【正文】 源與負(fù)荷中心間電廠 承 擔(dān) 負(fù) 荷 帶基本負(fù)荷、帶中間負(fù)荷、帶尖峰負(fù)荷電廠 機(jī) 爐 配 合 非單元機(jī)組、單元機(jī)組電廠 服 務(wù) 范 圍 系統(tǒng)中發(fā)電廠，區(qū)域性電廠，自備電廠，列車(chē)電站，孤立電廠 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 25 現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的組成及生產(chǎn)過(guò)程 ?現(xiàn)代熱力發(fā)電廠的主要組成部分包括熱力和電氣兩大部分，鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)為發(fā)電廠的三大核心設(shè)備。污染小； ? 初投資大，用于放射性污染的防護(hù)費(fèi)用高 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 16 中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概貌 光緒三十一年（ 1905年）鎮(zhèn)江大照電燈有限公司全景 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 17 ? 1949年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 185 萬(wàn) kw，發(fā)電量為 43億 kwh，人均用電量 9 kwh； ? 1978年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 5712 萬(wàn) kw，發(fā)電量為 2566 億 kwh； ? 2022年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 億 kw，發(fā)電量為 14839 億 kwh。 ?熱能的利用 – 直接：加熱、采暖、蒸煮、烘干。 – 間接：熱能 —— 機(jī)械能 —— 電能 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 9 電能及其生產(chǎn)方式 ?電能 是最具生命力的優(yōu)質(zhì)潔凈能源，它能很方便地轉(zhuǎn)換成其他多種形式的能量，如：機(jī)械能、熱能、化學(xué)能等。 ? 截止到 2022年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 5 億 kw。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 26 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 27 ?現(xiàn)代汽輪機(jī)發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程 ?從能量的觀點(diǎn)看，熱力發(fā)電廠的基本過(guò)程是： 燃料的化學(xué) 能 熱能 機(jī)械能 電能 （鍋爐）（汽輪機(jī)）（發(fā)電機(jī)） 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 28 火力發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 29 ?制粉及燃燒系統(tǒng) ? 制粉系統(tǒng) 煤 皮帶運(yùn)送機(jī) 原煤倉(cāng) 給煤機(jī) 磨煤機(jī) 粗粉分離器 旋風(fēng)分離器 煤粉倉(cāng) 給粉機(jī) 輸粉管 噴燃器 爐膛 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 30 ? 燃燒系統(tǒng) 燃料在爐膛內(nèi)燃燒，以輻射換熱方式將熱量傳遞給爐墻內(nèi)壁四周的水冷壁內(nèi)的介質(zhì)；燃燒產(chǎn)物為高溫?zé)煔夂突以? 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 41 ?狀態(tài)參數(shù) 是描述工質(zhì)在某一給定瞬間的物理特性的各個(gè)宏觀物理量。 ? 壓力的單位： Pa， kPa， MPa。 ? 開(kāi)口系 ：與外界有物質(zhì)交換的熱力系。熱力系統(tǒng)與外界的分界線(xiàn)（面）稱(chēng)為 邊界 。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 50 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 51 理想氣體 與 實(shí)際氣體 ?理想氣體： 它的分子是不占有容積的質(zhì)點(diǎn)，分子之間也不存在相互作用的內(nèi)聚力。 理想氣體狀態(tài)方程 RTpv? RTpv ?2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 54 熱力學(xué)狀態(tài) 平衡狀態(tài)： 只要不受外界環(huán)境的影響，工質(zhì)的狀態(tài)就不會(huì)隨時(shí)間而變化，并且在工質(zhì)的內(nèi)部各處都具有相應(yīng)相同的壓力、溫度和比容等狀態(tài)參數(shù)。工質(zhì)的內(nèi)勢(shì)能與工質(zhì)的比容有關(guān)，是比容 v 的函數(shù)。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 62 功在 pv圖上可用過(guò)程線(xiàn)與 v軸包圍的面積表示。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 68 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 69 第六節(jié) 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 70 ?穩(wěn)定流動(dòng)： 工質(zhì)的流動(dòng)情況不隨時(shí)間而變化，即工質(zhì)在設(shè)備任何截面上的所有狀態(tài)參數(shù)和流速的平均值不隨時(shí)間而改變，而且在同一時(shí)刻流經(jīng)任何截面的流量均相同。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 77 在對(duì)閉口系列能量方程時(shí)，系統(tǒng)與外界交換的功應(yīng)是膨脹功，在對(duì)壓氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)這樣的開(kāi)口系進(jìn)行計(jì)算時(shí)的功應(yīng)是技術(shù)功。 2. 絕熱流動(dòng)的作功過(guò)程 水蒸汽在絕熱情況下流經(jīng)汽輪機(jī)時(shí)乃是依靠它的焓降轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)功。