动力工程课件

1、2022-6-27动力工程热工基础12022-6-27动力工程热工基础22022-6-273动力工程热工基础2022-6-274动力工程热工基础2022-6-27动力工程热工基础62022-6-277动力工程热工基础2022-6-27动力工程热工基础8电能可以由自然界的各种一次能源转电能可以由自然界的各种一次能源转换而来：化石燃料、水力、核能、风换而来：化石燃料、水力、核能、风能、太阳能、地热能、潮汐能等，其能、太阳能、地热能、潮汐能等，其中以应用化石燃料（热力发电）、水中以应用化石燃料（热力发电）、水力资源和原子能来发电占主要地位。力资源和原子能来发电占主要地位。2022-6-27动力工程热

2、工基础92022-6-27动力工程热工基础102022-6-27动力工程热工基础112022-6-27动力工程热工基础122022-6-27动力工程热工基础132022-6-27动力工程热工基础14热力发电特点：热力发电特点： 投资较少、建期较短、布局和规模灵活、可以既发投资较少、建期较短、布局和规模灵活、可以既发电又供热；电又供热； 消耗大量燃料、发电成本高、技术管理较复杂、对消耗大量燃料、发电成本高、技术管理较复杂、对环境有污染。环境有污染。水力发电特点：水力发电特点： 不消耗燃料、发电成本低、不消耗燃料、发电成本低、 运行操作比较简单、运行操作比较简单、对环境无污染；对环境无污染； 工程

3、浩大、投资多、建期长、布局和规模受自然条工程浩大、投资多、建期长、布局和规模受自然条件限制、发电能力在枯水季节将大幅度减小件限制、发电能力在枯水季节将大幅度减小 。2022-6-27动力工程热工基础15原子能发电特点：原子能发电特点： 核燃料热值比煤的热值高出核燃料热值比煤的热值高出250万倍，因而核燃料万倍，因而核燃料的消耗量少，运输量小，发电成本低。污染小；的消耗量少，运输量小，发电成本低。污染小； 初投资大，用于放射性污染的防护费用高初投资大，用于放射性污染的防护费用高2022-6-27动力工程热工基础162022-6-27动力工程热工基础17随着全球经济一体化进程的迅猛推进，环境问题的

4、随着全球经济一体化进程的迅猛推进，环境问题的全球化和对发展中国家的影响日益突现。电力工业全球化和对发展中国家的影响日益突现。电力工业是一次能源消耗最大、水资源消耗和利用大、对环是一次能源消耗最大、水资源消耗和利用大、对环境产生重大影响的行业。而我国一次能源以煤炭为境产生重大影响的行业。而我国一次能源以煤炭为主，同时我国又是一个缺水国家，尤其是在北方主，同时我国又是一个缺水国家，尤其是在北方(水水资源已经成为制约电力发展的关键因素，甚至影响资源已经成为制约电力发展的关键因素，甚至影响到国家总体能源战略到国家总体能源战略)，环境污染相当严重，能源转，环境污染相当严重，能源转换效率和利用效率低下。因

5、此，环境与资源问题就换效率和利用效率低下。因此，环境与资源问题就是电力工业的可持续发展问题，环境与资源保护是是电力工业的可持续发展问题，环境与资源保护是电力发展的永恒主题。电力发展的永恒主题。 2022-6-27动力工程热工基础182022-6-27动力工程热工基础19 1949年全国发电装机容量为年全国发电装机容量为185 万万kw，发电量为发电量为43亿亿kwh，人均用电量，人均用电量 9 kwh； 1978年全国发电装机容量为年全国发电装机容量为5712 万万kw，发电量为发电量为2566 亿亿 kwh； 2001年全国发电装机容量为年全国发电装机容量为3.3861 亿亿kw，发电量为发

