【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯學(xué) 號(hào)： 姓 名： 所在院系： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 原文標(biāo)題： The basics of steam generation and use 2009年 4月 29日11 / 12蒸發(fā)汽化的基礎(chǔ)和使用 The basics of steam generation and use 為何需要了解蒸汽對(duì)于目前為止最大的發(fā)電工業(yè)部門(mén)來(lái)說(shuō)，蒸汽動(dòng)力是最為基礎(chǔ)性的。若沒(méi)有蒸汽動(dòng)力，社會(huì)的樣子將會(huì)變得和現(xiàn)在大為不同。我們將不得已的去依靠水力發(fā)電廠、風(fēng)車(chē)、電池、太陽(yáng)能蓄電池和燃料電池，這些方法只能為我們平日用電提供很小的一部分。蒸汽是很重要的，產(chǎn)生和使用蒸汽的安全與效率取決于怎樣控制和應(yīng)用儀表，在術(shù)語(yǔ)中通常被簡(jiǎn)寫(xiě)成Camp。I（控制和儀表）。此書(shū)旨在在發(fā)電廠的工程規(guī)程和電子學(xué)、儀器儀表以及控制工程之間架設(shè)一座橋梁。作為開(kāi)篇，我將在本章大體描述由水到蒸汽的形態(tài)變化，然后將敘述蒸汽產(chǎn)生和使用的基本原則的概述。這看似簡(jiǎn)單的課題實(shí)際上卻極為復(fù)雜。這里，我們有必要做一個(gè)概述：這本書(shū)不是內(nèi)容詳盡的論文，有的時(shí)候甚至?xí)谏w一些細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)將會(huì)使熱力學(xué)家和燃燒物理學(xué)家都為之一震。但我們應(yīng)該了解，這本書(shū)的目的是為了使控制儀表工程師充分理解這一課題，從而可以安全的處理實(shí)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)作、維護(hù)等方面的問(wèn)題。，：水到蒸汽的狀態(tài)變化當(dāng)水被加熱時(shí)，其溫度變化能通過(guò)某種途徑被察覺(jué)（例如用溫度計(jì)）。通過(guò)這種方式得到的熱量因?yàn)樵谀硶r(shí)水開(kāi)始沸騰時(shí)其效果可被察覺(jué)，因而被稱為感熱。然而，我們還需要更深的了解?！胺序v”究竟是什么含義？在深入了解之前，我們必須考慮到物質(zhì)的三種狀態(tài)：固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)。（當(dāng)氣體中的原子被電離時(shí)所產(chǎn)生的等離子氣體經(jīng)常被認(rèn)為是物質(zhì)的第四種狀態(tài)，但在實(shí)際應(yīng)用中，只需考慮以上三種狀態(tài)）固態(tài)，物質(zhì)由分子通過(guò)分子間的吸引力緊緊地靠在一起。當(dāng)物質(zhì)吸收熱量，分子的能量升級(jí)并且使得分子之間的間隙增大。當(dāng)越來(lái)越多的能量被吸收，這種效果就會(huì)加劇，粒子之間相互脫離。這種由固態(tài)到液態(tài)的狀態(tài)變化通常被稱之為熔化。當(dāng)液體吸收了更多的熱量時(shí)，一些分子獲得了足夠多的能量而從表面脫離，這個(gè)過(guò)程被稱為蒸發(fā)（憑此灑在地面的水會(huì)逐漸的消失）在蒸發(fā)的過(guò)程中，一些分子是在相當(dāng)?shù)偷臏囟认旅撾x的，然而隨著溫度的上升，分子更加迅速的脫離，并且在某一溫度上液體內(nèi)部變得非常劇烈，大量的氣泡向液體表面升起。在這時(shí)我們稱液體開(kāi)始沸騰。這個(gè)過(guò)程是變?yōu)檎羝倪^(guò)程，也就是液體處于汽化狀態(tài)。讓我們?cè)囅氪罅康乃b在一個(gè)敞開(kāi)的容器內(nèi)。