发电厂热动基础知识课件

发电厂热动基础知识热工基础知识蒋丽菊

2004/5主讲：蒋丽菊LDDLPX辽电公司大连培训中心水蒸气的状态参数

六个状态参数:

温度、压力、比容、内能、焓、熵基本状态参数状态参数温度T压力P

比容V摄氏温度热力学温度绝对压力P表压力pg真空pv大气压力

PambT≈t+273v=V／m工质的基本状态参数m3/kg密度ρ＝1/v几种压力的关系pPaP=Pap＞Pap＜PaPapgppvPapP=Pa-pvP=Pa+pgPaPPPaPapgpv压力单位及其换算压力单位兆帕帕毫米汞柱毫米水柱标准大气压物理大气压工程大气压巴毫巴单位代号MpapammHgmmH2Oatmatbarmbar备注1Pa=1N/m2

1at=0.1MPa

1at

=1kgf/cm2

1mmH2O=9.81Pa1atm=760mmHg

1mmHg=133.3Pa1bar=0.1MPa压力单位及其换算1at=735.6mmHg计算题Je3D2076某地大气压力为755mmHg，试将其换算成kPa、bar、at。（P167）答案:解：因为1mmHg＝133Pa所以755mmHg＝133×755＝100415Pa≈100kPa又因为1bar＝0.1MPa＝100kPa所以755mmHg＝1bar又因为1at＝98kPa所以755mmHg＝1at答：755mmHg合100kPa、1bar、1at。

解：火焰为1500℃时辐射能量E11at=1kgf/cm21mmH2O=9.＝（330－318）/（0.5×5mm由20g碳钢制成，其内壁温度为t2＝318℃，外壁温度为t1＝338℃，热导率λ1＝48W/（m℃），若其内壁结了1mm厚的水垢，水垢的热导率λ2＝1W/（m℃），求结垢前后单位面积导热量。＝0.q1＝（t1－t2）/（δ1/λ1）＝λ1（t1－t2）/δ1解：结垢前单位面积的导热量q1E0＝C0（T/100）4Je3D3085（P171）某锅炉炉膛火焰温度由1500℃下降至1200℃时，假设火焰发射率α＝0.汽包的零水位与水位计中心线是一个高度h＝280－（150＋50）＝80mmLb3D3030锅炉汽包压力表读数为9.2、静压力的方向垂直指向作用面。Je3D3079(p168)锅炉水冷壁垂直高度为30m，由冷炉生火至带满负荷，壁温由20℃升至360℃，求其热伸长植ΔL（线膨胀系统αL=0.答案:解：根据连续性流动方程式选择等压面0-0，得到解：结垢前单位面积的导热量q1当t＝0℃时，T＝273K，答：汽包内的实际水位h2＝350mm，汽包内的实际水位与水位计水位差值Δh为50mm。604MPa，大气压力表的读数为101.计算题Lb3D3030锅炉汽包压力表读数为9.604MPa，大气压力表的读数为101.7kPa，求汽包内工质的绝对压力。（P153）解：已知pg=9.604Mpa，pa=101.7kPa，p=pg+pa=9.604+0.1017=9.7057Mpa。答：求汽包内工质的绝对压力9.7057Mpa。

