2022年《发电厂动力设备》教案

1、湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至 2022 年第 2 学期第 1 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08 年 2 月 24 日教案单元 章节）：序论目地要求： 1、明白电能在国民经济中地作用和位置 2、明白电力生产地特点及基本要求 3、明白电厂地类型 4、明白火力发电厂基本生产过程学问要点： 1、电力生产特点及要求 2、电厂类型 3、火力发电厂基本生产过程技能要点：教案步骤： 1、介绍电能在国民经济中地作用和位置 2、图示分别介绍电厂地类型 3、简要介绍火力发电地基本生产过程教具及教案手段：多媒体课堂教案；板书、图示、举例；

2、作业布置情形：课后分析与小结：授课 教师：陈剑 授课日 期：2022 年2 月25 日教案内容 板书或旁注绪论一、电能在国民经济中地作用和位置电能可以很便利地转变为其它形式地能量；可以输送到很远地地 方且输送缺失小；能适应很多特种工艺地需要；又能使生产过程较易 实现自动化、无污染 ,有效地提高各行各业地生产自动化水平 ,促进技 术进步 ,从而提高劳动生产率 ,改善劳动者地工作环境和工作条件 . 世界各国都把电力工业地进展速度和电能消耗占总能源消耗地比 例作为衡量一个国家现代化水平地标志 . 结合实际事例说明电能在国民经济中地作用和位置）二、电力生产地特点及基本要求 1安全牢靠 2力求经济 3保

3、证电能质量 4掌握污染 ,爱护环境三、电厂地类型一）按使用地能源分 1火力发电厂 化学能转换成电能 2水力发电厂 图 01）水能转换成电能 3原子能发电厂 原子能转换成电能图 02） 4生物发电厂 生物质能转换成电能 5抽水蓄能电厂 余外电能转换成水势能再转换成电能 6风力发电厂 图 03）风能转换成电能 7太阳能发电厂 太阳能转换成电能图 04） 8地热发电厂 图 05）地热能转换成电能教案内容 板书或旁注二）按输出能源分类 1发电厂 2热电厂三）按供电范畴分类 1区域性电厂 2孤立发电厂 3自备发电厂四）按发电厂总装机容量地多少分类 1小容量发电厂 100MW 以下） 2中容量发电厂 10

4、0 250MW ） 3大中容量电厂 250 600MW ） 4大容量发电厂 250 600MW ） 5特大容量电厂 1000MW 以上）四、火力发电厂基本生产过程煤、石油、自然气作为燃料化学能）在锅炉设备中燃烧和传热转换成水蒸气 热能）通过汽轮机 机械能）发电机 电能）凝汽式火力发电厂生产过程示意图如图 06 所示）五、本课程地主要内容第一篇基础学问部分将对热能转换成机械能地规律、条件、方法等进行较全面地阐述,从理论高度上来熟悉火力发电厂. 其次篇锅炉设备和第三篇汽轮机设备部分对燃料地化学能转换成蒸汽地热能和蒸汽地热能转换成机械能地原理、系统、设备等进行较详细地介绍,以便从理论和实际地结合上,

5、进一步加深对火力发电厂地熟悉 . 湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至 2022 年第 2 学期第 2 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08 年 2 月 24 日教案单元 章节）：第一章工质及其热力状态目地要求： 1、明白工质及其热力状态地基本概念 2、懂得工质地热力状态及基本状态参数 3、懂得抱负气体地状态方程学问要点： 1、工质地热力状态及基本状态参数 2、平稳状态及气体地状态方程技能要点：教案步骤： 1、先明白基本概念 2、介绍热力状态及基本状态参数 3、介绍什么是平稳状态及状态方程教具及教案手段：多媒体课堂教案；叙述、

6、图示、举例；作业布置情形：课后分析与小结：授课 教师：陈剑 授课日 期：2022 年2 月26 日教案内容 板书或旁注第一篇基础学问包括工程力学、传热学、流体力学等内容.工程力学主要讨论热能和机械能之间地转换规律及方法；传热学主要讨论由于温差引起地热 能传递规律；流体力学主要讨论流体地机械运动规律 . 第一章工质及其热力状态11 基本概念 热能转换成机械能地设备统称为热机.汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等都属于热机 .热机中用来实现热能转换成机械能地工作介质称为工质. 对工质地要求：1、有良好地膨胀性与流淌性2、价廉、易得、热力性能稳固、不腐蚀设备、无毒等所以气态物质最相宜作工质,目前火力发电厂主要

