水蒸气及其动力循环

水蒸气及其动力循环第1页，共18页，2023年，2月20日，星期日第一节水蒸气的定压形成过程及图表应用一、基本概念1、汽化：物质由液态转变为汽态的现象2、液化：由汽态转变为液态的现象3、蒸发：一种通过液体表面进行的比较缓慢的汽化现象4、沸腾：液体表面和液体内部同时进行的剧烈的汽化现象第2页，共18页，2023年，2月20日，星期日5、饱和状态：当汽化速度等于液化时，汽、液两相将处于动态平衡，这种平衡状态就是饱和状态，此时的压力为饱和压力，此时的温度为饱和温度。6、饱和水和饱和蒸汽：饱和状态下的液体和蒸汽7、湿饱和蒸汽（湿蒸汽）：饱和水和饱和蒸汽的混合物8、湿蒸汽的干度：湿蒸汽中纯饱和蒸汽的质量百分述第3页，共18页，2023年，2月20日，星期日二、水蒸气的定压形成过程过冷水水沸腾湿蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽x=1x

vx=0D=t-ts沸点饱和蒸汽过热蒸汽水定压升温定温定压汽化定压升温第4页，共18页，2023年，2月20日，星期日郎肯循环朗肯循环：是最简单的蒸汽动力循环由水泵、锅炉、汽轮机和冷经器口个主要装置组成.水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环第5页，共18页，2023年，2月20日，星期日4-1—定压吸热过程，1-2—绝热膨胀过程，2-3—定压放热过程，3-4—绝热加压过程。该循环称为朗肯循环，也称为简单蒸汽动力装置循环第6页，共18页，2023年，2月20日，星期日郎肯循环向外输出的净功W为汽轮机输出功与水泵耗功之差即W0=W-Wp=（h1-h2）-（h4-h3）郎肯循环的热功率η=W0/q1=（h1-h2）/(h1-h2`)第7页，共18页，2023年，2月20日，星期日中间再热循环高温高压蒸汽从锅炉出来后，到汽轮机做功，其温度及压力都有所下降，将这个蒸汽再送回锅炉中再次加热升压，出来后再送到汽轮机做功。这种再热方式能够提高蒸汽的利用率，提高整套机械的工作效率。第8页，共18页，2023年，2月20日，星期日回热循环在朗肯循环中，新蒸汽的热量在汽轮机中转变为功的部分只占30%左右，而其余70%左右的热量随乏汽进入凝汽器，在凝结过程中被循环水带走了为了提高工质的平均吸热温度，减少凝汽器中被冷却水所带走的热量，人们采用了利用抽汽加热给水的热力循环——回热循环。第9页，共18页，2023年，2月20日，星期日右图为具有一次抽汽回热循环的系统示意图。对1kg工质而言，当其进入汽轮机膨胀做功到p0压力时，抽出akg工质送入混合式加热器8中，提高其给水温度。余下的（1-a）kg工质在汽轮机内继续膨胀做功，直至排入凝汽器。显然，在凝汽器中被冷确水所带走的热量就减少了，从而使得循环热效率提高。第10页，共18页，2023年，2月20日，星期日（一）热传导(又称导热)热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程叫热传导，简称导热，热传导在固体、液体和气体中都可以发生。第11页，共18页，2023年，2月20日，星期日（二）对流传热对流传热是由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，因而对流传热只能发生在有流体流动的场合。第12页，共18页，2023年，2月20日，星期日（三）辐射传热因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。热辐射与热传导和对流传热的最大区别就在于它可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。第13页，共18页，2023年，2月20日，星期日换热器将热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的装置。第14页，共18页，2023年，2月20日，星期日混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。第15页，共18页，2023年，2月20日，星期日间壁式换热器间壁式换热器的特点是冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。在火电厂是应用最多的，如锅炉中各汽水受热面，回热加热系统中的高、低压加热器等。第16页，共18页，2023年，2月20日，星期日再生式换热器换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室