發電廠熱力設備

主講：卞雙

6/20/20251動力工程－熱工基礎本課程的主要內容緒論第一章工程熱力學基礎第二章傳熱學基礎第三章鍋爐設備第四章汽輪機第五章熱力發電廠6/20/20252動力工程－熱工基礎本課程的主要內容緒論第一章工程熱力學基礎第二章傳熱學基礎第三章鍋爐設備第四章汽輪機第五章熱力發電廠6/20/20253動力工程－熱工基礎緒論熱能利用及在電力工業中的地位與作用電能及其生產方式中國電力工業發展概貌現代汽輪機發電廠的組成及生產過程本課程的任務與主要內容6/20/20254動力工程－熱工基礎能源與人類文明6/20/20255動力工程－熱工基礎自然界中蘊藏著豐富的能量，如：風力、水力、太陽能以及原子能等。按物質運動的形式不同，能量可相應地分為：機械能、熱能、電能、化學能、輻射能（核能）等多種形式。6/20/20256動力工程－熱工基礎6/20/20257動力工程－熱工基礎熱能：是指組成物質的所有微粒作各種不規則熱運動時的總能量。熱能的利用直接：加熱、采暖、蒸煮、烘干。間接：熱能——機械能——電能6/20/20258動力工程－熱工基礎電能及其生產方式電能是最具生命力的優質潔凈能源，它能很方便地轉換成其他多種形式的能量，如：機械能、熱能、化學能等。電能便于通過變壓設備和電力輸送線路，實現遠距離輸送而損失較少。電能在國民經濟發展中占據著重要地位，電力工業的發展直接影響到國民經濟的發展。6/20/20259動力工程－熱工基礎電能可以由自然界的各種能源（一次能源）轉換而來：化石燃料、水力、核能、風能、太陽能、地熱能、潮汐能等，其中以應用化石燃料（熱力發電）、水力資源和原子能來發電占主要地位。6/20/202510動力工程－熱工基礎6/20/202511動力工程－熱工基礎6/20/202512動力工程－熱工基礎能源問題6/20/202513動力工程－熱工基礎熱力發電特點：投資較少、建期較短、布局和規模靈活、可以既發電又供熱；消耗大量燃料、發電成本高、技術管理較復雜、對環境有污染。水力發電特點：不消耗燃料、發電成本低、運行操作比較簡單、對環境無污染；工程浩大、投資多、建期長、布局和規模受自然條件限制、發電能力在枯水季節將大幅度減小。6/20/202514動力工程－熱工基礎原子能發電特點：核燃料熱值比煤的熱值高出250萬倍，因而核燃料的消耗量少，運輸量小，發電成本低。污染小；初投資大，用于放射性污染的防護費用高6/20/202515動力工程－熱工基礎中國電力工業發展概貌光緒三十一年（1905年）鎮江大照電燈有限公司全景6/20/202516動力工程－熱工基礎1949年全國發電裝機容量為185萬kw，發電量為43億kwh，人均用電量9kwh；1978年全國發電裝機容量為5712萬kw，發電量為2566億kwh；2001年全國發電裝機容量為3.3861億kw，發電量為14839億kwh。截止到2005年底，全國發電裝機容量為5億kw。到2004年底，火電、水電、核電、風電在電力總裝機中的比重分別為73.7%,24.5%,1.6%,0.2%。6/20/202517動力工程－熱工基礎核電的發展中國核電起步于上世紀80年代，經過20年來的發展，已經建成和在建核電機組共19臺，總裝機容量約1600萬千瓦，已經建成的9臺核電機組發電量占中國大陸總發電量的2.3％。1991年10月31日，我國自行設計建造的第一座核電站---秦山核電站（300MW）并網發電成功。1994年大亞灣核電站兩套900MW壓水堆機組投入商業運行。“九五”期間我國又有4座核電站投入建設。它們是：秦山二期2600MW壓水堆核電站，秦山三期2700MW重水堆核電站，嶺澳兩個百萬千瓦級壓水堆核電站，連云港21000MW壓水堆核電站。6/20/202518動力工程－熱工基礎2000年底運行中的主要水電站(1000MW及以上)6/20/202519動力工程－熱工基礎中國年發電量居世界的位次時間195019571965197819801985199019952003位次251397654226/20/202520動力工程－熱工基礎歷年電力裝機和發電量的構成比（1981～2000）6/20/202521動力工程－熱工基礎6/20/202522動力工程－熱工基礎6/20/202523動力工程－熱工基礎熱力發電廠的分類分

