得到熵的定義式：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),62,p-v圖和T-s圖,功可用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示；熱量可用T-s圖上過程線與s軸

19、包圍的面積表示，所以p-v圖和T-s圖是分析氣體熱力過程的能量變化的有力工具。,在p-v圖能夠確定過程功的正或負(fù)；,在T-s圖上能夠確定過程熱量的正或負(fù)，對過程能量轉(zhuǎn)換分析帶來極大的方便。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),63,第六節(jié) 穩(wěn)定流動能量方程式,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),64,穩(wěn)定流動：工質(zhì)的流動情況不隨時間而變化，即工質(zhì)在設(shè)備任何截面上的所有狀態(tài)參數(shù)和流速的平均值不隨時間而改變，而且在同一時刻流經(jīng)任何截面的流量均相同。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),65,穩(wěn)定流動能量方程式 如圖所示，1kg工質(zhì)從1-1截面進(jìn)入系統(tǒng)，從2-2截面流出系統(tǒng)。

20、當(dāng)該工質(zhì)從1-1截面進(jìn)入系統(tǒng)時，帶入系統(tǒng)中的總能量為： 該工質(zhì)從2-2截面流出系統(tǒng)時，傳出系統(tǒng)的總能量為：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),66,考慮到 和 ，根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律可得出下列方程式 ： 可寫成： 令： ， 則：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),67,焓(h)： h = u + pv (J/kg) 因?yàn)?u、p、v 都是狀態(tài)參數(shù)，所以焓也是狀態(tài)參數(shù)。 焓：代表著每kg工質(zhì)沿流動方向往前傳遞的總能量中直接取決于熱力狀態(tài)的部分。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),68,技術(shù)功（wt）：從熱力設(shè)備中流出來的技術(shù)上可資利用的功量。 適用于閉口系 適用于

21、開口系,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),69,流動功是開口系輸出和輸入的推動功的差，等于p2v2-p1v1，是開口系維持流動必須付出的代價。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),70,在對閉口系列能量方程時，系統(tǒng)與外界交換的功應(yīng)是膨脹功，在對壓氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)這樣的開口系進(jìn)行計算時的功應(yīng)是技術(shù)功。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),71,第七節(jié) 水蒸汽在定壓下的形成過程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),72,水蒸汽在定壓下的形成過程,未飽和水 飽和水 濕蒸汽 干蒸汽 過熱蒸汽,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),73,水蒸汽的形成過程在

22、p-v圖和T-s圖上的表示,Mc飽和水線； Nc干飽和蒸汽線； 液體熱； 汽化潛熱； 過熱熱量 ； c 臨界點(diǎn),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),74,過熱度：過熱蒸汽的溫度 t 超過相應(yīng)于同一壓力下的飽和溫度 ts 的數(shù)值。 干度：濕蒸汽中所含干蒸汽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 水的臨界點(diǎn)參數(shù)：tc=374.15 pc=22.129 MPa vc=0.00326 m3/kg,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),75,第八節(jié) 水蒸汽圖表及其應(yīng)用,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),76,水蒸汽表 飽和水、干蒸汽、未飽和水、過熱蒸汽可通過水蒸汽表直接查出。,2020年9月2日星期三,

23、動力工程熱工基礎(chǔ),77,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),78,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),79,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),80,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),81,濕蒸汽參數(shù)可按下式計算：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),82,溫熵圖（T-s圖）,液體熱 ql=h 汽化潛熱 r =h- h 過熱熱量 qsu=h - h 所以： h= ql h= ql + r h = ql + r + qsu 溫熵圖上任一點(diǎn)的焓值都可以 用通過該點(diǎn)的定壓線、垂直線、 縱坐標(biāo)軸和橫坐標(biāo)軸這樣四條 線為界線的一塊面積來表示。,2020年9月2日

24、星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),83,焓熵圖（h-s 圖）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),84,第九節(jié) 水蒸汽的典型熱力過程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),85,定壓流動過程 工質(zhì)在設(shè)備中進(jìn)行定壓流動時所吸入（或放出）的熱量等于其焓的增加（或減?。?絕熱流動的作功過程 水蒸汽在絕熱情況下流經(jīng)汽輪機(jī)時乃是依靠它的焓降轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)功。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),86,通過噴管的絕熱流動,能量方程式： 工質(zhì)流經(jīng)噴管時，如果發(fā)生絕熱膨脹，則其動能必將增大。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),87,噴管的型式 根據(jù)噴管截面形狀的不同，噴管可分為兩種型式：

25、漸縮噴管和漸縮漸擴(kuò)噴管。,漸縮噴管 漸縮漸擴(kuò)噴管 （拉伐爾噴管）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),88,噴管型式的選取： 當(dāng) p2/p1c 時，采用漸縮噴管，噴管出口能獲得亞音速或音速流動； 當(dāng)p2/p1c 時，采用漸縮漸擴(kuò)噴管，噴管出口能獲得超音速流動，在最小界面處的流速理論上等于當(dāng)?shù)匾羲佟?注： c = pc / p1,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),89,絕熱節(jié)流,節(jié)流： 流體在管道中流動時，如果流經(jīng)閥門、擋板、孔板等障礙物，流體則產(chǎn)生渦流和摩擦，即產(chǎn)生局部阻力損失，因而引起壓力顯著下降，這種現(xiàn)象，稱為節(jié)流。 節(jié)流后 h2 = h1 p2p1 s2s1,工質(zhì)通過孔