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 106 熱力過(guò)程 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 107 熱力循環(huán) 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 108 ? 循環(huán)及其熱效率 ? 循環(huán)： 工質(zhì)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一連串的狀態(tài)變化，而重新回到原來(lái)的狀態(tài)，工質(zhì)所經(jīng)歷的這些熱力過(guò)程的綜合，稱(chēng)為熱力循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng) 循環(huán) 。21213121hhhhhhhht ???????2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 116 ?提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑 ? 提高初溫、初壓； ? 降低背壓。 對(duì)流換熱 ：流體和它所接觸的固體壁面之間的熱量傳遞方式。 導(dǎo)熱系數(shù) ? ????????急劇雜質(zhì)：很大金屬水、甘油例外）：較小液體：很小氣體。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 143 影響對(duì)流換熱強(qiáng)度的主要因素 流動(dòng)發(fā)生的原因 （ 自由流動(dòng) 受迫流動(dòng) ） 自由流動(dòng) 受迫流動(dòng) 密度不同 泵與風(fēng)機(jī) 流體的流動(dòng)狀況 （ 層流 紊流 ） 用 雷諾數(shù) Re來(lái)判定 Re 2300 層流 Re 1?104 紊流 ??? d?Re層流 紊流 受迫流動(dòng)換熱強(qiáng)度 大于 自由流動(dòng) 紊流 (湍流 )換熱強(qiáng)度 大于 層流 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 144 流體的物理性質(zhì) 密度 粘度 導(dǎo)熱系數(shù) 定壓比熱 換熱表面的形狀、大小和布置 膜式 肋片 鰭片 錯(cuò)列 順列 流體集態(tài)的變化 凝結(jié)、沸騰 凝結(jié)換熱 或 沸騰換熱 大于 非相變的對(duì)流 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 145 對(duì)流換熱情況 ? W/(m2?℃ ) 空氣自由流動(dòng) 5 ~ 50 空氣管內(nèi)受迫流動(dòng) 25 ~ 500 水作自由流動(dòng) 100 ~ 500 水作受迫流動(dòng) 250 ~ 15000 水發(fā)生沸騰 2500 ~ 25000 水發(fā)生凝結(jié) 5000 ~ 100000 幾種情況下的對(duì)流放熱系數(shù)的大致數(shù)值 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 146 ?放熱系數(shù)的確定 ? 不同情況下放熱系數(shù)的數(shù)值可以相差很大。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 151 斯蒂芬－玻爾茲曼定律 ?黑體的輻射力 E0與黑體的絕對(duì)溫度 T的四次方成正比，即 20400 /W,1 0 0 mEETCE ?????????C0稱(chēng)為黑體輻射系數(shù)，其值為 【 W/(m2 ? 換熱器的的類(lèi)型 –表面式換熱器 –混合式換熱器 –回?zé)崾綋Q熱器 ? 表面式換熱器的的換熱量 Q= K F（ t1 – t2 ） = K F⊿ tm （ W） 其中： ⊿ tm —— 冷熱流體的沿途平均溫壓。 相同溫度條件下，逆流時(shí)的平均溫壓總是比順流時(shí)的大。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 152 ?黑度 ? ：一般物體的輻射力與黑體輻射力的比值稱(chēng)為該物體的黑度，以 ? 表示。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 147 第四節(jié) 輻射換熱 ?熱輻射的基本概念 ? 物體對(duì)外發(fā)射電磁波的過(guò)程叫做 輻射 ? 只有波長(zhǎng)為 ?m到1000?m的電磁波才具有較顯著的熱效應(yīng)，稱(chēng)之為“熱射線(xiàn)”，熱輻射是這種熱射線(xiàn)的傳播過(guò)程。這一過(guò)程既包括流體各部分因發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱量轉(zhuǎn)移（對(duì)流作用），同時(shí)也包括流體分子之間的導(dǎo)熱作用，其總的結(jié)果稱(chēng)為“對(duì)流換熱”。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 125 第二節(jié) 導(dǎo)熱 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 126 導(dǎo)熱 ：物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，依靠分子、原子、自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞。 發(fā)展方向 ：不易提高 540555℃ 提高初溫 t1 ?????? 211 xTT t ，?2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 119 降低終壓可以降低 平均放熱溫度 ，從而提高效率 限制 ： 環(huán)境溫度 (真空如何形成 ?)； 循環(huán)泵電耗 ?全廠經(jīng)濟(jì)性 (凝汽器中的乏汽壓力，即汽輪機(jī)背壓 ) 降低終壓 p2 ????? tTp ?222022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 120 朗肯循環(huán)由于工質(zhì)的平均吸熱溫度比循環(huán)的最高溫度低得多，因而其循環(huán)熱效率低。（如右圖所示） 每一個(gè)循環(huán)熱機(jī)所作的凈功為： 012210 ??? ba 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 109 ? 循環(huán)的熱效率 若工質(zhì)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛?q1而向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛?︱ q2︱ ，則 根據(jù)熱力學(xué)第一定律： 則循環(huán)的 熱效率 ：