類

方

法熱

力

發

電

廠

類

型一

次

能

源化石燃料電廠，原子能發電廠，地熱發電廠，太陽能發電廠，磁流體發電廠能

量

供

應供應電能的凝汽式電廠，供應電能、熱能的熱電站原動機

類型汽輪機發電廠、燃氣輪機發電廠、內燃機發電廠、蒸汽－燃氣輪機發電廠電廠

總容量小容量發電廠、中容量發電廠、大容量發電廠蒸汽

初參數中、低壓發電廠，高壓發電廠，超高壓發電廠，亞臨界發電廠，超臨界、超超臨界發電廠電

廠

位

置坑口、港口、路口電廠，負荷中心電廠，位于煤源與負荷中心間電廠承

擔

負

荷帶基本負荷、帶中間負荷、帶尖峰負荷電廠機

爐

配

合非單元機組、單元機組電廠服

務

范

圍系統中發電廠，區域性電廠，自備電廠，列車電站，孤立電廠6/20/202524動力工程－熱工基礎現代汽輪機發電廠的組成及生產過程現代熱力發電廠的主要組成部分包括熱力和電氣兩大部分，鍋爐、汽輪機和發電機為發電廠的三大核心設備。6/20/202525動力工程－熱工基礎6/20/202526動力工程－熱工基礎現代汽輪機發電廠的生產過程從能量的觀點看，熱力發電廠的基本過程是：

燃料的化學能熱能機械能電能

（鍋爐）（汽輪機）（發電機）6/20/202527動力工程－熱工基礎火力發電廠生產系統示意圖6/20/202528動力工程－熱工基礎制粉及燃燒系統制粉系統煤皮帶運送機原煤倉給煤機磨煤機粗粉分離器旋風分離器煤粉倉給粉機輸粉管噴燃器爐膛6/20/202529動力工程－熱工基礎燃燒系統燃料在爐膛內燃燒，以輻射換熱方式將熱量傳遞給爐墻內壁四周的水冷壁內的介質；燃燒產物為高溫煙氣和灰渣。高溫煙氣：依次經過過熱器、省煤器、空氣預熱器、除塵器、引風機、煙囪，排入大氣。灰渣、飛灰：用水沖入沖渣溝和沖灰溝。6/20/202530動力工程－熱工基礎汽水系統鍋爐給水由給水箱給水泵高壓回熱加熱器省煤器汽包下降管下聯箱水冷壁管汽包過熱器主蒸汽管汽輪機凝汽器熱井凝結水泵低壓回熱加熱器除氧器給水箱6/20/202531動力工程－熱工基礎冷卻水系統江河（或冷卻水池）中的水吸水濾網循環水泵冷卻水進水管凝汽器冷卻水出水管江河（或冷卻水池）6/20/202532動力工程－熱工基礎6/20/202533動力工程－熱工基礎本課程的主要內容緒論第一章工程熱力學基礎第二章傳熱學第三章鍋爐設備第四章汽輪機第五章熱力發電廠6/20/202534動力工程－熱工基礎第一章工程熱力學基礎6/20/202535動力工程－熱工基礎本章主要包括以下內容工質及其基本狀態參數熱力學第一定律穩定流動能量方程式與焓水蒸汽在定壓下的形成過程水蒸汽圖表及其應用水蒸汽的典型熱力過程熱力學第二定律朗肯循環6/20/202536動力工程－熱工基礎6/20/202537動力工程－熱工基礎工程熱力學是研究熱現象的學科。工程熱力學是熱力學的一個分支，主要研究熱能與機械能之間相互轉換時的量與質的關系，著重研究熱能轉變為機械能的基本規律，并尋求進行這種轉換的最有利的條件。工程熱力學為人們正確理解發電廠中的能量轉換過程，正確理解熱力設備的原理等提供了必要的基礎理論知識。6/20/202538動力工程－熱工基礎第二節