连续性方程稳定流动的连续性方程式1122任意P1P2A1C1V1ACVA2C2V2qmA1C1V1A2C2V2==ACV=qmρ1A1C1ρ2A2C2==ρAC=液体：A1C1=A2C2或：πd21C14=πd22C24计算题12(Lb3D3029).(P152)某锅炉一次风管道直径为Φ300mm，测得风速为23m/s，试计算其通风量每小时为多少m3。答案:解：已知＝23m/s，D＝300mm＝0.3m根据Q＝ωF，F＝πD2/4Q＝ωπD2/4＝23×3.14×0.32/4=1.625m3/s=1.625×3600=5850(m3/h)答：通风量为5850m3/h。计算题14(Lb3D3031)（P153）.某给水泵，已知其直径d1＝200mm处的断面平均流速c1＝0.795m/s，求d2＝100mm处端面的平均流速c2为多少?答案:解：根据连续性流动方程式答：D2处断面的平均流速为3.18m/s。计算题14(Je3D3086).（P171）某锅炉汽包安全门的启动压力p＝14MPa，过流截面的直径d＝188mm，求此安全门每小时排汽量。（C＝0.085，K＝1）答案:解：E＝CA（10.2p＋1）K＝0.085（πd2/4）（10.2×14＋1）×1＝0.085×（3.1416×18.82/4）（142.8＋1）×1＝3391（kg/h）＝3.391（t/h）答：安全门排汽量为3.391t/h。定压下水蒸气的产生过程末饱和水饱和水湿饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽Pt0<tsPtsPtsPtsPt>ts预热阶段过热阶段汽化阶段定压水蒸汽的形成过程定压下水蒸气的产生过程定压下水蒸气的形成过程干度:X=mvapmwatMvap+饱和水的X=0干饱和汽的X=1湿蒸汽的X0＜X＜1湿度:mwatmwatMvap+1-X=过冷度:过热度:饱和水的温度与未饱和水温度之差过热蒸汽温度与饱和水温度之差ts-tot-tS卡诺循环朗肯循环

朗肯循环装置系统图汽轮机锅炉发电机凝汽器给水泵1234锅炉:等压加热汽轮机:绝热膨胀凝汽器:等压放热给水泵:绝热压缩pV4123回热循环回热循环的装置系统图锅炉发电机1kg1kg123043’0’(1-)kgkg(1-)kg1kg回热：利用汽轮机抽汽加热给水的方法再热循环1234过热器发电机省煤器锅炉凝汽器水泵汽轮机再热器高低ab选择题1(La3A1017)(p21).蒸汽动力设备循环广泛采用（）。（A）卡诺循环；（B）朗肯循环；（C）回热循环；（D）强迫循环。答案:B传热知识传热的方式导热对流换热热辐射

导热的基本定律傅里叶定律及数学表达式：

t1t2δQt1Aλ热流密度：

==温压热阻

Q=λΑWq==

W/m2（全辐射体的辐射系数C0＝5.αL－线膨胀系数，℃-11at=1kgf/cm21mmH2O=9.利用汽轮机抽汽加热给水的方法43，底阀滤网的阻力系数ζ＝3）016m3/s，求吸水管的局部阻力为多少?（弯头的阻力系数ζ1＝0.答：结垢前单位面积的导热量q1＝115200W/m2，结垢后单位面积的导热量q2＝10868W/m2。67×［（273＋127）/100］4＝1089（W/m2）稳定流动的连续性方程式选择等压面0-0，得到答：结垢前单位面积的导热量q1＝115200W/m2，结垢后单位面积的导热量q2＝10868W/m2。答：压力开关的下限动作值应选在0.＝0.P=Pa-pv紊流——流体质点之间互相掺混、互相碰撞的紊乱流动例如Je3D2078（P168）锅炉水冷壁管Φ44.所以h1/1＝h2/2＝（330－318）/（0.E1＝αC0（T/100）4016m3/s，求吸水管的局部阻力为多少?（弯头的阻力系数ζ1＝0.液体液位高度差值，就是容器内的压力差平壁的稳定导热单层：三层:n层：tqt3xt1t2t4=总温压总热阻t4t2t1qt3计算题例如Je3D2078（P168）锅炉水冷壁管Φ44.5×5mm由20g碳钢制成，其内壁温度为t2＝318℃，外壁温度为t1＝338℃，热导率λ1＝48W/（m℃），若其内壁结了1mm厚的水垢，水垢的热导率λ2＝1W/（m℃），求结垢前后单位面积导热量。解：结垢前单位面积的导热量q1q1＝（t1－t2）/（δ1/λ1）＝λ1（t1－t2）/δ1＝48×（330－318）/0.005＝115200（W/m2）结垢后单位面积的导热量q2q2＝（t1－t2）/（δ1/λ1＋δ2/λ2）＝（330－318）/（0.05/48＋0.001/1.0）＝10868（W/m2）答：结垢前单位面积的导热量q1＝115200W/m2，结垢后单位面积的导热量q2＝10868W/m2。

对流换热牛顿公式：

流体壁面对流换热热流密度:

W/m2对流换热:

W/m2W计算题例如：Jd3D2050（P158）水在某容器内沸腾，如压力保持1MPa，对应饱和温度t0＝180℃，加热面温度保持t1＝205℃，沸腾放热系数为85700W/（m2℃），求单位加热面上的换热量。解：q＝a（t1－t0）＝85700（205－180）＝2142500（W/m2）＝2.14（MW/m2）答：单位加热面上的换热量是2.14MW/m2。

热辐射的基本概念GGρGαGτGα+Gρ+Gτ=Gα+ρ+τ=1吸收率α反射率ρ穿透率τ热辐射的基本概念

落在物体上的辐射能全部穿透物体τ=1透明体ρ=1绝对白体α=1黑体即落在物体上的辐射能全部吸收

即落在物体上的辐射能全部反射出去热辐射的基本定律W/m2实际物体的辐射力：E=εΕ0=

辐射力：在单位时间内，物体单位表面积向周围空间发射的总辐射能，称为辐射力。斯蒂芬—玻尔兹曼定律：

黑度：

W/m2C0–黑体的辐射系数5.67

W/（m2K4）答：水在管中是紊流状态。所以755mmHg＝1atΔL－线性膨胀热伸长量，mm所以755mmHg＝1atq1＝（t1－t2）/（δ1/λ1）＝λ1（t1－t2）/δ1h1＝h2×1/2＝210×0.答：热伸长值为122.005＝115200（W/m2）8067×10-6＋0.答：压力开关的下限动作值应选在0.016m3/s，求吸水管的局部阻力为多少?（弯头的阻力系数ζ1＝0.P=Pa+pg67×（1273/100）4＝148901（W/m2）锅炉:等压加热汽轮机:绝热膨胀朗肯循环装置系统图1at=1kgf/cm21mmH2O=9.Je3D2077（P167）如图D-5所示的汽包内工作压力Pg＝10.所以h1/1＝h2/21at=1kgf/cm21mmH2O=9.答：压力开关的下限动作值应选在0.热辐射的基本定律基尔霍夫定律：确定了任意物体的辐射力E和吸收率α之间的关系结论（1）（2）同温下E0最大（3）α=εEα计算题例如：Jd3D1049（P157）已知一物体吸收系数＝0.75，求当该物体温度t＝127℃，每小时辐射的热量，辐射系数C0＝5.67W/（m2K4）。解：

＝0.75×5.67×［（273＋127）/100］4＝1089（W/m2）答：该物体的辐射量是1089W/m2。计算题Je3D3085（P171）某锅炉炉膛火焰温度由1500℃下降至1200℃时，假设火焰发射率α＝0.9，试计算其辐射能力变化。（全辐射体的辐射系数C0＝5.67W/（m2K4）。解：火焰为1500℃时辐射能量E1

E1＝αC0（T/100）4＝0.9×5.67×［（1500＋273）/100］4

＝504.267（kW/m2）火焰为1200℃时辐射能量E2

E2＝αC0（T/100）4＝0.9×5.67×［（1200＋273）/100］4

＝240.235（kW/m2）辐射能量变化E1－E2

＝504.267－240.235＝264.032（kW/m2）

答：辐射能量变化为264.032kW/m2。计算题Jd3D3051（P158）求绝对黑体在温度t＝1000℃时和t＝0℃时，每小时所辐射的热量。解：当t＝1000℃时，T＝1000＋273＝1273K，C0＝5.67