6、电量为14839 亿亿kwh。 2011年，总装机容量为年，总装机容量为10.4亿亿kw，居世，居世界第二。界第二。2022-6-27动力工程热工基础202022-6-27动力工程热工基础212022-6-27动力工程热工基础22时间1950 1957 1965 1978 1980 1985 1990 1995 2003位次251397654222022-6-27动力工程热工基础23水 电水 电火 电火 电水 电水 电火 电火 电水 电水 电火 电火 电水 电水 电火 电火 电19812193472031.768.3656243721.278.819822296494031.768.37442

7、53322.777.319832416522831.668.4864265124.675.419842560545232688682902237719852641606430.369.7924318322.577.519862754662829.470.69453551217919873019727129.370.71002397120.179.919883270828028.371.710924359208019893458920627.372.71185466220.379.7199036051018426.173.91263495020.379.719913788113592575124

8、8552718.481.6199240681258524.475.61315622717.482.6199344891380224.575.51516686818.181.9199449061487424.574.4166874701880.5199552181629424751868807418.680.2199655581788623.575.61869878117.381.3199759731924123.575.61946925217.281.6199865072098823.575.72043938817.681.1199972972234324.474.821291004717.3

9、81.5200079352375424.974.424311107917.881比 重 （% ）比 重 （% ）年 份年 份装机容量（万千瓦）装机容量（万千瓦）比 重 （% ）比 重 （% ）发电量（亿千瓦时）发电量（亿千瓦时）2022-6-27动力工程热工基础242022-6-27动力工程热工基础25石洞口二厂2022-6-27动力工程热工基础262022-6-27动力工程热工基础27D陡河电厂2022-6-27动力工程热工基础28哈三电厂2022-6-27动力工程热工基础29现代热力发电厂的主要组成部分包括热现代热力发电厂的主要组成部分包括热力和电气两大部分，锅炉、汽轮机和发力和电气两大部

10、分，锅炉、汽轮机和发电机为发电厂的三大核心设备。电机为发电厂的三大核心设备。2022-6-27动力工程热工基础30现代汽轮机发电厂的生产过程现代汽轮机发电厂的生产过程 从能量转换的观点看，热力发电厂的从能量转换的观点看，热力发电厂的基本过程是：基本过程是： 燃料的化学能燃料的化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能 （锅炉）（汽轮机）（发电机）（锅炉）（汽轮机）（发电机）2022-6-27动力工程热工基础312022-6-27动力工程热工基础322022-6-27动力工程热工基础33 制粉系统制粉系统煤煤 皮带运送机皮带运送机 原煤仓原煤仓 给煤机给煤机 磨煤机磨煤机粗粉分离器粗粉分离器 旋风

11、分离器旋风分离器 煤粉仓煤粉仓 给粉机给粉机输粉管输粉管 喷燃器喷燃器 炉膛炉膛2022-6-27动力工程热工基础34 燃烧系统燃烧系统燃料在炉膛内燃烧，以辐射换热方式将热量传递给炉墙内壁燃料在炉膛内燃烧，以辐射换热方式将热量传递给炉墙内壁四周的水冷壁内的介质；燃烧产物为高温烟气和灰渣。四周的水冷壁内的介质；燃烧产物为高温烟气和灰渣。高温烟气：高温烟气：依次经过过热依次经过过热器、省煤器、空气预热器、器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机、烟囱，除尘器、引风机、烟囱，排入大气。排入大气。灰渣、飞灰：灰渣、飞灰：用水冲入冲用水冲入冲渣沟和冲灰沟。渣沟和冲灰沟。 2022-6-27动力工程热工基础

