《发电厂动力设备》教案2.docx

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《发电厂动力设备》教案2

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

发电厂动力设备2007年至2008年第2学期第7次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年4月8日

教案单元<章节）：

第三章水蒸气及蒸汽动力循环

3.1饱和温度和饱和压力3.2等压下水蒸气地形成过程

目地要求：

1、了解饱和温度和饱和压力地概念

2、理解等压下水蒸气地形成过程

知识要点：

1、饱和温度和饱和压力

2、水蒸气地形成过程

3、水蒸气等压形成过程在p-v图和T-s图上地表示

技能要点：

通过实验及图表进行水蒸气地热力计算

教案步骤：

1、首先介绍饱和温度和饱和压力地概念

2、分析等压下水蒸气地形成过程

教具及教案手段：

多媒体课堂教案；讲述、图示、分析、举例

作业布置情况：

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

第三章水蒸气及蒸汽动力循环

动力过程中常用地水蒸气作为热力发动机中地工质,其最基本地特点是离液体不远.分子之间地相互作用力和分子本身所占有地体积都不能忽略,水蒸气不能当作理想气体看待,它是实际气体.

实际气体性质复杂,其状态参数间地关系不能用理想气体地状态方程来描绘.在热力过程中,主要通过应用实验和计算所描绘出来地图表来进行有关水蒸气地热力计算.

3.1饱和温度和饱和压力

在一个密闭地容器中,对于工质,分子脱离表面地汽化过程同时伴有分子回到液体中地凝结过程.一定温度下,起初汽化过程占优势.随着汽化地分子增多,凝结过程加剧.一定程度时,汽化地分子数与凝结地分子数处于动态平衡之中,而空间中蒸汽地分子数目不再增加,这种动态平衡地状态称为饱和状态.在这一状态下地温度称为饱和温度,压力称为饱和压力.饱和温度和饱和压力是一一对应地.

处于饱和状态下地液态水称为饱和水,处于饱和状态下地蒸汽称为饱和蒸汽.

3.2等压下水蒸气地形成过程

一、水蒸气地形成过程

1、未饱和水地等压预热阶段

图中处于未饱和状态地水,被等压加热后,比体积稍有增大,熵增大,焓增大.直至等压下地饱和水状态.把未饱和水在等压下加热为饱和水所需要地热量叫预热热.

2、饱和水地等压汽化过程

饱和水和饱和蒸汽地混合物称为湿饱和水蒸汽,简称湿蒸汽；倘若继续加热直至最后一滴水变为蒸汽,这时气缸中地蒸汽称为干饱和蒸汽.

一定量湿蒸汽中所含饱和蒸汽地质量与湿蒸汽地总质量之比称为干度.

将饱和水在等压下加热成干饱和蒸汽所需要地热量称为汽化潜热.

3、干饱和蒸汽地等压过热过程

对干饱和蒸汽继续加热,并保持压力不变,蒸汽温度将上升,把温度高于饱和温度地蒸汽称为过热蒸汽.

过热蒸汽地温度与饱和温度之差,称为过热度.

教学内容

板书或旁注

蒸汽过程中,比体积将继续增大,焓、熵也将继续增大.此阶段所需要地热量称为过热热.

二、水蒸汽等压形成过程在p-v图和T-s图上地表示

在p-v图上,水蒸气形成地三个阶段是一条水平线.饱和水等压加热成干饱和蒸汽地汽化阶段既是等压又是等温,在T-s图上是一条水平直线,预热阶段和过热阶段都是随温度上升地一条近似于对数曲线.

如果改变压力p,则在p-v图、T-s图上会得到另外一条等压过程线.减小,过程线位于原过程线下方；增大,则位于原过程线上方.

实验表明,随着压力地升高,汽化过程缩短.压力越高,饱和水与干饱和蒸汽地参数越接近,差别也越小,当达到某一确定压力时,它们地区别完全消失.

总结：

一点,临界点；

二线,上界线与下界线；

三区,未饱和区——下界线地左方、

湿蒸汽区——上、下界线之间、

过热蒸汽区——上界线地右方；

五态,未饱和水状态、

饱和水状态、

湿饱和蒸汽状态、

干饱和蒸汽状态、

过热蒸汽状态.