工質及其基本狀態參數6/20/202539動力工程－熱工基礎工質是指參與熱功轉換的媒介物質。如：汽輪機是以水蒸汽作為工質的。6/20/202540動力工程－熱工基礎狀態參數是描述工質在某一給定瞬間的物理特性的各個宏觀物理量。基本狀態參數—溫度、壓力、比容。6/20/202541動力工程－熱工基礎溫度：表示物體冷熱程度的物理量。熱力學中，溫度的測量采用熱力學溫度T），單位是開爾文（K）。

T=t+273.15(K)溫度計：測量溫度的儀表。如：水銀玻璃桿溫度計熱電偶溫度計光學溫度計，等。6/20/202542動力工程－熱工基礎壓力(p)：大量分子對容器壁面頻繁撞擊的平均結果。以單位面積承受的力的大小來表示。壓力的單位：Pa，kPa，MPa。(1Pa=1N/m2)非SI單位：mmHg、mmH2O、kgf/cm2等。

1at=1kgf/cm2=98067Pa1mmHg=133.321Pa1mmH2O=9.8067Pa6/20/202543動力工程－熱工基礎0ppbpg0ppbpv壓力的測量：當實際壓力P高于當地大氣壓Pb時，壓力測量表的讀數為表壓力Pg；當實際壓力低于當地大氣壓時，壓力測量表的讀數為真空度Pv

。

P=Pb+PgP=Pb－Pv6/20/202544動力工程－熱工基礎比容(v)：單位質量的工質所占有的容積。單位：m3/kg密度(ρ)：比容的倒數。單位容積內工質的質量。6/20/202545動力工程－熱工基礎熱力學的幾個概念熱力系統：工程熱力學中把所要研究的，為一定界面所包圍的物質系統，稱為熱力系統。外界：熱力系統以外的其它物體統稱外界。開口系：與外界有物質交換的熱力系。閉口系：與外界無物質交換的熱力系。絕熱系：與外界無熱量交換的熱力系。孤立系：與外界既無物質交換也無能量交換的熱力系。平衡狀態：在外界條件不變的情況下，即使經歷較長時間，系統的宏觀特性仍不發生變化，這種狀態稱為平衡狀態。6/20/202546動力工程－熱工基礎熱力系統、外界和邊界

熱力系統就是人為分割出來，作為熱力學研究對象的有限物質系統。熱力系統簡稱系統、體系。與熱力系統發生質、能交換的物系稱為外界。熱力系統與外界的分界線（面）稱為邊界。

*和力學中取分離體的方法一樣，為分析問題方便起見，把熱力學分析的對象從周圍物體中隔離出來。6/20/202547動力工程－熱工基礎AB

1）熱力系統的分割完全是“人為”的，因此對于不同的問題，甚至對于同一問題可取不同的系統。

例如研究向容器充氣，可以取容器為系統，也可取充入容器的氣體和原在容器內的氣體一起為系統。6/20/202548動力工程－熱工基礎若沒有質量越過邊界，則系統稱為閉口系（又稱控制質量，用CM表示。）；若通過邊界系統與外界有質量交換，則稱為開口系（又稱控制體積，用CV表示。）；與外界無熱量交換的系統稱為絕熱系；與外界無任何形式的質量和能量交換系統稱孤立系。本課程研究最多的是由可壓縮物質組成的，無化學反應、與外界有能量交換的有限物質系統，稱為簡單可壓縮系統。6/20/202549動力工程－熱工基礎6/20/202550動力工程－熱工基礎理想氣體與實際氣體理想氣體：它的分子是不占有容積的質點，分子之間也不存在相互作用的內聚力。常見氣體，其性質大致接近于理想氣體。那些離液態不遠的氣體（如：水蒸氣）除外。實際氣體。為什么定義理想氣體這種假想的模型？6/20/202551動力工程－熱工基礎