7、以水蒸气为工质.抱负气体不考虑气体分子地体积和气体分子之间地相互作用力 ,凡不符合这两个条件地气体都称为实际气体 .锅炉中产生地水蒸气 ,由于离液态较近 ,只能作为实际气体来处理 . 在工程力学中 ,常把能不断地供应热能地物体称为高温热源 ,简称热源 . 热源特点：热容量无限大,不因向工质传热而降低温度.温度恒定）接收工质排除剩余热能地物体称为低温热源 不变）,简称冷源 .温度恒定热能动力装置工作过程：工质从高温热源吸取热能 ,将其中一部分转化为机械能 ,并把余下地一部分传给低温热源 . 依据系统与外界进行物质交换地情形 ,系统可分为：1）封闭热力系统2）开口热力系统 依据系统与外界进行能量交

8、换地情形,又可定义：1）绝热热力系统2）孤立热力系统12 工质地热力状态及基本状态参数在热力学中 ,常用地状态参数有 6 个：温度、压力、比体积、热力学能、焓、熵 .其中 ,温度、压力、比体积是工质地基本状态参数 , 教案内容 板书或旁注热力学能、焓、熵是导出地状态参数 . 一、温度温度是标志物体冷热程度地一个物理量.处于热平稳地物体具有相同地温度 ,温度地数值表示方法称为温标 .摄氏温标规定在 1 标准大气压下纯水地冰点温度为 0 度,沸点地温度为 100 度,国际单位制采纳绝对温标为基本温标 .两种温标之间地关系为 t=T 273.15,在热力运算时 ,通常取 t=T 273. 从微观角度

9、分析 ,物体地冷热程度取决于物体内部微粒运动地状况 .按分子运动理论 ,气体地肯定温度与气体分子地平均动能成正比 .气体分子平均动能越大 ,物体地温度就越高 .所以 ,温度标志着物体内部分子无规章热运动地剧烈程度 . 二、压力一）压力地单位 在国际单位中 ,压力地单位为帕斯卡,简称帕 Pa）,1Pa 1N/m2.压力地大小也可以用液柱高度表示 ,常用地有 mmHg 和 mmH 2O. 1mmHg 133.3 Pa 1mmH 2O9.81 Pa 二）大气压力空气层由于其自身地重量而对地面上地物体产生压力 ,这个压力称为大气压力 ,简称大气压 .物理学中 ,将纬度 45 o海平面上地常年平均气压定

10、作“ 标准大气压”,或称为“ 物理大气压”,用 atm 表示 . 1atm=760mmHg=1.01 3 10 5Pa=1.033 10 4mmH 2O 三）肯定压力、表压力、真空工质地真实压力称为肯定压力 ,以 p 表示 .一般用弹簧管式压力计图 11）和 U 形管式压力计 图 12）测量 .测得地是工质地肯定压力和大气压力之间地差值 . 只有肯定压力才能作为工质地状态参数 参数 . 三、密度及比体积,表压力和真空都不是状态单位质量地工质所占有地体积称为该工质地比体积 ,用符号“v” 表示 ,单位为 m 3/kg. 相反 ,单位体积地工质所具有地质量称为该工质地密度 ,用符号“ ” 表示 ,

11、单位为 kg/m 3.明显 v=1/ 教案内容 板书或旁注13 平稳状态及气体地状态方程一、平稳状态系统内工质各点相同地状态参数匀称一样地状态在热力学上称作“ 平稳状态”. ,往往都有联系.例如 ,在气描画状态地各状态参数并不都是独立地体地压力、温度、比体积这三个基本状态参数中 内在联系可用数学式表达如下：,三个状态参数之间地 fp,v,T ） 0 这样地函数关系称为状态方程式,它们地详细形式取决于工质地性质. 二、抱负气体地状态方程式当抱负气体处于平稳状态时,对 1kg 质量地气体 ,其状态方程式为pvRT ,J/kgK. 式中： R 为抱负气体地气体常数对 mkg质量地气体 , 其状态方程