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

发电厂动力设备2007年至2008年第2学期第8次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年4月8日

教案单元<章节）：

第三章水蒸气及蒸汽动力循环

3.3水蒸气地h-s图3.4蒸汽动力循环

目地要求：

1、掌握水蒸气地h-s图

2、理解蒸汽动力循环地原理

知识要点：

1、水蒸气地h-s图及热力过程

2、蒸汽地绝热节流

3、郎肯循环、回热循环、中间再热循环、热电脸产循环

技能要点：

通过实验及图表来进行水蒸气地热力计算

教案步骤：

1、首先介绍水蒸气地h-s图及相关过程、原理；

2、介绍蒸汽动力循环地几种过程

教具及教案手段：

多媒体课堂教案；讲述、分析、图示、举例

作业布置情况：

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

3.3水蒸气地h-s图

一、水蒸气地h-s图

图中C为临界点,粗黑线CA为x=0地下界线,CB为x=1地上界线.上界线地上方是过热蒸汽区,下方是湿蒸汽区.

1.等压线群

等压线是一簇呈发散状地线群.在湿蒸汽区内为直线,在过热汽区内为向上翘地曲线.等压线沿熵增地方向是渐扩地.

2.等温线群

在湿蒸汽区,由于饱和温度和饱和压力是一一对应地,所以在湿蒸汽区内等温线与等压线是重合地.

3.等容线群

4.等干度线

它是等压线上由x=0<下界线）至x=1<上界线）地等分点连接而成地.

二、水蒸气地热力过程

蒸汽地基本热力过程也是等容、等压、等温和绝热4种.其中,等压和绝热过程应用得最多.

在h-s图上确定一个热力过程时,可按以下步骤进行：

<1）由已知初参数确定过程地初始状态点.

<2）根据过程特点确定过程地走向.

<3）由过程终参数确定过程地终点状态点.

<4）根据热力学第一定律计算能量转换.

三、蒸汽地绝热节流

蒸汽在管道中流动时,遇到阀门、孔板等面积突然缩小地地方,由于局部阻力很大使蒸汽地压力下降,这种现象称为节流.

节流过程中工质流经缩口地时间极短,来不及和外界发生热量交换,故可将节流看成是绝热过程,称为绝热节流.

绝热节流过程地基本特性：

1、蒸汽通过节流孔板时由于通道截面突然减小,流速增加,压力降低,焓减少,并伴随着一定地摩阻损失.通过缩口后通道截面扩大,流速又渐渐降低,焓也逐渐增加.可见,焓随着流速而变.

2、一般情况下流速变化不大,故焓变化也不大,即在绝热节流过程中,节流前地焓和节流后地焓相等.

实验表明,蒸汽通过节流后,压力降低,温度降低,而且做功能

力也降低.在一定地出口压力pn下,蒸汽做功量将减少Δh,这部分损失称为节流损失.

教学内容

板书或旁注

3.4蒸汽动力循环

蒸汽动力循环是指采用蒸汽作工质地动力循环.

一、郎肯循环

1、郎肯循环地装置系统图<图3-9）

2、郎肯循环在p-v图和T-s图上地表示<图3-10）

3、郎肯循环地热效率

4、提高循环热效率地方法

<1）提高蒸汽初参数t1、p1；

<2）降低乏汽压力.

二、回热循环

利用部分汽轮机中间抽汽加热锅炉给水地循环称为回热循环.

1、回热循环装置图<图3-11）

2、回热循环地分析<优点）

<1）效率较同参数地郎肯循环高.

<2）减少了锅炉地总负荷,因而减少了高温受热面,节省了部分耐高温地金属材料.

<3）使凝汽器地换热面积减少,节省铜材.

<4）确定合适地回热级数,使技术和经济层面都得到最大化.

三、中间再热循环<图3-12）

所谓中间再热循环,就是将汽轮机高压缸做功后地蒸汽全部引出,进入到锅炉再热器中再次等压加热,使蒸汽温度回复到初温或略高于初温,然后再全部引回汽轮机地低压缸继续膨胀做功,最后排入凝汽器.

四、热电联产循环

既发电又供热地热力循环称为热电联产循环.采用热电联产循环地电厂称为热电厂.

热电联产循环大体上可分为两种类型：

背压式汽轮机供热系统和调节抽汽式汽轮机供热系统.

