文章目錄
- 第八章 水和水蒸氣的性質
- 08-01 Van der Waals方程
- 1. 理想氣體的模型和適用物件
- 2. 對理想氣體模型的修正1
- 3. 對理想氣體模型的修正2
- 4. Van der Waals方程及其偉大之處
- 08-02 Van der Waals方程分析
- 1. Van der Waals方程的變形
- 2. Van der Waals方程解的分類
- 3. Van der Waals方程解形成等溫線
- 4. Van der Waals方程針對CO~2~的解
- 08-03 水蒸氣的定壓發生程序
- 1. 水的蒸發程序和蒸汽的凝結程序(c)
- 2. 飽和狀態(b)、(d)
- 3. 水蒸氣定壓發生程序的狀態
- 4. 水蒸氣定壓發生程序的階段
- 08-04 水和水蒸氣的狀態圖及引數
- 1. 水和水蒸氣的p-v圖
- 2. 水和水蒸氣的T-s圖
- 3. 水和水蒸氣狀態圖上的磁區
- 4. 狀態圖上的等溫線和等壓線
- 5. 水和水蒸氣的引數
- （1）汽化潛熱r
- (2）干度x
- （3）三相點
- 08-05 水和水蒸氣引數的圖表和計算工具
- 1、水和水蒸氣的飽和引數
- 2、水和水蒸氣的引數表
- 3、水和水蒸氣的引數計算方法（略）
- 4、水和水蒸氣的h-s圖
- 08-06 水和水蒸氣的熱力程序
- 1. 水和水蒸氣的等壓程序
- 2. 水和水蒸氣的等熵程序
- 3. 水蒸氣的滯止程序
- 4. 水蒸氣的節流程序
- 08-07 朗肯回圈的作業程序
- 1. 設備和工質
- 2. 鍋爐
- 3. 汽輪機（汽機）
- 4. 給水泵
- 5. 凝汽器
- 6. p-v圖和T-s圖
- 08-08 朗肯回圈的能量分析
- 1、工質是穩定流動狀態
- 2、效率和功量
- 3、量損與質損
- 4、不可逆做功程序
- 1) 汽輪機中做功不可逆
- 2）給水泵中的不可逆程序
- 3）不可逆朗肯回圈的功量和效率
- 08-09 引數對朗肯回圈的影響
- 1、決定引數和評價指標
- 2、壓力對朗肯回圈的影響
- 3、溫度對朗肯回圈的影響
- 4、終壓對朗肯回圈的影響
- 08-10 再熱回圈
- 1. 再熱回圈的作業程序
- 2. 再熱回圈的能量分析
- 3. 再熱壓力對再熱效率的影響
- 4. 二次再熱回圈
- 08-11 回熱回圈的作業程序
- 1. 汽機抽汽加熱鍋爐給水
- 2. 回熱加熱器原理示意
- 3. 引數計算
- 1）第一級抽汽率的計算
- 2）第二級抽汽率的計算
- 3）汽機排汽率的計算
第八章 水和水蒸氣的性質
08-01 Van der Waals方程
1. 理想氣體的模型和適用物件
2. 對理想氣體模型的修正1
3. 對理想氣體模型的修正2
儀表測量的壓力是分子的撞擊力：
分子對外撞擊和內部撞擊的差別：
對壓力的修正：
4. Van der Waals方程及其偉大之處
偉大之處：
-
可用于氣體：氧氣，標準狀態下
結論：Van der Waals方程包容理想氣體狀態方程 -
可用于液體
結論：小壓力不會影響水的體積，小壓力下水視作不可壓縮，p~kMPa時，水可壓縮
08-02 Van der Waals方程分析
1. Van der Waals方程的變形
這是一個關于比體積v的三次方程，常量是a、b、Rg，變數是p和T
2. Van der Waals方程解的分類
3. Van der Waals方程解形成等溫線
4. Van der Waals方程針對CO2的解
Van der Waals方程解和物質狀態的對應關系：
Van der Waals方程對應的狀態磁區
Van der Waals方程的三個相等實根：
實驗和理論的對比：略有遺憾
08-03 水蒸氣的定壓發生程序
注意：綠色表示的是液體，紅色表示的是氣體
（c）和（e）中的氣體都沒有用紅色表示出來
1. 水的蒸發程序和蒸汽的凝結程序?