12、35 锅炉给水由给水箱锅炉给水由给水箱 给水泵给水泵 高压回热加热器高压回热加热器 省煤器省煤器 汽包汽包 下降管下降管 下联箱下联箱 水冷壁管水冷壁管 汽包汽包 过热器过热器 主蒸汽管主蒸汽管 汽轮机汽轮机 凝凝 汽器汽器 热井热井 凝结水泵凝结水泵 低压回热加热器低压回热加热器 除氧器除氧器 给水箱给水箱 2022-6-27动力工程热工基础36 江河（或冷却水池）中的水江河（或冷却水池）中的水 吸水滤网吸水滤网 循环水泵循环水泵 冷却水进水管冷却水进水管 凝汽器凝汽器 冷却水出水管冷却水出水管 江河（或冷却水池）江河（或冷却水池）2022-6-27动力工程热工基础372022-6-27动力

13、工程热工基础38课程设置的目的及学习要求课程设置的目的及学习要求热能利用及其在电力工业中的地位与作用热能利用及其在电力工业中的地位与作用 电力的大规模生产方式 不同发电方式的特点中国电力工业的发展概貌中国电力工业的发展概貌现代汽轮机发电厂的组成及生产过程现代汽轮机发电厂的组成及生产过程2022-6-27动力工程热工基础39绪论第二章 传热学第三章 锅炉设备第四章 汽轮机第五章 热力发电厂2022-6-27动力工程热工基础402022-6-27动力工程热工基础41工质及其基本状态参数工质及其基本状态参数热力学第一定律热力学第一定律稳定流动能量方程式与焓稳定流动能量方程式与焓水蒸汽在定压下的形成过

14、程水蒸汽在定压下的形成过程水蒸汽图表及其应用水蒸汽图表及其应用水蒸汽的典型热力过程水蒸汽的典型热力过程热力学第二定律热力学第二定律朗肯循环朗肯循环2022-6-27动力工程热工基础422022-6-27动力工程热工基础43工程热力学是研究热现象的学科。工程热力工程热力学是研究热现象的学科。工程热力学是热力学的一个分支，主要研究热能与机学是热力学的一个分支，主要研究热能与机械能之间相互转换时的量与质的关系，着重械能之间相互转换时的量与质的关系，着重研究热能转变为机械能的基本规律，并寻求研究热能转变为机械能的基本规律，并寻求进行这种转换的最有利的条件。进行这种转换的最有利的条件。工程热力学为人们正

15、确理解发电厂中的能量工程热力学为人们正确理解发电厂中的能量转换过程，正确理解热力设备的原理等提供转换过程，正确理解热力设备的原理等提供了必要的基础理论知识。了必要的基础理论知识。2022-6-27动力工程热工基础442022-6-27动力工程热工基础45工质工质是指参与热功转换的媒介物质。是指参与热功转换的媒介物质。如：汽轮机是以水蒸汽作为工质的。如：汽轮机是以水蒸汽作为工质的。2022-6-27动力工程热工基础46状态参数状态参数是描述工质在某一给定瞬间是描述工质在某一给定瞬间的物理特性的各个宏观物理量。的物理特性的各个宏观物理量。基本状态参数基本状态参数温度、压力、比容。温度、压力、比容。

16、2022-6-27动力工程热工基础47温度：温度：表示物体冷热程度的物理量。表示物体冷热程度的物理量。 热力学中，温度的测量采用热力学温度热力学中，温度的测量采用热力学温度 T），单位是开尔文（），单位是开尔文（K）。）。 T = t+273.15 (K)温度计：温度计：测量温度的仪表。如：测量温度的仪表。如： 水银玻璃杆温度计水银玻璃杆温度计 热电偶温度计热电偶温度计 光学温度计，等。光学温度计，等。2022-6-27动力工程热工基础48压力压力(p)：大量分子对容器壁面频繁撞击的平均大量分子对容器壁面频繁撞击的平均结果。以单位面积承受的力的大小来表示。结果。以单位面积承受的力的大小来表示。