熱力發動機中用來作為工質的水蒸氣和制冷機中的制冷劑距液態不遠，而且工作過程中有物質的集態變化。因此，這些工質一般不能作為理想氣體看待。飽和狀態是這類工質的重要性質對蒸汽動力循環、制冷循環和濕空氣過程的理解和分析有重要作用。

6/20/202552動力工程－熱工基礎物理學告訴我們：p——氣體的絕對壓力（N/m2orPa）；v——氣體的比容（m3/kg）；T——氣體的熱力學溫度（K）；R——氣體常數（N.m/kg.K）。理想氣體狀態方程6/20/202553動力工程－熱工基礎熱力學狀態平衡狀態：只要不受外界環境的影響，工質的狀態就不會隨時間而變化，并且在工質的內部各處都具有相應相同的壓力、溫度和比容等狀態參數。6/20/202554動力工程－熱工基礎第四節

熱力學第一定律6/20/202555動力工程－熱工基礎熱力學第一定律表述為：熱可以變為功，功也可以變為熱。一定量的熱消失時，必產生數量與之相當的功；消耗一定量的功時，必產生數量與之相當的熱。6/20/202556動力工程－熱工基礎熱力學第一定律解析式：

q=△u+w

上式表明：加給工質的熱量，一部分用來改變工質的內能，另一部分則用來使工質膨脹而對外作功。

注：該式僅適用于閉口系。6/20/202557動力工程－熱工基礎工質的內能內能是指工質在某種狀態下內部所蘊藏的總能量，包括內動能和內勢能。6/20/202558動力工程－熱工基礎內動能分子運動的動能。工質內部分子運動的動能愈大，工質的溫度愈高，即工質的內動能是溫度T

的單值函數；內勢能分子之間由于相互作用力而具有的能量。工質的內勢能與工質的比容有關，是比容v

的函數。理想氣體由于不存在內聚力，故內勢能為零。工質的內能，決定于工質的熱力學溫度和比容，即：u=f(T,v)。這表明：工質內能的大小完全取決于它所處的熱力學狀態。理想氣體的內能，是溫度的單值函數。內能是工質的一個狀態參數。6/20/202559動力工程－熱工基礎功與壓容圖功被定義為力及沿力方向所產生位移的乘積。6/20/202560動力工程－熱工基礎膨脹功是氣體體積變化而與外界交換的功。6/20/202561動力工程－熱工基礎功在p-v圖上可用過程線與v軸包圍的面積表示。功與壓容圖6/20/202562動力工程－熱工基礎設氣缸中盛有1kg氣體，缸內裝有一個無摩擦可移動的活塞，其截面積為f，若缸內氣體壓力為P，作用于活塞外測的力為Fout，且作用于活塞里側的力Pf稍大于外側的力Fout，則氣體將發生膨脹而使活塞向右移動dx的距離。則缸內氣體對活塞所作的功為：

當此1kg氣體從狀態1變化到狀態2時，所作的膨脹功為：（J/kg）6/20/202563動力工程－熱工基礎功與熱量在熱力學研究工質的熱功轉換規律時：功是過程的函數；熱量也是如此。作功與傳熱是能量傳遞的兩種基本方式“功”是由壓力差的作用而傳遞的能量；“熱量”是由溫差的作用而傳遞的能量。二者都是能量在傳遞過程中的度量，且可相互轉換。6/20/202564動力工程－熱工基礎6/20/202565動力工程－熱工基礎熱量與溫熵圖

