水蒸氣及其動力循環(huán)

水蒸氣及其動力循環(huán)第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)水蒸氣的定壓形成過程及圖表應(yīng)用一、基本概念1、汽化：物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的現(xiàn)象2、液化：由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的現(xiàn)象3、蒸發(fā)：一種通過液體表面進行的比較緩慢的汽化現(xiàn)象4、沸騰：液體表面和液體內(nèi)部同時進行的劇烈的汽化現(xiàn)象第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日5、飽和狀態(tài)：當(dāng)汽化速度等于液化時，汽、液兩相將處于動態(tài)平衡，這種平衡狀態(tài)就是飽和狀態(tài)，此時的壓力為飽和壓力，此時的溫度為飽和溫度。6、飽和水和飽和蒸汽：飽和狀態(tài)下的液體和蒸汽7、濕飽和蒸汽（濕蒸汽）：飽和水和飽和蒸汽的混合物8、濕蒸汽的干度：濕蒸汽中純飽和蒸汽的質(zhì)量百分述第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日二、水蒸氣的定壓形成過程過冷水水沸騰濕蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽x=1x

vx=0D=t-ts沸點飽和蒸汽過熱蒸汽水定壓升溫定溫定壓汽化定壓升溫第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日郎肯循環(huán)朗肯循環(huán)：是最簡單的蒸汽動力循環(huán)由水泵、鍋爐、汽輪機和冷經(jīng)器口個主要裝置組成.水在水泵中被壓縮升壓；然后進入鍋爐被加熱汽化，直至成為過熱蒸汽后，進入汽輪機膨脹作功，作功后的低壓蒸汽進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成水。再回到水泵中，完成一個循環(huán)第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日4-1—定壓吸熱過程，1-2—絕熱膨脹過程，2-3—定壓放熱過程，3-4—絕熱加壓過程。該循環(huán)稱為朗肯循環(huán)，也稱為簡單蒸汽動力裝置循環(huán)第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日郎肯循環(huán)向外輸出的凈功W為汽輪機輸出功與水泵耗功之差即W0=W-Wp=（h1-h2）-（h4-h3）郎肯循環(huán)的熱功率η=W0/q1=（h1-h2）/(h1-h2`)第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日中間再熱循環(huán)高溫高壓蒸汽從鍋爐出來后，到汽輪機做功，其溫度及壓力都有所下降，將這個蒸汽再送回鍋爐中再次加熱升壓，出來后再送到汽輪機做功。這種再熱方式能夠提高蒸汽的利用率，提高整套機械的工作效率。第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日回?zé)嵫h(huán)在朗肯循環(huán)中，新蒸汽的熱量在汽輪機中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠种徽?0%左右，而其余70%左右的熱量隨乏汽進入凝汽器，在凝結(jié)過程中被循環(huán)水帶走了為了提高工質(zhì)的平均吸熱溫度，減少凝汽器中被冷卻水所帶走的熱量，人們采用了利用抽汽加熱給水的熱力循環(huán)——回?zé)嵫h(huán)。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日右圖為具有一次抽汽回?zé)嵫h(huán)的系統(tǒng)示意圖。對1kg工質(zhì)而言，當(dāng)其進入汽輪機膨脹做功到p0壓力時，抽出akg工質(zhì)送入混合式加熱器8中，提高其給水溫度。余下的（1-a）kg工質(zhì)在汽輪機內(nèi)繼續(xù)膨脹做功，直至排入凝汽器。顯然，在凝汽器中被冷確水所帶走的熱量就減少了，從而使得循環(huán)熱效率提高。第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日（一）熱傳導(dǎo)(又稱導(dǎo)熱)熱量不依靠宏觀混合運動而從物體中的高溫區(qū)向低溫區(qū)移動的過程叫熱傳導(dǎo)，簡稱導(dǎo)熱，熱傳導(dǎo)在固體、液體和氣體中都可以發(fā)生。第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日（二）對流傳熱對流傳熱是由流體內(nèi)部各部分質(zhì)點發(fā)生宏觀運動而引起的熱量傳遞過程，因而對流傳熱只能發(fā)生在有流體流動的場合。第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日（三）輻射傳熱因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射與熱傳導(dǎo)和對流傳熱的最大區(qū)別就在于它可以在完全真空的地方傳遞而無需任何介質(zhì)。第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日換熱器將熱量從一種載熱介質(zhì)傳遞給另一種載熱介質(zhì)的裝置。第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日混合式換熱器混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門中。第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日間壁式換熱器間壁式換熱器的特點是冷、熱兩流體被固體壁面隔開，不相混合，通過間壁進行熱量的交換。在火電廠是應(yīng)用最多的，如鍋爐中各汽水受熱面，回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中的高、低壓加熱器等。第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日再生式換熱器換熱分兩個階段進行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室