2. 飽和狀態(b)、(d)
飽和狀態就是汽化速度=液化速度
（b）就是飽和水的狀態，稱為飽和液體
（d）就是飽和蒸汽的狀態，稱為飽和蒸汽
3. 水蒸氣定壓發生程序的狀態
4. 水蒸氣定壓發生程序的階段
汽化程序中，壓力不變，溫度不變
08-04 水和水蒸氣的狀態圖及引數
1. 水和水蒸氣的p-v圖
通過不同壓力下的定壓實驗得出水和水蒸氣的p-v圖
大概記住臨界狀態下的引數：
2. 水和水蒸氣的T-s圖
3. 水和水蒸氣狀態圖上的磁區
等臨界溫度線是很重要的一條線
4. 狀態圖上的等溫線和等壓線
5. 水和水蒸氣的引數
（1）汽化潛熱r
- 1kg，定壓吸熱量
- 起點：飽和水
- 終點：飽和蒸汽
- 壓力升高，汽化潛熱減小（極端情況下）
(2）干度x
（3）三相點
-
三相點：氣（飽和蒸汽）液（飽和水）固（冰）三相共存
-
規定：三相點液態水的熱力學能和熵為0
-
推論：三相點液態水的焓約等于0
-
注意：三相點蒸汽的焓不等于0
08-05 水和水蒸氣引數的圖表和計算工具
1、水和水蒸氣的飽和引數
飽和狀態下：壓力和溫度一一對應
就是能由溫度能確定壓力等其他引數，也能由壓力確定溫度等飽和引數
其他引數隨之確定
2、水和水蒸氣的引數表
溫度和壓力不一一對應
需要溫度和壓力兩個引數同時確定其他引數
3、水和水蒸氣的引數計算方法（略）
4、水和水蒸氣的h-s圖
08-06 水和水蒸氣的熱力程序
1. 水和水蒸氣的等壓程序
忽略流動阻力的流動程序：非常常見
2. 水和水蒸氣的等熵程序
理想化的絕熱程序
3. 水蒸氣的滯止程序
4. 水蒸氣的節流程序
在濕蒸汽區，等溫線和等壓線重合，所以僅僅由p和T不可以定下x，所以可以通過節流程序定下x
注意：節流程序的特點就是：焓不變，對于理想氣體來說，溫度不變，但對于水蒸氣來說，溫度是下降的
08-07 朗肯回圈的作業程序
1. 設備和工質
2. 鍋爐
需要三樣原料：
- 燃料（煤石油天然氣等物質）
- 水
- 空氣
產生三樣東西：
- 蒸汽（產品）
- 灰\渣
- CO2、NOx、SOx
3. 汽輪機（汽機）
蒸汽能量轉化為機械能
4. 給水泵
提高水的壓力
5. 凝汽器
將低壓蒸汽轉化為水
壓力：5kPa
溫度：30℃
6. p-v圖和T-s圖
只需要p1、T1和p2就可以確定一個朗肯回圈
1點和3點先確定下來，其他再由等壓程序和等熵程序的程序線交點決定
超臨界朗肯回圈的T-s圖
08-08 朗肯回圈的能量分析
1、工質是穩定流動狀態
因為等壓程序和等熵程序的特點，熱量和功量都可以由焓表示
2、效率和功量
給水泵耗功占總量的2-3％，說明水泵耗功遠遠小于汽機的做功
3、量損與質損
第一定律：凝汽器里的“量損”很大
第二定律：鍋爐里的能“質損”很大，“量損”為0
結論：提高朗肯回圈效率要從鍋爐著手
4、不可逆做功程序
1) 汽輪機中做功不可逆
做功程序中有不可逆因素，做功量肯定減少，回圈效率下降，由于越靠近飽和蒸汽線，所以安全性提高了
定義的內效率是做功少的除以做功多的，結果小于1
典型的汽輪機內效率值：
注意：綠色部分不是凈熱，因為虛線不是準平衡程序
2）給水泵中的不可逆程序
3）不可逆朗肯回圈的功量和效率
08-09 引數對朗肯回圈的影響
1、決定引數和評價指標
2、壓力對朗肯回圈的影響
壓力p1升高，41那跟線會抬升，但是T1不變，從而確定了1’點
壓力對朗肯回圈的影響曲線：
3、溫度對朗肯回圈的影響
p1壓力線不變，溫度T1上升，可以找到1’點
溫度對朗肯回圈的影響曲線：
做功、效率和安全性指標都是有利因素
4、終壓對朗肯回圈的影響
終壓p2下降，23線往下移，與飽和水線的交線就是3’
終壓對朗肯回圈的影響曲線：
雖然機組功率增大，但是水泵耗功增加的更多，總的來說，值得增加p2
08-10 再熱回圈
1. 再熱回圈的作業程序
2. 再熱回圈的能量分析
吸熱和放熱都增加，效率說不清楚
3. 再熱壓力對再熱效率的影響
- 再熱壓力太大和太小都不好，有一個最佳區間
- 再熱之后的效率雖然有大有小，但是都比沒有再熱的效率高
4. 二次再熱回圈
08-11 回熱回圈的作業程序
原因：高溫火焰加熱低溫給水是大熵增環節
1. 汽機抽汽加熱鍋爐給水
2. 回熱加熱器原理示意
回熱加熱器出口工質是飽和水狀態，即混合點a’和b’是飽和水：
回熱回圈分析時，忽略水泵耗功：
3. 引數計算
1）第一級抽汽率的計算
2）第二級抽汽率的計算
3）汽機排汽率的計算
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