液體表面的空氣對(duì)液體施加了一定的壓力，隨著液體溫度的上升，便會(huì)有足夠的能量使得表面的分子掙脫出去，水這時(shí)開(kāi)始改變自身的狀態(tài)，變成蒸汽。在此條件下獲得更多的熱量將不會(huì)引起溫度上的明顯變化。所增加的能量只是被用來(lái)改變液體的狀態(tài)。它的效用不能用溫度計(jì)測(cè)量出來(lái)，但是它仍然發(fā)生著。正因?yàn)槿绱耍环Q為是潛在的，而不是可認(rèn)知的熱量。使這一現(xiàn)象發(fā)生的溫度被稱為是沸點(diǎn)。在常溫常壓下，水的沸點(diǎn)為100攝氏度。如果液體表面的壓力上升，需要更多的能量才可以使得水變?yōu)檎羝臓顟B(tài)。換句話說(shuō)，必須使得溫度更高才可以使它沸騰?？偠灾?，如果大氣壓力比正常值升高百分之十，水必須被加熱到一百零二度才可以使之沸騰。沸騰的水表面的蒸汽據(jù)說(shuō)為飽和的，在特定的壓力下，沸騰發(fā)生時(shí)的溫度被成為飽和溫度。關(guān)于蒸汽在任何混合的溫度和壓強(qiáng)及其他因素下的信息都可以在蒸汽表格中查到，如今我們可以通過(guò)軟件查詢而不是用傳統(tǒng)的表格。這些秩序表最初是在1915年由英國(guó)的物理學(xué)家Hugh Longbourne Callendar出版發(fā)行的。因?yàn)橹R(shí)以及測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，作為測(cè)量單位改變的結(jié)果，如今出現(xiàn)了許多版本的蒸汽表，但是它們都只能查出一種結(jié)果，在任何壓強(qiáng)下，飽和溫度，每單位液體的熱量，具體的體積等等。在發(fā)電廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，了解蒸汽和蒸汽表是必不可少的。例如，如果一個(gè)設(shè)計(jì)師需要補(bǔ)償蒸汽流量的壓力變化，或者消除在水位測(cè)量中的密度誤差，參考這些表是至關(guān)重要的。 另一個(gè)與蒸汽有關(guān)的詞是界定汽水混合物中的蒸汽含量。在英國(guó)，即是所謂的蒸汽干度（在美國(guó)使用的術(shù)語(yǔ)是蒸汽品質(zhì)）。這意味著。在相同大氣壓下，當(dāng)它的溫度超過(guò)了它的飽和溫度時(shí)，水蒸氣就成為過(guò)熱蒸氣。當(dāng)它沸騰之后收集起來(lái)，通過(guò)一個(gè)管道將它遠(yuǎn)離流體，然后加入更多的熱量給它，這一過(guò)程中進(jìn)一步給過(guò)熱蒸汽補(bǔ)充能量，從而提高熱量轉(zhuǎn)換為電能的效率。 如前所述,熱量補(bǔ)充給已開(kāi)始沸騰的水不會(huì)引起溫度的進(jìn)一步變化。相反，它卻改變流體的狀態(tài)。一旦形成了蒸汽，焓降有助于蒸汽的總熱量的增加。這些顯熱再加上潛熱用于增加每公斤流體過(guò)熱程度。電廠的一個(gè)主要目標(biāo)是將投入使用的燃料能量轉(zhuǎn)化為可用的熱或發(fā)電。在利益經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益同等重要的情況下，重要的是在這一轉(zhuǎn)換過(guò)程獲得最高水平的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。當(dāng)從蒸汽中獲得盡可能多的能量后，液體變成冷卻水，然后進(jìn)行再熱，終于回到了鍋爐重新使用。：正如前言，這本書(shū)介紹給用戶的鍋爐及蒸汽發(fā)生器，以及他們的工廠或住房和其他復(fù)合物，或驅(qū)動(dòng)渦輪，這些都是發(fā)電機(jī)的原動(dòng)力。此書(shū)將這種過(guò)程統(tǒng)稱為‘發(fā)電廠’。在所有這些工程中，蒸汽都是由加熱水使其沸騰得到的，我們?cè)陂_(kāi)始研究發(fā)電廠C ＆ I之前，必須了解參與這一進(jìn)程的機(jī)理和蒸汽本身。首先，我們必須先考慮一些基本的熱力過(guò)程。其中兩個(gè)是卡諾和朗肯循環(huán)，雖然C ＆ I工程師可能無(wú)法直接利用它，但如何運(yùn)用它仍然是一個(gè)非常必要的了解。