17、 压力的单位：压力的单位：Pa，kPa，MPa。(1 Pa = 1 N/m2) 非非SI单位：单位：mmHg、mmH2O、kgf/cm2等。等。 压力的测量：压力的测量： 当实际压力当实际压力P高于当地大气压高于当地大气压Pb时，压力测量表时，压力测量表的读数为的读数为表压力表压力Pg；当实际压力低于当地大气；当实际压力低于当地大气压时，压力测量表的读数为压时，压力测量表的读数为真空度真空度Pv 。 P = Pb+ Pg P = PbPv2022-6-27动力工程热工基础490ppbpg0ppbpv2022-6-27动力工程热工基础50比容比容(v)：单位质量的工质所占有的容积。单位质量的工质

18、所占有的容积。 单位：单位：m3/kg 密度密度()：比容的倒数。单位容积内工质比容的倒数。单位容积内工质的质量。的质量。mVv vVm12022-6-27动力工程热工基础51热力学的几个概念热力学的几个概念热力系统热力系统：工程热力学中把所要研究的，为一定：工程热力学中把所要研究的，为一定界面所包围的物质系统，称为热力系统。界面所包围的物质系统，称为热力系统。外界外界：热力系统以外的其它物体统称外界。：热力系统以外的其它物体统称外界。开口系开口系：与外界有物质交换的热力系。：与外界有物质交换的热力系。闭口系闭口系：与外界无物质交换的热力系。：与外界无物质交换的热力系。绝热系绝热系：与外界无热

19、量交换的热力系。：与外界无热量交换的热力系。孤立系孤立系：与外界既无物质交换也无能量交换的：与外界既无物质交换也无能量交换的热力系。热力系。平衡状态平衡状态：在外界条件不变的情况下，即使经历：在外界条件不变的情况下，即使经历较长时间，系统的宏观特性仍不发生变化，这种较长时间，系统的宏观特性仍不发生变化，这种状态称为平衡状态。状态称为平衡状态。2022-6-27动力工程热工基础522022-6-27动力工程热工基础53热力学第一定律表述为：热力学第一定律表述为：热可以热可以变为功，功也可以变为热。一定变为功，功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生数量与之量的热消失时，必产生数量与之相当的功；消

20、耗一定量的功时，相当的功；消耗一定量的功时，必产生数量与之相当的热。必产生数量与之相当的热。2022-6-27动力工程热工基础54热力学第一定律解析式：热力学第一定律解析式： q=u+w 上式表明：加给工质的热量，一部上式表明：加给工质的热量，一部分用来改变工质的分用来改变工质的内能内能，另一部分，另一部分则用来使工质膨胀而对外作功。则用来使工质膨胀而对外作功。 2022-6-27动力工程热工基础55工质的内能工质的内能 内能是指工质在某种状态下内部内能是指工质在某种状态下内部所蕴藏的总能量，包括内动能和所蕴藏的总能量，包括内动能和内势能。内势能。2022-6-27动力工程热工基础56 内动能

21、 分子运动的动能。工质内部分子运动的动能愈大，工质的温度愈高，即工质的内动能是温度 T 的单值函数； 内势能 分子之间由于相互作用力而具有的能量。工质的内势能与工质的比容有关，是比容 v 的函数。理想气体由于不存在内聚力，故内势能为零。 工质的内能，决定于工质的热力学温度和比容，即：u = f (T, v)。这表明：工质内能的大小完全取决于它所处的热力学状态。 理想气体的内能，是温度的单值函数。 内能是一个工质的状态参数状态参数。2022-6-27动力工程热工基础57 设气缸中盛有设气缸中盛有1kg气体，缸内装有一个气体，缸内装有一个无摩擦可移动的活塞，其截面积为无摩擦可移动的活塞，其截面积为

