工程热力学基础知识.doc

余热发电专业理论知识培训教材

工程热力学基础知识介仑

基本概念

工质：工作介质的简称。工质的状态参数有六个：

1）压力

2）温度

3）比容：指单位工质所具有的容积。用Y表示。

y =V/m （单位：m 3 /kg）

气体比容的倒数为气体的密度。

4）内能：指气体的内位能与内动能之和，用u表示。

5）大含：是一个表示能量的状态参数，用h表示。它由内能和推动功组成，即

h=u+pv

6）炳：是一个导出的状态参数，它表示能量的传递方向。

用s表示。

二、热力学两大定律

热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一定量的功时，也必出现相应数量的热。

热力学第二定律：热量不可能自发的，无条件的从低温物

体传到高温物体。

三、热力过程

热力过程指工质由一种状态变化为另一种状态所经过的途径。常见的热力过程有：定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程。

理想气体状态方程：PV=nRT

1）定容过程：V=定值,P1/P2=T1/T2

定容过程中，工质不输出膨胀功，加给工质的热量未转化为机械能，全部用于增加工质的热力学能，因而工质温度升高。2）定压过程：P=定值，V1/V2=T1/T2

定压过程中，工质流过换热器等设备时，不对外做技术功，这时工质吸收热量转化的机械能全部用来维持工质的流动。

3）定温过程：T=定值，P1V1=P2V2

定温过程中，由于热力学能不变，所以在定温膨胀时吸收的热量，全部转化未膨胀功。

4）绝热过程：△ Q=0

绝热过程中，工质所作的技术功等于培降，与外界无能量交换，过程功只来自工质本身的能量转换。

四、热力循环

一个热力系统经过一系列的热力变化，最后又回到原来完全相同的状态称为热力循环。余热电站的热力循环即为简单的朗肯循环。

0—1：水在锅炉内预热，汽化并过热，变为过热蒸汽，是一个定压吸热过程。

1一2：过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功，放热，是一个绝热膨胀过程。

2—3：乏汽进入凝汽器，凝结成水，是一个定压冷凝过程。

3-4：凝结水经给水泵提压后进入锅炉，是一个绝热压缩过程。

朗肯循环是由两个定压过程和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环。其循环热效率等于汽轮机中转变为功的有用热与锅炉吸收的总热量之比。

五、几个实际问题

工程中常要处理流体或蒸汽在管路设备，如喷管、扩压

管、节流阀内的流动情况，下面就对喷管和节流做一个简单介绍。

1）喷管

喷管就是通过流道截面积的变化，使流体的速度和压力产生相应变化的设备。一般喷管可分为渐缩喷管，渐扩喷管和缩放喷管等。电站中用到的射水、射汽抽汽器用的就是缩放喷管的形式。

%1减缩喷管：横截面积逐渐变小，流体速度增大，压力降低。

%1渐扩喷管：横截面积逐渐变大，流体速度减小，压力增加。

%1缩放喷管（拉法尔喷管）：横截面积先缩小后变大，流体流速先变大后变小，压力先减小后增大。喷管最

小截面处称为喉部。喉部的流速称为临界流速，即为

声音的速度。

2）节流

流体经过突然收缩的截面，如阀门、孔板、节流圈等

部件而产生压力下降的现象称为节流。电站中用到的

流量变送器就是利用节流孔板产生的压力差来进行流

量测量的。