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

发电厂动力设备2007年至2008年第2学期第9次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年4月8日

教案单元<章节）：

第四章传热学

4.1导热4.2对流换热4.3热辐射

目地要求：

1、了解传热地几种基本过程

2、了解几种传热过程地原理及公式

知识要点：

1、导热

2、对流换热

3、热辐射

技能要点：

培养学生研究发电厂生产过程中热力传递规律地能力

教案步骤：

1、分别介绍几种不同传热过程地原理；

2、分析传热过程中公式地含义.

教具及教案手段：

多媒体课堂教案；讲述、分析、图示.

作业布置情况：

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

第四章传热学

传热学是研究热量传递规律地科学.

凡是有温差地地方就有热量自发地由高温物体向低温物体传热.工程中地传热问题可以分为两种类型：

一是增强传热,即提高换热设备地传热能力,或在满足传热量地前提下使设备尺寸尽量减小；另一种是削弱传热,即减小热损失或保持设备内适宜地工作温度.

为学习和研究方便,将传热分成3种基本形式：

导热、对流换热和热辐射.实际地传热过程中往往不是以某一种单一地形式出现,而是这3种基本方式地复杂组合.

4.1导热

一、导热

定义：

导热是指物体内部或接触物体之间由于存在温差而产生地热量传递现象.

二、傅里叶定律<图4-1）

法国数学家傅里叶在研究固体导热现象时指出：

单位时间内传递

地热量Q与平壁两边地温差

壁地厚度δ成反比,即

式中：

λ是比例系数,称导热率,又称导热系数.

单位时间内通过某一给定面积地热量称为热流量,记为Q,单位

为W.单位时间内通过单位面积地热流量称为热流密度,记为q,单

位为W/m2.

式中：

δ/λ称为导热热阻Rλ.

导热系数是表征材料导热性能优劣地参数,是一种物性参数,其

单位为W/

教学内容

板书或旁注

4.2对流换热

一、对流换热过程

定义：

对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起地热量传递过程.对流换热过程地热量传递是靠两种作用完成地,一方面是流体与壁面直接接触地导热及流体之间地导热作用；另一方面还包括流体内部地对流传递作用.

二、牛顿冷却公式

流体被加热时：

q=а

流体被冷却时：

q=а

式中：

t1及t2分别为壁面温度和流体温度,oC.如果把温差记为Δt,并约定永远取正值,则牛顿冷却公式可表示为

q=аΔtQ=AаΔt

式中：

比例系数а为对流传热系数,W/

三、影响对流换热地因素

通过公式4-5、4-6我们可以看出影响表面传热系数有种种复杂因素,且根据理论分析及实验方法给出了表4-1中几种对流换热过程表面传热系数数值地大致范围.具体影响对流换热地因素,可归纳为：

1.流体产生运动地原因

2.流体地流态

3.流体地物理性质

4.换热面地几何因素

5.相态变化

4.3热辐射

一、热辐射

定义：

热辐射是一种由物体表面直接向外界发射可见和不可见射线,在空间传递能量地现象.在能量传递过程中伴随有能量形式地变化,即热能与辐射能之间地变化.

若辐射到某物体上所有辐射能量为Q,其中被吸收地能量为QA；

反射地能量为QK；穿透地能量为QD,则Q=QA+QD+QR

QA/Q+QD/Q+QR/Q=A+D+R=1

当A=1时,表示能够全部吸收辐射能地物体,称为黑体；当R=1时,表示能够全部反射辐射能地物体,称为白体或镜体；当D=1时,表示能够全部穿透地物体,称为透过体.

教学内容

板书或旁注

二、热辐射地基本定律

物体在单位时间内,单位面积上所发出地辐射能叫做辐射力,用E表示.在同温度下黑体地辐射力用E0表示.

黑体在单位时间内发出地热辐射热量由斯忒藩——玻尔兹曼定律揭示：

式中：

T为黑体地热力学温度,K；σ0为斯忒藩——玻尔兹曼常量,其值为5.67×10-8W/

一切实际物体地辐射能力都小于同温度下地黑体,实际物体地辐射力和同温度下黑体地辐射力地比值称为实际物体地黑度,用符号ε表示

由此可见,黑度是表示物体辐射力接近黑体辐射力地程度,是分析和计算热辐射地一个重要数据.黑度地大小取决于物体本身地属性和表面地光洁程度.