熱量是由溫度差的作用而產生的能量。可逆過程中過程中的傳熱量可表示如下：由此得到熵的定義式：TdqdsTdsqTdsdqss===ò216/20/202566動力工程－熱工基礎p-v圖和T-s圖功可用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示；熱量可用T-s圖上過程線與s軸包圍的面積表示，所以p-v圖和T-s圖是分析氣體熱力過程的能量變化的有力工具。在p-v圖能夠確定過程功的正或負；在T-s圖上能夠確定過程熱量的正或負，對過程能量轉換分析帶來極大的方便。6/20/202567動力工程－熱工基礎6/20/202568動力工程－熱工基礎第六節穩定流動能量方程式6/20/202569動力工程－熱工基礎穩定流動：工質的流動情況不隨時間而變化，即工質在設備任何截面上的所有狀態參數和流速的平均值不隨時間而改變，而且在同一時刻流經任何截面的流量均相同。6/20/202570動力工程－熱工基礎穩定流動能量方程式

如圖所示，1kg工質從1-1截面進入系統，從2-2截面流出系統。當該工質從1-1截面進入系統時，帶入系統中的總能量為：該工質從2-2截面流出系統時，傳出系統的總能量為：

6/20/202571動力工程－熱工基礎考慮到和，根據能量守恒與轉換定律可得出下列方程式：可寫成：

令：，則：6/20/202572動力工程－熱工基礎焓(h)：

h=u+pv(J/kg)

因為u、p、v

都是狀態參數，所以焓也是狀態參數。焓：代表著每kg工質沿流動方向往前傳遞的總能量中直接取決于熱力狀態的部分。6/20/202573動力工程－熱工基礎技術功（wt）：從熱力設備中流出來的技術上可資利用的功量。

適用于閉口系

適用于開口系6/20/202574動力工程－熱工基礎當工質在進出口處的流速變化不大、進出口的高度差也可不考慮時，則動能變化及位能變化均可忽略不計。此時，軸功就等于技術功，可用在p-v圖上可用過程線與p軸包圍的面積表示。

技術功又等于工質膨脹功與流動功的代數和：6/20/202575動力工程－熱工基礎流動功是開口系輸出和輸入的推動功的差，等于p2v2-p1v1，是開口系維持流動必須付出的代價。6/20/202576動力工程－熱工基礎在對閉口系列能量方程時，系統與外界交換的功應是膨脹功，在對壓氣機、燃氣輪機、蒸汽輪機這樣的開口系進行計算時的功應是技術功。6/20/202577動力工程－熱工基礎穩定流動能量方程式的應用在泵與風機中:上式表明,工質在泵和風機中接受壓縮時外界所加給的技術功等于工質焓的增加。6/20/202578動力工程－熱工基礎第七節水蒸汽在定壓下的形成過程6/20/202579動力工程－熱工基礎水蒸汽在定壓下的形成過程

未飽和水飽和水濕蒸汽干蒸汽過熱蒸汽6/20/202580動力工程－熱工基礎水蒸汽的形成過程在p-v圖和T-s圖上的表示Mc——飽和水線；Nc——干飽和蒸汽線；

——液體熱；——汽化潛熱；

——過熱熱量；c——臨界點

6/20/202581動力工程－熱工基礎過熱度：過熱蒸汽的溫度t

超過相應于同一壓力下的飽和溫度ts

的數值。干度：濕蒸汽中所含干蒸汽的質量百分數。水的臨界點參數：tc=374.15℃pc=22.129MPa

vc=0.00326m3/kg6/20/202582動力工程－熱工基礎6/20/202583動力工程－熱工基礎為什么用圖表？1、工程中需要這些數據：h,v,等已知：汽輪機蒸汽進出口參數，怎樣求作功？可由圖表根據p1t1p2t2

求出焓降，從而得出作功的大小6/20/202584動力工程－熱工基礎2、水蒸汽不同于理想氣體，其狀態方程極其復雜。所以一般按溫度和壓力編排成類似于數據庫的表格，以便查取不同熱力狀態下水蒸汽的多種熱力參數(焓、熵、比容)