22、f，若缸内气体压力为若缸内气体压力为P，作用于活塞外测，作用于活塞外测的力为的力为Fout，且作用于活塞里侧的力，且作用于活塞里侧的力Pf稍大于外侧的力稍大于外侧的力Fout，则气体将发生膨，则气体将发生膨胀而使活塞向右移动胀而使活塞向右移动dx的距离。则缸的距离。则缸内气体对活塞所作的功为：内气体对活塞所作的功为： 当此当此1kg气体从状态气体从状态1变化到状态变化到状态2时，时，所作的膨胀功为：所作的膨胀功为： （J/kg）功功被定义为力及沿力方向所产生位移的乘积。pdvpfdxdw21vvpdvw膨胀功膨胀功是气体体积变化而与外界交换的功。2022-6-27动力工程热工基础58在热力学研

23、究工质的热功转换规律时：在热力学研究工质的热功转换规律时：功功是过程的函数；是过程的函数；热量热量也是如此。也是如此。作功作功 与与 传热传热 是能量传递的两种基本方式是能量传递的两种基本方式 “功功”是由压力差的作用而传递的能量；是由压力差的作用而传递的能量； “热量热量”是由温差的作用而传递的能量。是由温差的作用而传递的能量。二者都是能量在传递过程中的度量，且可二者都是能量在传递过程中的度量，且可相互转换。相互转换。2022-6-27动力工程热工基础592022-6-27动力工程热工基础60功与压容图功与压容图功在p-v图上可用过程线与v轴包围的面积表示。2022-6-27动力工程热工基础

24、61 热量是由温度差的作用而热量是由温度差的作用而产生的能量。可逆过程中产生的能量。可逆过程中过程中的传热量可表示如过程中的传热量可表示如下：下： 由此得到由此得到熵的定义式熵的定义式：TdqdsTdsqTdsdqss212022-6-27动力工程热工基础62p-v图和图和T-s图图功可用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示；热量可用T-s图上过程线与s轴包围的面积表示，所以p-v图和T-s图是分析气体热力过程的能量变化的有力工具。在p-v图能够确定过程功的正或负；在T-s图上能够确定过程热量的正或负，对过程能量转换分析带来极大的方便。2022-6-27动力工程热工基础632022-6-27动

25、力工程热工基础64稳定流动：稳定流动：工质的流动情况不随时工质的流动情况不随时间而变化，即工质在设备任何截面间而变化，即工质在设备任何截面上的所有状态参数和流速的平均值上的所有状态参数和流速的平均值不随时间而改变，而且在同一时刻不随时间而改变，而且在同一时刻流经任何截面的流量均相同。流经任何截面的流量均相同。2022-6-27动力工程热工基础65 稳定流动能量方程式稳定流动能量方程式 如图所示，如图所示，1kg工质从工质从1-1截面进入系统，从截面进入系统，从2-2截面截面流出系统。当该工质从流出系统。当该工质从1-1截面进入系统时，带入系截面进入系统时，带入系统中的总能量为：统中的总能量为：

26、 该工质从该工质从2-2截面流出系统截面流出系统时，传出系统的总能量为：时，传出系统的总能量为： 11121121vpgZcu22222221vpgZcu2022-6-27动力工程热工基础66 考虑到考虑到 和和 ，根据能量守恒与转换定律可得出下列，根据能量守恒与转换定律可得出下列方程式方程式 ： 可写成：可写成： 令：令： ， 则：则： qiwiwvpgZcuqvpgZcu2222221112112121 iwZZgccvpvpuuq12212211221221pvuhitwZZgccw12212221twhq2022-6-27动力工程热工基础67焓焓(h)： h = u + pv (J/k

27、g) 因为因为 u、p、v 都是状态参数，所以都是状态参数，所以焓焓也也是状态参数是状态参数。焓：代表着每焓：代表着每kg工质沿流动方向往前工质沿流动方向往前传递的总能量中直接取决于热力状传递的总能量中直接取决于热力状态的部分。态的部分。2022-6-27动力工程热工基础68技术功（技术功（wt）：从热力设备中流出来的）：从热力设备中流出来的技术上可资利用的功量。技术上可资利用的功量。 适用于闭口系适用于闭口系 适用于开口系适用于开口系itwZZgccw12212221twhqwuq2022-6-27动力工程热工基础69流动功流动功是开口系输出和输入的推动功的差，等于p2v2-p1v1，是开口