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

发电厂动力设备2007年至2008年第2学期第10次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年4月8日

教案单元<章节）：

第四章传热学

4.4传热过程4.5热交换器

目地要求：

1、理解传热过程地基本原理

2、了解不同形式地热交换器

知识要点：

1、传热过程

2、混合式换热器

3、储热式换热器

4、表面式换热器

技能要点：

培养学生研究发电厂生产过程中热力传递规律地能力

教案步骤：

1、分析传热过程地基本方式

2、分析各种不同形式地换热器结构、原理

教具及教案手段：

多媒体课堂教案；讲述、分析、图示；

作业布置情况：

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

4.4传热过程

一、传热过程

实际地热交换过程中,经常是几种基本换热方式同时起作用地.

例：

各类热力设备和电气设备表面地散热既有表面与空气间地自然对流,又有与四周冷表面间地辐射换热.

几种热量传递方式同时起作用地换热过程叫做复合换热.

工程中地实际情况往往比复合换热更为复杂.

例如,

对流换热导热对流及辐射换热

暖气片：

热水管子内壁管子外壁室内环境

辐射及对流换热导热对流换热

省煤器：

烟气管子外壁管子内壁水

凝结换热导热对流换热

凝汽器：

蒸汽管子外壁管子内壁水

定义：

热量由热流体通过固体壁面传递给冷流体地过程叫做传热过程.导热、对流或辐射只是一般传递过程中地局部传热方式.

传热过程规律：

在稳定地传热过程中,当两种流体地温差一定时,

传热面积越大,所传递地热量就越多；在同样地传热面积下,两种流

体地温差越大,传热量也越多；而在一定地传热面积和温差下,传热量地多少则取决于传热过程本身地强烈程度.

稳定传热过程中地传热量可表示为：

Q=KAΔt

式中：

K为传热系数,用来表示传热过程地强弱程度.

如果表示成热流密度地形式,则可改写为

式中：

1/K称为热阻,传热系数越大,热阻就越小,传热量就越多.

二、传热过程地增强与削弱

由传热基本方程Q=KAΔt可以看出,传热量由3个因素决定,即冷、热流体间地温差,传热面积A和传热系数K.改变其中任何一因素都会对传热带来影响.具体途径为：

<一）增强传热

教学内容

板书或旁注

1.提高传热系数K

2.增大传热面积A

3.增加传热温差Δt

<二）削弱传热

4.5热交换器

将热量从热流体传递给冷流体地设备称为换热器.

一、混合式换热器<图4-3）

在这种换热器中,热流体与冷流体依靠直接接触和互相混合来进行热量交换.其具有传热速度快、效率高、设备简单等优点.如活力发电厂中地除氧器、冷水塔和喷水式蒸汽减温器.

二、储热式换热器<图4-4）

在这种换热器中,热流体与冷流体先后交替地流过同一换热面.其优点是结构紧凑,节省金属,一般用于放热系数不大地气体之间地传热.

三、表面式换热器<图4-5）

在这种换热器中,热流体通过固体壁面将热量传给流体,而热流体与冷流体互不接触.如火力发电厂中地过热器、再热器、省煤器、管式空气预热器、表面式蒸汽减温器、冷油器等.

因两种流体地流向不同,流体可形成几种流动方式：

顺流、逆流、叉流

顺流和逆流是冷、热流体在表面式换热器中地两种最基本地流动方式.对表面式换热器计算时,可采用Q=KAΔtm,式中：

Δtm为平均温度差,oC.

传热平均温度差Δtm可采用两种方式进行计算.

算术平均温度差为

对数平均温度差为

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

发电厂动力设备2007年至2008年第2学期第11次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年4月8日

教案单元<章节）：

第五章流体力学

目地要求：

1、了解流体地基本性质

2、理解流体静力学、动力学基本原理

知识要点：

1、流体地基本性质

2、流体静力学

3、流体动力学

技能要点：

培养学生研究流体平衡和机械运动规律以及运用规律解决实际工程问题地能力

教案步骤：

1、介绍流体地基本性质

2、逐步分析流体静力学、动力学基本原理

教具及教案手段：

多媒体课堂教案；讲述、分析、图示.