水和水蒸汽表(離散的點)或將這些數據擬合成曲線

焓熵圖(離散與連續的結合)6/20/202585動力工程－熱工基礎水蒸汽表來源：實驗數據整理目的：tp

hrts

psv查取方法:插值法6/20/202586動力工程－熱工基礎飽和水、干蒸汽、未飽和水、過熱蒸汽可通過水蒸汽表直接查出。濕蒸汽參數可按下式計算：6/20/202587動力工程－熱工基礎6/20/202588動力工程－熱工基礎6/20/202589動力工程－熱工基礎6/20/202590動力工程－熱工基礎6/20/202591動力工程－熱工基礎溫熵圖液體熱ql=h′汽化潛熱r=h″-h′過熱熱量qsu=h-h″所以：

h′=ql

h″=ql

+r

h=ql

+r+qsu溫熵圖上任一點的焓值都可以用通過該點的定壓線、垂直線、縱坐標軸和橫坐標軸這樣四條線為界線的一塊面積來表示。6/20/202592動力工程－熱工基礎焓熵圖線算圖、莫里爾(德)來源：水蒸汽表目的：直接查取Δha定壓加熱b絕熱流動定壓線群、定溫線群定容線群、干度線6/20/202593動力工程－熱工基礎6/20/202594動力工程－熱工基礎焓熵圖（h-s圖）6/20/202595動力工程－熱工基礎第九節水蒸汽的典型熱力過程6/20/202596動力工程－熱工基礎定壓流動過程

工質在設備中進行定壓流動時所吸入（或放出）的熱量等于其焓的增加（或減小）。

絕熱流動的作功過程

水蒸汽在絕熱情況下流經汽輪機時乃是依靠它的焓降轉變為技術功。

6/20/202597動力工程－熱工基礎通過噴管的絕熱流動能量方程式：

工質流經噴管時，如果發生絕熱膨脹，則其動能必將增大。6/20/202598動力工程－熱工基礎噴管的型式根據噴管截面形狀的不同，噴管可分為兩種型式：漸縮噴管和漸縮漸擴噴管。

漸縮噴管漸縮漸擴噴管（拉伐爾噴管）6/20/202599動力工程－熱工基礎噴管型式的選取：

當

p2/p1≥βc

時，采用漸縮噴管，噴管出口能獲得亞音速或音速流動；當p2/p1＜βc

時，采用漸縮漸擴噴管，噴管出口能獲得超音速流動，在最小界面處的流速理論上等于當地音速。

注：βc=pc/p16/20/2025100動力工程－熱工基礎絕熱節流節流：

流體在管道中流動時，如果流經閥門、擋板、孔板等障礙物，流體則產生渦流和摩擦，即產生局部阻力損失，因而引起壓力顯著下降，這種現象，稱為節流。節流后h2=h1p2＜p1s2＞s1工質通過孔板時的絕熱節流6/20/2025101動力工程－熱工基礎絕熱節流后，工質的作功能力將下降。絕熱節流在h-s圖上表示6/20/2025102動力工程－熱工基礎第十節熱力學第二定律6/20/2025103動力工程－熱工基礎熱力學基本定律6/20/2025104動力工程－熱工基礎熱力學第二定律的表述克勞修斯說法：熱不可能自發地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。開爾文-浦朗克說法：任何發動機都不可能只從單一的熱源吸熱，并把它連續不斷地轉變為功。6/20/2025105動力工程－熱工基礎熱力過程6/20/2025106動力工程－熱工基礎熱力循環6/20/2025107動力工程－熱工基礎循環及其熱效率循環：工質從某一狀態出發，經過一連串的狀態變化，而重新回到原來的狀態，工質所經歷的這些熱力過程的綜合，稱為熱力循環，簡稱循環。若循環的膨脹功大于壓縮功，則循環的效果是使熱能在一定的條件下連續不斷地轉變為機械能，這種循環稱為“正向循環”或“熱力循環”。（如右圖所示）每一個循環熱機所作的凈功為：6/20/2025108動力工程－熱工基礎循環的熱效率若工質經過一個循環，從高溫熱源吸收的熱量為q1而向低溫熱源放出的熱量為︱q2︱，則