28、系维持流动必须付出的代价。2022-6-27动力工程热工基础70在对闭口系列能量方程时，系统与外界交换的功应是膨胀功，在对压气机、燃气轮机、蒸汽轮机这样的开口系进行计算时的功应是技术功。2022-6-27动力工程热工基础712022-6-27动力工程热工基础72 未饱和水未饱和水 饱和水饱和水 湿蒸汽湿蒸汽 干蒸汽干蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 2022-6-27动力工程热工基础73Mc饱和水线；饱和水线； Nc干饱和蒸汽线；干饱和蒸汽线； 液体热；液体热； 汽化潜热；汽化潜热； 过热热量过热热量 ； c 临界点临界点 lqrsuq2022-6-27动力工程热工基础74过热度：过热度：过热蒸汽的温度

29、过热蒸汽的温度 t 超过相应于同一压超过相应于同一压力下的饱和温度力下的饱和温度 ts 的数值。的数值。干度：干度：湿蒸汽中所含干蒸汽的质量百分数。湿蒸汽中所含干蒸汽的质量百分数。水的临界点参数：水的临界点参数：tc=374.15 pc=22.129 MPa vc=0.00326 m3/kg2022-6-27动力工程热工基础752022-6-27动力工程热工基础76 水蒸汽表水蒸汽表饱和水、干蒸汽、未饱和水、过热蒸饱和水、干蒸汽、未饱和水、过热蒸汽可通过水蒸汽表直接查出。汽可通过水蒸汽表直接查出。2022-6-27动力工程热工基础772022-6-27动力工程热工基础782022-6-27动力

30、工程热工基础792022-6-27动力工程热工基础802022-6-27动力工程热工基础81 湿蒸汽参数可按下式计算湿蒸汽参数可按下式计算：2022-6-27动力工程热工基础82液体热 ql=h汽化潜热 r =h- h过热热量 qsu=h - h所以： h= ql h= ql + r h = ql + r + qsu温熵图上任一点的焓值都可以用通过该点的定压线、垂直线、纵坐标轴和横坐标轴这样四条线为界线的一块面积来表示。2022-6-27动力工程热工基础832022-6-27动力工程热工基础842022-6-27动力工程热工基础85 定压流动过程定压流动过程 工质在设备中进行定压流动时所吸入（

31、或工质在设备中进行定压流动时所吸入（或放出）的热量等于其焓的增加（或减小）。放出）的热量等于其焓的增加（或减小）。 绝热流动的作功过程绝热流动的作功过程 水蒸汽在绝热情况下流经汽轮机时乃是依水蒸汽在绝热情况下流经汽轮机时乃是依靠它的焓降转变为技术功。靠它的焓降转变为技术功。 12hhq21hhwt2022-6-27动力工程热工基础86能量方程式：能量方程式： 工质流经喷管时，如果发工质流经喷管时，如果发生绝热膨胀，则其动能必生绝热膨胀，则其动能必将增大。将增大。212122)(21hhcc2022-6-27动力工程热工基础87喷管的型式喷管的型式 根据喷管截面形根据喷管截面形状的不同，喷管状的

32、不同，喷管可分为两种型式：可分为两种型式：渐缩喷管渐缩喷管和和渐缩渐缩渐扩喷管渐扩喷管。 渐缩喷管渐缩喷管 渐缩渐扩喷管渐缩渐扩喷管 （拉伐尔喷管）（拉伐尔喷管）2022-6-27动力工程热工基础88喷管型式的选取：喷管型式的选取： 当当 p2/p1c 时，采用渐缩喷管，喷管出口能获得亚时，采用渐缩喷管，喷管出口能获得亚音速或音速流动；音速或音速流动； 当当p2/p1c 时，采用渐缩渐扩喷管，喷管出口能获时，采用渐缩渐扩喷管，喷管出口能获得超音速流动，在最小界面处的流速理论上等于当得超音速流动，在最小界面处的流速理论上等于当地音速。地音速。 注：注： c = pc / p12022-6-27动