電廠的主要功能是將某種形式的燃料資源轉(zhuǎn)換成電力能源。盡管許多嘗試，但并沒(méi)有證明在未經(jīng)中間媒介的情況下，可以直接將化石燃料（或原子核燃料）的能量轉(zhuǎn)換為電能。若太陽(yáng)能電池和燃料電池在未來(lái)的大規(guī)模使用得以實(shí)現(xiàn)，將足以對(duì)化石燃料使用產(chǎn)生影響，但目前這種電廠只限于小規(guī)模的應(yīng)用。水渦輪機(jī)的水力發(fā)電廠能夠產(chǎn)生大量的電力，但這種電廠有一定限制的地方，他們必須有滿足使用這些機(jī)器的足夠高的水位。因此，如果希望從化石燃料或從核反應(yīng)中獲得大量的電能，首先必須從可用資源中釋放能量，然后傳送到發(fā)電機(jī)，這個(gè)過(guò)程從頭到尾需要使用一種介質(zhì)來(lái)傳遞能量。此外，有必要采用可以使其相對(duì)安全和提高效率的介質(zhì)。對(duì)地球來(lái)講，水至少在一般情況下是一種豐富和廉價(jià)的介質(zhì)。隨著技術(shù)的發(fā)展，在二十世紀(jì)，使用其他媒介的可能性也已被考慮，如使用水銀，但除了應(yīng)用程序(如全新航天器的限制和適用條件),這些已經(jīng)達(dá)到了積極的使用,和蒸汽一樣普遍適用于電站?？ㄖZ循環(huán)的兩個(gè)熱力學(xué)定律。第一，焦耳定律，與機(jī)械能做功有關(guān)：卡諾定律定義了在熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的工程中的溫度關(guān)系。他認(rèn)為，如果該進(jìn)程是可逆的，熱可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，然后提取和重復(fù)使用，并使其閉環(huán)。，活塞沒(méi)有遇到任何摩擦，內(nèi)氣缸完全由絕緣材料制成。活塞是由“工作流體”驅(qū)動(dòng)。氣缸的一端，可以自由的從理想導(dǎo)體切換為絕緣體。外汽缸有兩部分組成，其中之一可以提供熱量而其本身的溫度(T1)下降, 另一個(gè)是一個(gè)無(wú)底冷水槽溫度(T2)是不變的。 ，顯示了壓力/容積關(guān)系的流體在汽缸內(nèi)的整個(gè)循環(huán)周期。由于這一進(jìn)程是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過(guò)程，所以研究可以從任何方便的起點(diǎn)開(kāi)始，我們將在A點(diǎn)開(kāi)始，在氣缸蓋（在這個(gè)時(shí)候假定為是一個(gè)理想導(dǎo)體），使熱量從熱源進(jìn)入氣缸。結(jié)果是，中期開(kāi)始擴(kuò)大，如果它被允許自由擴(kuò)大，玻意耳定律（其中指出，在任何溫度之間關(guān)系的壓力和容量是常數(shù)）中規(guī)定的溫度不會(huì)上升，但將留在其初始溫度（T1） 。這就是所謂的等溫膨脹。當(dāng)介質(zhì)的壓力和容積已達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，氣缸蓋由理想導(dǎo)體轉(zhuǎn)換成一個(gè)絕緣體，而介質(zhì)允許繼續(xù)擴(kuò)大，而沒(méi)有熱的增減，這就是所謂的絕熱膨脹。當(dāng)介質(zhì)的壓力和容積已達(dá)到C點(diǎn)時(shí)，氣缸蓋轉(zhuǎn)變成理想導(dǎo)體，但外部熱源被散熱器取而代之?；钊_(kāi)始驅(qū)動(dòng)，然后壓縮介質(zhì)。熱流經(jīng)頭部的散熱片，當(dāng)溫度達(dá)到中等，在散熱片（點(diǎn)D），缸蓋再次切換到理想絕緣體，戒指被壓縮直至到達(dá)初始條件的壓力和溫度，這個(gè)周期便完成了，在絕熱情況下對(duì)外做功?？ㄖZ循環(huán)設(shè)定一個(gè)汽缸絕緣墻和可以隨意由導(dǎo)體轉(zhuǎn)換成絕緣體的氣缸蓋，它可能仍然是一個(gè)科學(xué)的概念并沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用中得