根據熱力學第一定律：則循環的熱效率：

6/20/2025109動力工程－熱工基礎卡諾循環卡諾循環是在一定溫度界限內熱效率最高的循環，它是由兩個可逆的定溫過程和兩個可逆的絕熱過程組成的。

1→2：定溫吸熱過程；

2→3：絕熱膨脹作功過程；

3→4：定溫放熱過程；

4→1：絕熱壓縮過程。卡諾循環的熱效率

6/20/2025110動力工程－熱工基礎卡諾定理卡諾循環的熱效率僅取決于熱源溫度T1和冷源溫度T2而與工質的性質無關，T1愈高、T2愈低時，熱效率愈高；任何熱能動力裝置的循環效率都不可能達到100%；當T2=T1時，卡諾循環的熱效率等于零，這說明，只有單一熱源的熱力發動機是不可能存在的。6/20/2025111動力工程－熱工基礎第十一節朗肯循環6/20/2025112動力工程－熱工基礎簡單蒸汽動力裝置的理想可逆循環稱為朗肯循環。朗肯循環的組成實現朗肯循環所需的熱力設備包括：鍋爐、汽輪機、凝汽器、給水泵等。6/20/2025113動力工程－熱工基礎朗肯循環是由以下熱力過程組成的：1—2：過熱蒸汽在汽輪機內的絕熱膨脹作功過程2—3：乏汽在凝汽器中的定壓放熱過程

3—4：凝結水在給水泵中的絕熱壓縮過程4—5—6—1：給水在省煤器、汽鍋和過熱器中定壓吸熱過程

6/20/2025114動力工程－熱工基礎朗肯循環的熱效率

則朗肯循環的熱效率為：當p1≤10MPa時，水泵功可忽略不計，此時：6/20/2025115動力工程－熱工基礎提高朗肯循環熱效率的途徑提高初溫、初壓；降低背壓。

6/20/2025116動力工程－熱工基礎提高初壓，可以提高平均吸熱溫度，從而提高循環熱效率，但卻使乏汽干度降低，對汽輪機內效率、安全運行不利(x>0.85~0.88)發展方向：越來越高中壓高壓超高壓亞臨界超臨界超超臨界1、提高初壓p16/20/2025117動力工程－熱工基礎提高初溫可以提高平均吸熱溫度，并提高乏汽干度，但受到材料耐溫性能的限制。發展方向：不易提高

540-555℃2、提高初溫t16/20/2025118動力工程－熱工基礎降低終壓可以降低平均放熱溫度，從而提高效率限制：環境溫度(真空如何形成?)；循環泵電耗

全廠經濟性(凝汽器中的乏汽壓力，即汽輪機背壓)3、降低終壓p26/20/2025119動力工程－熱工基礎朗肯循環由于工質的平均吸熱溫度比循環的最高溫度低得多，因而其循環熱效率低。火力發電廠都不直接采用上述簡單的朗肯循環，而是采用平均吸熱溫度比較高的回熱循環和再熱循環。6/20/2025120動力工程－熱工基礎朗肯循環—現代蒸汽動力裝置的基本循環實際中對朗肯循環做改進回熱循環+再熱循環6/20/2025121動力工程－熱工基礎第二章傳熱學基礎6/20/2025122動力工程－熱工基礎傳熱學是研究熱能傳遞規律的學科。溫差的存在，必然會引起熱量從高溫物體向低溫物體進行傳遞。火電廠的生產過程，很多是和傳熱過程密切相聯系的。熱量傳遞的三種基本方式：導熱

(熱傳導)對流換熱輻射換熱第一節概述6/20/2025123動力工程－熱工基礎導熱：物體各部分之間不發生相對位移，依靠分子、原子、自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞。對流換熱：流體和它所接觸的固體壁面之間的熱量傳遞方式。輻射換熱：物體之間通過電磁波來傳遞熱量，稱為輻射換熱。6/20/2025124動力工程－熱工基礎第二節導熱6/20/2025125動力工程－熱工基礎