33、力工程热工基础89节流：节流： 流体在管道中流动时，如果流体在管道中流动时，如果流经阀门、挡板、孔板等障流经阀门、挡板、孔板等障碍物，流体则产生涡流和摩碍物，流体则产生涡流和摩擦，即产生局部阻力损失，擦，即产生局部阻力损失，因而引起压力显著下降，这因而引起压力显著下降，这种现象，称为节流。种现象，称为节流。 节流后节流后 h2 = h1 p2p1 s2s1 工质通过孔板时的绝热节流工质通过孔板时的绝热节流2022-6-27动力工程热工基础90绝热节流后，工质的作功能力将下降。绝热节流后，工质的作功能力将下降。 绝热节流在绝热节流在 h-s 图上表示图上表示2022-6-27动力工程热工基础91

34、2022-6-27动力工程热工基础92 克劳修斯说法：克劳修斯说法：热不可能自发地、不付热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。代价地从低温物体传到高温物体。 开尔文开尔文-浦朗克说法：浦朗克说法：任何发动机都不可任何发动机都不可能只从单一的热源吸热，并把它连续不能只从单一的热源吸热，并把它连续不断地转变为功。断地转变为功。2022-6-27动力工程热工基础93 循环：工质从某一状态出发，经过一连串的状态变化，而重新回到原来的状态，工质所经历的这些热力过程的综合，称为热力循环，简称循环。 若循环的膨胀功大于压缩功，则循环的效果是使热能在一定的条件下连续不断地转变为机械能，这种循环称为

35、“正向循环”或“热力循环”。（如右图所示） 每一个循环热机所作的净功为：012210bawww2022-6-27动力工程热工基础94 循环的热效率 若工质经过一个循环，从高温热源吸收的热量为q1而向低温热源放出的热量为q2，则 根据热力学第一定律： 则循环的热效率： 0du0021wwduqq12121101qqqqqqwt2022-6-27动力工程热工基础95卡诺循环是在一定温度界限内热效率最高的循环，它是由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成的。 12：定温吸热过程； 23：绝热膨胀作功过程； 34：定温放热过程； 41：绝热压缩过程。卡诺循环的热效率 12121122121)()(

36、11TTssTssTqqtc2022-6-27动力工程热工基础96卡诺定理卡诺循环的热效率仅取决于热源温度T1和冷源温度T2而与工质的性质无关，T1愈高、T2愈低时，热效率愈高；任何热能动力装置的循环效率都不可能达到100%；当T2=T1时，卡诺循环的热效率等于零，这说明，只有单一热源的热力发动机是不可能存在的。2022-6-27动力工程热工基础972022-6-27动力工程热工基础98 朗肯循环的组成朗肯循环的组成 实现朗肯循环所需的热实现朗肯循环所需的热力设备包括：锅炉、汽力设备包括：锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵轮机、凝汽器、给水泵等。等。2022-6-27动力工程热工基础99朗肯循环是由

37、以下热力过程组成的：朗肯循环是由以下热力过程组成的：12：过热蒸汽：过热蒸汽在汽轮机内的绝热在汽轮机内的绝热膨胀作功过程膨胀作功过程23：乏汽：乏汽在凝汽器中的定压放热在凝汽器中的定压放热过程过程 34：凝结水：凝结水在给水泵中的绝热压在给水泵中的绝热压缩过程缩过程4561：给水：给水在省煤器、汽锅在省煤器、汽锅和过热器中定压吸热过程和过热器中定压吸热过程 21hhwt322hhq34hhwp411hhq2022-6-27动力工程热工基础100朗肯循环的热效率朗肯循环的热效率 则朗肯循环的热效率为：则朗肯循环的热效率为： 当当p110MPa时，水泵功可忽略不计，此时：时，水泵功可忽略不计，此时