26、板時的絕熱節(jié)流,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),90,絕熱節(jié)流后，工質(zhì)的作功能力將下降。,絕熱節(jié)流在 h-s 圖上表示,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),91,第十節(jié) 熱力學(xué)第二定律,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),92,熱力學(xué)第二定律的表述,克勞修斯說法：熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。 開爾文-浦朗克說法：任何發(fā)動機(jī)都不可能只從單一的熱源吸熱，并把它連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α?2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),93,循環(huán)及其熱效率,循環(huán)：工質(zhì)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一連串的狀態(tài)變化，而重新回到原來的狀態(tài)，工質(zhì)所經(jīng)歷的這些熱力過程的綜合，稱

27、為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。 若循環(huán)的膨脹功大于壓縮功，則循環(huán)的效果是使熱能在一定的條件下連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這種循環(huán)稱為“正向循環(huán)”或“熱力循環(huán)”。（如右圖所示） 每一個循環(huán)熱機(jī)所作的凈功為：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),94,循環(huán)的熱效率 若工質(zhì)經(jīng)過一個循環(huán)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛閝1而向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛閝2，則 根據(jù)熱力學(xué)第一定律： 則循環(huán)的熱效率：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),95,卡諾循環(huán),卡諾循環(huán)是在一定溫度界限內(nèi)熱效率最高的循環(huán)，它是由兩個可逆的定溫過程和兩個可逆的絕熱過程組成的。 12：定溫吸熱過程； 23：絕熱膨脹作功過程； 34：定溫放熱過

28、程； 41：絕熱壓縮過程。 卡諾循環(huán)的熱效率,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),96,卡諾定理 卡諾循環(huán)的熱效率僅取決于熱源溫度T1和冷源溫度T2而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，T1愈高、T2愈低時，熱效率愈高； 任何熱能動力裝置的循環(huán)效率都不可能達(dá)到100%； 當(dāng)T2=T1時，卡諾循環(huán)的熱效率等于零，這說明，只有單一熱源的熱力發(fā)動機(jī)是不可能存在的。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),97,第十一節(jié) 朗肯循環(huán),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),98,簡單蒸汽動力裝置的理想可逆循環(huán)稱為朗肯循環(huán)。,朗肯循環(huán)的組成 實(shí)現(xiàn)朗肯循環(huán)所需的熱力設(shè)備包括：鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、給水泵等。,

29、2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),99,朗肯循環(huán)是由以下熱力過程組成的： 12：過熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的絕熱膨脹作功過程 23：乏汽在凝汽器中的定壓放熱過程 34：凝結(jié)水在給水泵中的絕熱壓縮過程 4561：給水在省煤器、汽鍋和過熱器中定壓吸熱過程,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),100,朗肯循環(huán)的熱效率 則朗肯循環(huán)的熱效率為： 當(dāng)p110MPa時，水泵功可忽略不計，此時：,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),101,提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑 提高初溫、初壓； 降低背壓。 朗肯循環(huán)由于工質(zhì)的平均吸熱溫度比循環(huán)的最高溫度低得多，因而其循環(huán)熱效率低?；鹆Πl(fā)電廠都不直接采用上

30、述簡單的朗肯循環(huán)，而是采用平均吸熱溫度比較高的回?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán)。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),102,第二章 傳熱學(xué)基礎(chǔ),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),103,傳熱學(xué)是研究熱能傳遞規(guī)律的學(xué)科。 溫差的存在，必然會引起熱量從高溫物體向低溫物體進(jìn)行傳遞。 火電廠的生產(chǎn)過程，很多是和傳熱過程密切相聯(lián)系的。 熱量傳遞的三種基本方式： 導(dǎo)熱 ( 熱傳導(dǎo) ) 對流換熱 輻射換熱,第一節(jié) 概 述,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),104,第二節(jié) 導(dǎo)熱,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),105,傅立葉定律,1822，傅立葉假定固體中熱的傳導(dǎo)率正比于溫度梯度。

31、 傅立葉定律表示為：,導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),106,導(dǎo)熱系數(shù),導(dǎo)熱系數(shù)小于0.23W/(m.)的材料習(xí)慣上稱為：“保溫材料”或“絕熱材料”,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),107,導(dǎo)熱系數(shù),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),108,第三節(jié) 對流換熱,對流換熱是指流動著的流體和固體壁面接觸時，相互間的換熱過程。這一過程既包括流體各部分因發(fā)生相對位移所引起的熱量轉(zhuǎn)移（對流作用），同時也包括流體分子之間的導(dǎo)熱作用，其總的結(jié)果稱為“對流換熱”。 如果沒有流體的運(yùn)動，則熱量的傳遞將是“導(dǎo)熱”,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),1

32、09,兩種對流熱量轉(zhuǎn)換形式,強(qiáng)迫對流 流體的流動是外力的驅(qū)動，如：泵或風(fēng)機(jī) 自然對流 流體內(nèi)的溫差，導(dǎo)致流體的密度不同，冷流體（密度大）將下沉，熱流體將上升。,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),110,強(qiáng)迫對流換熱例子,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),111,自然對流換熱例子（一）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),112,自然對流換熱例子（二）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),113,自然對流換熱例子（三）,2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),114,牛頓冷卻定律,對流換熱量Q與換熱表面積F以及固體壁面和流體之間的溫度差( tw- tf )成正比。即：,a 對流換熱系數(shù)，W/(m2),2020年9月2日星期三,動力工程熱工基礎(chǔ),115,影響對流換熱強(qiáng)度的主要因素（1）,對流換熱，熱量的傳遞總是和流體的流動聯(lián)系在一起，因此使這類問題大為復(fù)雜