12、式为pVmRT 气体常数 R 与状态无关 , 只打算于气体地性质 . 不同地气体 , 一般具有不同地气体常数 .湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至 2022 年第 2 学期第 3 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08 年 2 月 24 日 教案单元 章节）：其次章 热力学定律 2.1 准平稳过程和可逆过程 2.2 功和 p-v 图 目地要求： 1、明白准平稳过程和可逆过程 2、把握 p-v 图地运用学问要点： 1、准平稳过程和平稳过程 2、p-v 图技能要点：教案步骤： 1、先分析准平稳过程及可逆过程 2、通过示例分析 p-

13、v 图教具及教案手段：多媒体课堂教案、举例、图示、黑板板书作业布置情形：课后分析与小结：授课教师：陈剑授课日期：2022年3月18日教案内容 板书或旁注其次章 热力学定律2.1 准平稳过程和可逆过程一、准平稳过程工质从一个状态经过一系列地中间状态连续地变化到另一个状态 ,它所经受地全部过程称为热力过程 ,简称过程 . 工质在热力设备中受到外界地作用 ,其平稳状态被破坏 ,因此 ,热力过程都是不平稳地 .但是假如这个过程进行得很慢 ,使外界对工质地作用时间远大于工质从一个平稳状态过渡到另一个平稳状态地时间 ,即在过程中工质有足够时间来复原平稳 ,随时都不致远离平稳状态 .这种由一系列平稳状态所组

14、成地过程称为准平稳过程 . 平稳状态在 p-v 图上可以表示为一个点 ,那么由一系列平稳状态组成地热力过程在 p-v 图上就可以表示为一条线 .这种过程可以是直线 ,也可以是曲线 .只有准平稳过程才能在坐标图上用连续线表示 . 建立准平稳过程地概念 ,其好处是：1、可以用确定地状态参数变化来描述过程；2、亦可在参数坐标图上表示过程；3、可以用状态方程式进行必要地运算；4、可以运算过程中系统与外界地能量转换 . 二、可逆过程示例分析：图 2-1 为一个由工质、热机和热源组成地热力系 ,活塞通过曲柄连接一个飞轮 . 定义：当一个过程进行完了以后,假如能使工质沿相同地路径逆行回复至原先状态 ,并使整

15、个系统和外界全部都回复到原先状态而不留下任何转变 ,这一过程就叫做可逆过程 .反之就为不行逆过程 . 实现可逆过程需满意地条件：1、过程中没有摩擦和温差；2、过程必定是准平稳过程 . 准平稳过程和可逆过程地联系与区分：共同点：都是无限缓慢进行地、由无限接近于平稳态所组成地过程；因此可逆过程和准平稳过程一样 地实线描画 . ,在状态参数坐标图上也可用连续区分：准平稳过程虽是抱负化了地过程 ,但并不排斥过程中地能量损耗 ,而可逆过程是一个抱负化地极限过程.可逆过程必定是准平稳过程,而准平稳过程只是可逆过程地条件之一 . 教案内容.能量交换地板书或旁注2.2 功和 p-v 图系统与外界之间在不平稳势

16、地作用下会发生能量交换方式有两种做功和传热. 一、功地定义 功是系统与外界交换能量地一种方式 . 力学：功定义为系统所受地力和沿力作用方向所产生位置移地 乘积 . 热力学：系统与外界在边界上发生地一种相互作用 ,其位移成效 .图 2-2 所示）可归结为外界举起了一个重物 功是系统与外界之间能量传递地一种方式 ,所以 ,功不是状态参数 , 而是过程量 . 热力学中规定 ,系统对外界做功取正值；外界对系统做功为负值. ,即1J地功相当于物体在1N 力作用下产生1m 位移时完成地功量1J=1Nm 单位质量地工质所做地功称为比功,用 表示 =W/m 单位时间内完成地功称为功率.单位为 W 瓦特） 1W

17、=1J/s 1kW=1kJ/s 二、体积变化功膨胀功和压缩功对于由可压缩气体组成地简洁系统来说,系统与外界只交换一种形式地功 ,就是在不平稳压力推动下产生地系统体积膨胀或压缩地功 ,通常称为膨胀功或压缩功 . 工质做功示意图如图 2-3 所示 ,工资由状态 1 经受一个可逆膨胀过程到状态 2. 工质所做地微小功为pAdx pdv整个过程中工质所做地功为2pdv J/kg 1对 mkg 工质 ,就所做功为Wm2pdvmJ1湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至 2022 年第 2 学期第 4 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08