38、：)()(34210hhhhwwwpt213241)()(qqhhhhpptwhhwhhhhhhhhhhqw)()()()()()(3121343134211021213121hhhhhhhht2022-6-27动力工程热工基础101提高朗肯循环热效率的途径提高朗肯循环热效率的途径 提高初温、初压；提高初温、初压； 降低背压。降低背压。 朗肯循环由于工质的平均吸热朗肯循环由于工质的平均吸热温度比循环的最高温度低得多，因温度比循环的最高温度低得多，因而其循环热效率低。火力发电厂都而其循环热效率低。火力发电厂都不直接采用上述简单的朗肯循环，不直接采用上述简单的朗肯循环，而是采用平均吸热温度比较高的

39、回而是采用平均吸热温度比较高的回热循环和再热循环。热循环和再热循环。2022-6-27动力工程热工基础1022022-6-27动力工程热工基础103 传热学是研究热能传递规律的学科。传热学是研究热能传递规律的学科。 温差的存在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进温差的存在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进行传递。行传递。 火电厂的生产过程，很多是和传热过程密切相联系的。火电厂的生产过程，很多是和传热过程密切相联系的。 热量传递的三种基本方式：热量传递的三种基本方式： 导热导热 ( 热传导热传导 ) 对流换热对流换热 辐射换热辐射换热2022-6-27动力工程热工基础1042022-6-2

40、7动力工程热工基础1051822，傅立叶假定固体中热，傅立叶假定固体中热的传导率正比于温度梯度。的传导率正比于温度梯度。傅立叶定律表示为：傅立叶定律表示为：dxdtFQ导热系数，W/(m)2022-6-27动力工程热工基础106导热系数小于0.23W/(m.)的材料习惯上称为：“保温材料”或“绝热材料”2022-6-27动力工程热工基础1072022-6-27动力工程热工基础108对流换热是指流动着的流体和固体壁面接触时，对流换热是指流动着的流体和固体壁面接触时，相互间的换热过程。这一过程既包括流体各部分相互间的换热过程。这一过程既包括流体各部分因发生相对位移所引起的热量转移（对流作用），因发

41、生相对位移所引起的热量转移（对流作用），同时也包括流体分子之间的导热作用，其总的结同时也包括流体分子之间的导热作用，其总的结果称为果称为“对流换热对流换热”。如果没有流体的运动，则热量的传递将是如果没有流体的运动，则热量的传递将是“导热导热”2022-6-27动力工程热工基础109强迫对流强迫对流 流体的流动是外力的驱动，如：泵或风机流体的流动是外力的驱动，如：泵或风机自然对流自然对流 流体内的温差，导致流体的密度不同，冷流体内的温差，导致流体的密度不同，冷流体（密度大）将下沉，热流体将上升。流体（密度大）将下沉，热流体将上升。2022-6-27动力工程热工基础1102022-6-27动力工程

42、热工基础1112022-6-27动力工程热工基础1122022-6-27动力工程热工基础1132022-6-27动力工程热工基础114对流换热量对流换热量Q与换热表面积与换热表面积F以及固体壁面以及固体壁面和流体之间的温度差和流体之间的温度差( tw- tf )成正比。即：成正比。即：)(fwttFQ 对流换热系数，W/(m2)2022-6-27动力工程热工基础115对流换热，热量的传递总是和流体的流动联对流换热，热量的传递总是和流体的流动联系在一起，因此使这类问题大为复杂化。一系在一起，因此使这类问题大为复杂化。一般，对流换热强弱与流动发生的原因、流体般，对流换热强弱与流动发生的原因、流体的流动状况、流体的热物性以及固体表面的的流动状况、流体的热