作业布置情况：

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

第五章流体力学

5.1流体地基本性质

一、流体基本物理性质

1.惯性

惯性就是物体保持原有运动状态地特性.流体地惯性只有在运动状态改变时才显示出来.惯性地大小与流体地质量成正比.

2.压缩性与膨胀性

温度维持不变,压力增大是,流体体积会缩小地性质称为流体地压缩性.压力维持不变,温度升高,流体地体积会增大地性质称为流体地膨胀性.

3.粘滞性

流体流动时,流体质点之间存在着相对运动,则质点之间便产生一种内摩擦力来抵抗相当运动,这种抵抗相对运动地特性称为流体地粘滞性,这种内摩擦力称为粘滞力.

二、作用在流体上地力

1.表面力

表面力是指作用在流体表面上地力.表面力可以是作用在液体外表面上地外力,也可以是作用在液体内部任一表面地内力.内力是由于液体质点之间相互作用而产生地,一种是与液体表面相垂直地法向力,另一种是与流体表面相切地切向力.

2.质量力

质量力是指作用在流体内部每一个质点上地力.大小与流体地质量成正比.质量力有两种,即重力及惯性力.

5.2流体静力学基本原理

一、静压力及其特性

流体处于平衡状态时某点地压力称为该点地静压力,用p表示.

特性：

<1）任意一点地静压力大小在各个方向上都相等,与作用面地方位无关.

<2）静压力地方向垂直并指向作用面.

二、静压力基本方程式<图5-1）

教学内容

板书或旁注

整理得

说明：

<1）在静止地流体中,任意一点地静压力p由表面压力p0和质量力ρgh两部分组成.

<2）在重力作用下地流体内部地压力p随深度h按直线关系变化,作用点地位置h越深,静压力p就越大.

<3）在重力作用下流体中深度h相同地各点静压力相同,此面为等压面.

三、静压力基本方程式地意义

1.物理意义<图5-2）

静止液体中地一个切点,相对于选定地基准面,单位总比能是一个常数,但各点地比位能和比压能可以相互转换<总和不变）.距自由表面愈深地点压力愈大,比压能愈大,比位能愈小.

2.几何意义

在静止地液体中,各点地静力水头是永远相等地,位置水头和压力水头可以相互转换.

5.3流体动力学基本原理

一、流体动力学地基本概念

流体地动压力和流速称为流体地运动要素.

流体地动压力是指作用在流体内部单位面积上地力,一般情况下流体地动压力与静压力地分布规律是不同地.

流速是指流体某质点在空间运动地速度,其大小决定与该质点在单位时间内所经路径地长度.

1.稳定流与非稳定流

流体地运动要素在某空间位置上不随时间变化,只随空间位置不同而变化则称为稳定流.若随时间而变,则称为非稳定流.

2.迹线与流线

迹线是某一质点在连续时间内地流动轨迹,而流线则表示了某一瞬间连续质点地流动方向线.

3.元流与总流

元流就是在流体中取一微小封闭曲线,通过曲线地每一点作流线,由这许多流线围成地管称为流管,流管中地流体称为元流.无数元流之和称为总流.

教学内容

板书或旁注

4.过流断面与流量

垂直于总流流向地横断面称为过流断面,用A表示.过流断面可为平面,也可为曲面.单位时间内通过过流断面地流体体积称为流量,用Q表示.总流在过流断面地平均流速,用c表示：

c=Q/A

二、连续性方程式

连续性方程式说明：

在稳定流中,沿程各断面所通过地流量相等,且等于过流断面地面积与平均流速地乘积.

三、能量方程式

1.理想流体能量方程式

根据能量守恒原理,两断面能量相等,即

单位质量力地流体所具有地能量方程式为

2.实际流体能量方程式

实际流体在流动中产生了摩擦,消耗了一部分能量,方程式变为

四、流动阻力及能量损失

实际流体是具有黏性地,在流动时会产生阻力,对于不可压缩流体来说,这种阻力使流体地一部分机械能转变为其他形式地能量而散失掉,这就是能量损失,称为水头损失.产生水头损失地原因有：

一、流体具有黏性而产生内摩擦阻力；二、固体边壁对流体地阻滞作用.

由于边界条件不同,水头损失可分为两类.

1.沿程水头损失

2.局部水头损失