導熱：物體各部分之間不發生相對位移，依靠分子、原子、自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞。6/20/2025126動力工程－熱工基礎傅立葉定律

1822，傅立葉假定固體中熱的傳導率正比于溫度梯度。傅立葉定律表示為：λ－導熱系數，W/(m·℃)6/20/2025127動力工程－熱工基礎導熱系數導熱系數表示物質導熱能力的大小，它是物質的一個物性參數，可用導熱儀來測定。W/(m·℃)6/20/2025128動力工程－熱工基礎導熱系數導熱系數小于0.23W/(m.℃)的材料習慣上稱為：“保溫材料”或“絕熱材料”6/20/2025129動力工程－熱工基礎不同的物質具有不同的導熱系數，同一物質導熱系數的大小也隨物質的內部結構、濕度、壓力以及溫度等因素而變化。導熱系數

6/20/2025130動力工程－熱工基礎導熱系數

6/20/2025131動力工程－熱工基礎二、通過無限大平壁的導熱問題一維穩態無內熱源為常數類比：歐姆定律導熱熱阻6/20/2025132動力工程－熱工基礎引入熱阻的概念后：可把串、并聯的思想用于導熱計算通過多層平壁的穩態導熱總熱阻=串聯熱阻之和：6/20/2025133動力工程－熱工基礎對流換熱是指流動著的流體和固體壁面接觸時，相互間的換熱過程。這一過程既包括流體各部分因發生相對位移所引起的熱量轉移（對流作用），同時也包括流體分子之間的導熱作用，其總的結果稱為“對流換熱”。如果沒有流體的運動，則熱量的傳遞將是“導熱”第三節對流換熱6/20/2025134動力工程－熱工基礎6/20/2025135動力工程－熱工基礎兩種對流熱量轉換形式強迫對流流體的流動是外力的驅動，如：泵或風機自然對流流體內的溫差，導致流體的密度不同，冷流體（密度大）將下沉，熱流體將上升。6/20/2025136動力工程－熱工基礎強迫對流換熱例子6/20/2025137動力工程－熱工基礎自然對流換熱例子（一）6/20/2025138動力工程－熱工基礎自然對流換熱例子（二）6/20/2025139動力工程－熱工基礎自然對流換熱例子（三）6/20/2025140動力工程－熱工基礎牛頓冷卻定律對流換熱量Q與換熱表面積F以及固體壁面和流體之間的溫度差(tw-tf

)成正比。即：a—對流換熱系數，（或放熱系數）W/(m2·℃)放熱系數

表示流體和固體壁面之間的換熱強度6/20/2025141動力工程－熱工基礎影響對流換熱強度的主要因素

對流換熱，熱量的傳遞總是和流體的流動聯系在一起，因此使這類問題大為復雜化。一般，對流換熱強弱與流動發生的原因、流體的流動狀況、流體的熱物性以及固體表面的形狀、大小等一系列因素有關。6/20/2025142動力工程－熱工基礎影響對流換熱強度的主要因素1、流動發生的原因（自由流動受迫流動）自由流動受迫流動密度不同泵與風機2、流體的流動狀況（層流紊流）用雷諾數Re來判定

Re<2300

層流

Re>1104

紊流層流紊流受迫流動換熱強度大于自由流動紊流(湍流)換熱強度大于層流6/20/2025143動力工程－熱工基礎3、流體的物理性質密度粘度導熱系數定壓比熱4、換熱表面的形狀、大小和布置膜式肋片鰭片錯列順列5、流體集態的變化凝結、沸騰凝結換熱或沸騰換熱大于非相變的對流6/20/2025144動力工程－熱工基礎對流換熱情況

W/(m2?℃)空氣自由流動5~50空氣管內受迫流動25~500水作自由流動100~500水作受迫流動250~15000水發生沸騰2500~25000水發生凝結5000~100000幾種情況下的對流放熱系數的大致數值6/20/2025145動力工程－熱工基礎放熱系數的確定不同情況下放熱系數的數值可以相差很大。利用實驗研究的結果來確定放熱系數。6/