18、年 2 月 24 日 教案单元 0 表示系统吸热 ,ds0 表示系统放热 ,ds=0 表示系统与外界无热量交换 . qTdsJ/kg K. mkg 工质地熵用可逆过程传热量地运算式为：可得熵地定义式为：dsq,单位是T式中 ,s 表示 1kg 质量地气体地熵S 表示 ,单位是 J/K. 三、 T-s 图T 作为纵坐标 ,熵 s 为衡坐标构成T-s 图,称为温熵图 . 热力学温度如图 2-5 所示 ,图上任何一点都表示一个平稳态.状态 1 到 2 过程中任一状态如产生一个 ds 地微小变化 ,就系统与外界交换地微小热量q Tds 为图中地微元面积 .因此整个过程 ,对工质加入地热量为2q 1Td

19、s =过程曲线下地面积所以 T-s图又称为示热图 . 熵地变化量可用来标志热力过程有无传热和传热地方向 . 教案内容 板书或旁注2.4 热力学第肯定律一、热力学能 工质内部所具有地各种能量统称为热力学能.对工程热力学所讨论地范畴 ,工质地热力学能主要包括分子地内动能和内位能两部分 ,工质地热力学能打算于它地温度 T 和比体积 v,也就是打算于气体所处地状态,那么热力学能也应当是一个状态参数.1kg 地工质所具有地热力学能用符号 u 来表示 ,单位是 J/kg.对 mkg 地工质地热力学能用符号 U 表示 ,单位为 J. 对于抱负气体 ,由于不考虑分子之间地吸引力 ,也就是不考虑分子地内位能 ,

20、所以它地热力学能就是内动能 ,因此 ,抱负气体地热力学能 u仅仅是温度 T 地函数 . 二、热力学第肯定律地实质当热能与其他形式地能量相互转换时,能地总量保持不变. 对于任何系统 ,各项能量之间地平稳关系一般表示为：进入系统地能量离开系统地能量 三、闭口系统地热力学第肯定律表达式=系统内部能量地变化q w u 即 q u w对 mkg 质量地工质 ,可相应地得出 Q U W在一个热力过程中 ,工质从外界吸取地热量等于工质热力学能地增量和对外做功之和 . 四、开口系统地热力学第肯定律表达式1、稳固流淌工程上 ,一般热力设备除了启动、停止或加减负荷外 ,常处在稳固工作地情形下 ,即开口系统内任何一

21、点地工质 ,其热力参数及运动参数都不随时间而变 ,称这种流淌过程为稳固流淌过程 . 稳固流淌满意条件：1）单位时间内进入热力系统地工质质量与流出热力系统地工质质量不变 . 2）单位时间内加入热力系统地热量及热力系统做出地功都不随时间而变 . 教案内容 板书或旁注2、推动力 开口系统与外界交换地功除了体积变化功外,仍有因工质出、入开口系统而传递地功 ,这种功叫推动力 .推动力是为推动工质流淌所必需地功 ,它常由泵、风机等所供应 . 3、焓热力学能和推动功之和u+pv ）可以懂得为由于工质流淌而携带h 表地 ,取决与热力状态参数地能量.我们把 u+pv ）定义为焓 ,用符号示,单位为 J/kg,m

22、kg 工质地焓用 取决于工质状态地状态参数 . 特性如下：H 表示 ,单位为 J,即 h=u+pv.焓也是一个1）任一状态参数地变化量完全取决于过程始点和终点地状态, ,而与中间经受地过程路线无关. 2）假如工质从某一状态动身,经过一系列过程又回到初始状态就状态参数地变化量为零. 4、开口系统地热力学第肯定律表达式qh1c22 c 1gz2z 1wS225、开口系统地热力学第肯定律在工程上地应用1）汽轮机wsh 1h 22）热交换器qh 2h 13）水泵和风机wsh 2h 14）喷管1c22 c 1h 1h 222湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至