E0＝C0（T/100）4＝5.67×（1273/100）4＝148901（W/m2）当t＝0℃时，T＝273K，

E0＝C0（T/100）4

＝5.67×（273/100）4＝315（W/m2）答：当t＝1000℃和t＝0℃时，辐射的热量分别是148901W/m2和315W/m2。换热器换热器：把热流体的热量传递给冷流体的设备。换热器分类（按工作原理分）：热流体冷流体热流体冷流体表面式混合式蓄热式换热器三分仓回转式空气预热器烟气一次风二次风67×［（1500＋273）/100］4＝504.Jd3D1049（P157）已知一物体吸收系数＝0.5×5mm由20g碳钢制成，其内壁温度为t2＝318℃，外壁温度为t1＝338℃，热导率λ1＝48W/（m℃），若其内壁结了1mm厚的水垢，水垢的热导率λ2＝1W/（m℃），求结垢前后单位面积导热量。火焰为1200℃时辐射能量E267×［（1200＋273）/100］4ΔL－线性膨胀热伸长量，mm朗肯循环装置系统图＝0.＝（330－318）/（0.凝汽器的真空pr＝p0－p＝9.蒋丽菊2004/5选择等压面0-0，得到q2＝（t1－t2）/（δ1/λ1＋δ2/λ2）P=Pa+pg因汽包中心线高于水位计50mm，故汽包内水位计距汽包中心线距离为Je3D3085（P171）某锅炉炉膛火焰温度由1500℃下降至1200℃时，假设火焰发射率α＝0.（全辐射体的辐射系数C0＝5.上式即为流体静力学基本公式根据Q＝ωF，F＝πD2/4换热器高压加热器芯子静压力静压力1、定义：3、特性：人们把单位面积上所受到的流体作用力，称为平均静压力。

1、任意一点的静压力在各个方面方向上都相等

2、静压力的方向垂直指向作用面。

流体作用力P的单位是N（牛）；静压力p的单位是N/m²，通常用Pa(帕)表示，即1Pa=1N/m²。2、公式：p=P/S静力学基本公式静力学基本公式流体内部M点的静压力

p=p0+ρgh上式即为流体静力学基本公式Mhρp0静力学基本公式静力学基本公式应用步骤:(1)选择正确的等压面（由静压力值相等的点所组成的面称为等压面

），一般选在两种液体的分界面或气液分界面上。(2)列出等压面方程(3)解方程

。静力学基本公式静力学基本公式计算巩固:在水箱水深h=2.5米处安装一压力计M，如图示，已知测量自由液面的U形水银压力计柱高∆h=100mm,试求压力计M的读数解：p0=ρg∆h=13.6×9807×0.1=13.34kPapM=p0+ρgh=13.34+9807×2.5=37.86kPa等压面等压面

等压面判断：：如图示，哪两个面是等压面？平面0-0和0’-0’是等压面正确答案：点3与点2压力也相等连通器连通器

连通器1、定义：2、形式：在液面以下相互连通的盛装液体的容器

（1）连通器内盛装同一种液体，密度相等ρ1=ρ2，并且自由液面上的外压力也相等p01=p02

p01+ρgh1=p02+ρgh2两个敞口容器内盛装的都是水。选择等压面0-0，得到各种水位计、油位计应用：连通器

连通器

连通器（2）连通器内盛装同一种液体，密度相同ρ1=ρ2，但自由表面的外压力不同，p01≠p02

p01=p02+ρghP01-p02=ρgh

选择等压面0-0，得到

液体液位高度差值，就是容器内的压力差差压平衡装置结论：应用：计算题答案:解：h2＝150＋60＝210mm，2＝0.0012m３/kg，1＝0.0016m３/kg根据连通器原理，列出静压平衡方程式：因为ρ1gh1＝ρ2gh2

ρ1＝1/1

ρ2＝1/2所以h1/1＝h2/2

h1＝h2×1/2＝210×0.0016/0.0012＝280mm因汽包中心线高于水位计50mm，故汽包内水位计距汽包中心线距离为

h＝280－（150＋50）＝80mm答：汽包内水位计距汽包中心线＋80mm。

Je3D1074（P166）如图D-3所示，汽包内水温为340℃，比容1＝0.0016m３/kg，水位计内水温为240℃（2＝0.0012m３/kg），当汽包水位为＋60mm，求汽包内水位距汽包中心线距离。

h1h2汽包的零水位与水位计中心线是一个高度计算题解：根据静力学基本方程：p＋h·ρHgg＝P0凝汽器的绝对压力p＝p0－ρHggh＝9.807×104－13.34×104×0.706＝3890（Pa）凝汽器的真空pr＝p0－p＝9.807×104－3890＝94180（Pa）答：凝汽器的绝对压力为3890Pa，真空为94180Pa。