23、2022 年第 2 学期第 5 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08 年 2 月 24 日 教案单元 章节）：其次章 热力学定律 2.5 热力过程 2.6 热力循环 目地要求： 1、懂得几种热力过程地工作原理 2、懂得热力循环过程学问要点： 1、等容过程、等压过程、等温过程和绝热过程 2、热力循环过程技能要点：教案步骤： 1、第一分析几种热力过程地工作过程 2、介绍热力循环地概念教具及教案手段：多媒体课堂教案；叙述、分析、图示作业布置情形：课后分析与小结：授课教师：陈剑授课日期：20年月日教案内容 板书或旁注2.5 热力过程一、等容过程 在体积保持不变地情形下所进行地

24、热力过程称为等容过程. 1、过程方程式 v=常数 2、过程中地能量转换 由于过程中比体积保持不变 ,因此体积变化功为零 .依据热力学第 肯定律可知 ,在等容过程中 ,工质与外界所交换地热量只用来转变工质 本身地热力学能 ,并不对外做功 . 二、等压过程 在压力不变地情形下进行地热力过程称为等压过程 . 1、过程方程式 p=常数 2、p-v 图.依据热力学第肯定律 等压过程中 ,工质所做地膨胀功 表达式可知 q=h 2-h1,即在等压过程中对工质加入地热量等于工质焓地 增量 . 三、等温过程 在温度不变地情形下所进行地热力过程称为等温过程. 1、过程方程式 T=常数 2、T-s 图如图 2-10

25、 所示）3、过程中地能量转换 由于等温 ,又是抱负气体 ,所以 u=0,依据热力学第肯定律 ,当对气 体加热做等温膨胀时 ,所加地热量全部用来对外做膨胀功 ,热力学能不 变. 四、绝热过程 在与外界没有热量交换地情形下所进行地热力过程称为绝热过程 . 1、过程特点 q=0 2、T-s 图图 2-11 所示）教案内容. 板书或旁注3、过程中地能量转换绝热过程在T-s 图上是一条垂直直线可逆地绝热过程是等熵过程 增加地过程 . ,对有缺失地、不行逆地绝热过程是熵2.6 热力循环. 工质从某一状态经过一系列地状态变化过程,又回到原先状态地全部过程地组合就称为热力循环,简称循环 .假如组成热力循环地各

26、个热力过程都是可逆过程,那么该热力循环为可逆循环,否就为不行逆循环对于一个循环来说,由于工质回复到原先地状态,所以整个循环在参数坐标图上表示出来应当是一条封闭地曲线 态参数地净变化量都等于零 . ,而且工质地任意一个状循环随着成效地不同 ,可分为正向循环和逆向循环 . 假如循环地总成效是将热能转变为机械能 ,就称为正向循环 ,各种热机实施地循环都是正向循环 ,故也称为热机循环 . 正向循环产生地净功等于循环中工质对外界所做地膨胀功和外界对工质所做地压缩功地代数和 .这个净功就是可以由外界加以利用地功,所以也称其为有用功 ,用 w0表示 . 热机循环变热能为机械能地有效程度称作循环地热效率 ,它

27、是衡量动力装置经济效益地一种指标 ,用 t表示 . w 0 q 1 q 2 q 2t 1q 1 q 1 q 1热效率 t愈大 ,表示循环地经济性愈好 . 假如循环中压缩过程所消耗地功大于膨胀过程所做地功 ,循环地总成效不是产生功 ,而是消耗外界地功 ,即将机械能转变为热能 ,这样地循环称为逆向循环 .逆向循环虽不断消耗机械能 ,但却不断从低温热源吸热并将其排向高温热源 . 逆向循环主要用于制冷机 ,用机械能使冷藏库或冰箱中地热量排向温度较高地大气 ,以及用机械能使大气中地热量排向温度较高地室内供暖设备热泵 . 湖北水利水电职业技术学院老师授课教案课程名称： 发电厂动力设备 2022 年至 2022 年第 2 学期第 6 次课 班级： 07 发电厂 1、 2 班编制日期： 20 08 年 2 月 24 日 教案单元 章节）：其次章 热力学定律 2.7 热力学其次定律 2.8 卡诺循环 目地要求： 1、懂得热力学其次定律 2、明白卡诺循环过程学问要点： 1、热力学其次定律 2、卡诺循环技能要点：教案步骤： 1、分析热力学其次定律地实质并明白其表述 2、通过分析明白卡诺循环地概念及特性教