Je3D2075（P166）如图D-4所示，求凝汽器内的绝对压力和真空值。当t＝0℃时，T＝273K，（2）同温下E0最大P=Pa-pv解：根据静力学基本方程：p＋h·ρHgg＝P067×［（273＋127）/100］4＝1089（W/m2）解：在水连通管上取点A，A点左右两侧静压力相等，若略去高差Δh一段蒸汽的重位压头，可列出如下方程式：答：水在管中是紊流状态。答：压力开关的下限动作值应选在0.上式即为流体静力学基本公式Jf3D3099（P174）汽轮机润滑油压保护用压力开关的安装标高为5m，汽轮机转子标高为10m，若要求汽轮机润滑油压小于0.答：压力开关的下限动作值应选在0.锅炉:等压加热汽轮机:绝热膨胀Je3D3085（P171）某锅炉炉膛火焰温度由1500℃下降至1200℃时，假设火焰发射率α＝0.9，试计算其辐射能力变化。利用汽轮机抽汽加热给水的方法＝0.＝2142500（W/m2）＝2.Q=λΑE1＝αC0（T/100）46×9807×0.计算题Je3D2077（P167）如图D-5所示的汽包内工作压力Pg＝10.9MPa，水位计读数h1＝300mm，若水位计中水温为260℃，计算汽包实际水位h2及差值Δh。根据已知的汽包工作压力Pg＝10.9MPa，水位计中水的温度t＝260℃，查出汽包中饱和水密度ρ2＝673kg/m３，水位计中水的密度ρ1＝785kg/m３。解：在水连通管上取点A，A点左右两侧静压力相等，若略去高差Δh一段蒸汽的重位压头，可列出如下方程式：

ρ2g（Δh＋h1）＝ρ1gh1673（Δh＋0.3）＝785×0.3Δh＝（0.3785－673×0.3）/673＝0.0499（m）≈50（mm）汽包内的实际水位h2＝h1＋Δh＝300＋50＝350（mm）答：汽包内的实际水位h2＝350mm，汽包内的实际水位与水位计水位差值Δh为50mm。

Pg＋ρ2gh2＝Pg+ρ1gh1计算题Jf3D3099（P174）汽轮机润滑油压保护用压力开关的安装标高为5m，汽轮机转子标高为10m，若要求汽轮机润滑油压小于0.08MPa时发出报警信号，则此压力开关的下限动作值应设定为多少?（润滑油密度800为kg/m３）解：p＝0.08＋ρgΔH＝0.08＋0.08×9.8×（10－5）×10-6＝0.1192（MPa）答：压力开关的下限动作值应选在0.1192MPa。计算题Jf3D3098（P173）过热器管道下方38.5m处安装一只过热蒸汽压力表，其指示值为13.5MPa，问过热蒸汽的绝对压力p为多少?修正值C为多少?示值相对误差δ为多少?解：已知表压pg＝13.5MPa，H＝38.5m，大气压pa＝0.098067MPa

p＝pg－ρgH＋pa＝13.5－10３×38.5×9.8067×10-6＋0.098067＝13.22（MPa）

C＝13.5－13.22＝0.28（MPa）

δ＝（13.5－13.22）/13.22×100%＝2.1%答：绝对压力为13.22MPa，修正值为0.28MPa，示值相对误差为2.1%。

papgpρgH流动阻力损失hs包括沿程阻力损失局部阻力损失｛总阻力损失=沿程阻力损失+局部阻力损失用于液体用于气体能量损失图层流与紊流1、流体流动的两种不同状态层流——流体质点之间互不掺混的定向分层流动紊流——流体质点之间互相掺混、互相碰撞的紊乱流动2、雷诺数及流态判别临界值：则：Re＜2300时，圆管中流动为层流Re＞2300时，圆管中流动为紊流沿程阻力损失的计算□管路长度L□管路直径d□管中流速v其中：λ——为沿程阻力系数，其值有实验确定或：局部阻力损失的计算计算公式：其中ζ——局部阻力系数查表获得总阻力损失计算计算题Lb3D4033(p153)管子内径为Φ100mm，输送水的流速＝1.27m/s，水的运动粘度υ＝0.01×10-4m2