Preguntas y respuestas técnicas sobre turbinas de vapor, ¿dónde está el formato de texto gratuito?
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Preguntas y respuestas sobre tecnología de turbinas de vapor
1. Conocimientos básicos
¿Cuál es el medio de trabajo? ¿Qué fluido de trabajo se utiliza en las centrales térmicas?
El fluido de trabajo es una sustancia media (como gas, vapor, etc.) en la que la energía térmica se convierte en energía mecánica en un motor térmico, y el trabajo sólo se puede obtener a través de su cambio de estado (como como expansión) en el motor térmico.
Para obtener más trabajo de la expansión del medio de trabajo, el medio de trabajo debe tener buenas propiedades de expansión. En el funcionamiento continuo del motor térmico, para facilitar la entrada y descarga del fluido de trabajo, también se requiere que el fluido de trabajo tenga buena fluidez. Por tanto, entre los estados sólido, líquido y gaseoso de la materia, la materia gaseosa es el medio de trabajo ideal. En la actualidad, el vapor es el principal fluido de trabajo en las centrales térmicas.
2. ¿Cuáles son los parámetros de estado del fluido de trabajo? ¿Cuántos parámetros de estado de uso común existen? ¿Cuántos parámetros de estado básicos hay?
Las cantidades físicas que describen las características del estado del fluido de trabajo se denominan parámetros de estado. Los parámetros del estado del fluido de trabajo comúnmente utilizados incluyen temperatura, presión, volumen específico, entalpía, entropía, energía interna, etc. Los parámetros de estado básicos incluyen temperatura, presión y volumen específico.
3. ¿Qué es la temperatura y la escala de temperatura? ¿Cuáles son las formas comunes de escalas de temperatura?
La temperatura es una magnitud física que mide el calor o el frío de un objeto. La escala en la que se mide la temperatura se llama escala de temperatura. Se utilizan comúnmente la escala de temperatura Celsius y la escala de temperatura absoluta.
(1) Escala Celsius. El punto de congelación del agua pura bajo presión atmosférica estándar es de 0°C y el punto de ebullición es de 100°C. Divida en 100 celdas entre 0 ℃ y 100 ℃, cada celda mide 1 ℃. Esta escala de temperatura es la escala de temperatura Celsius, el símbolo de la unidad es ℃ y el símbolo de la cantidad física es T.
⑵Escala de temperatura absoluta. La temperatura del punto triple del agua (el punto del estado de equilibrio del sólido, el líquido y el vapor de agua) es 273,8+05 K. La escala de la escala de temperatura absoluta es igual a la escala de la escala de temperatura Celsius, pero 0K de la La escala de temperatura absoluta es -273,8+05 ℃ en la escala Celsius. La escala de temperatura absoluta utiliza K como símbolo de unidad y T como símbolo de cantidad física. La relación entre la escala de temperatura Celsius y la escala de temperatura absoluta es t = t-273,15 ℃.
4. ¿Qué es la presión? ¿Cuántas unidades de presión hay?
La fuerza vertical por unidad de área se llama presión. Expresado por el símbolo "p", es decir, p = f/a (1-1).
Donde f es la fuerza resultante que actúa verticalmente sobre la pared, n;
A——el área m2 que soporta la fuerza.
La unidad de presión es:
(1) En el Sistema Internacional de Unidades, la presión se expresa en N/m2, con el nombre [Pascal] y el símbolo Pa.
1Pa=1N/m2. En la industria energética, los parámetros unitarios son principalmente MPa (megapascales), 1MPa=106N/m2.
⑵ Las unidades utilizadas para expresar la presión por la altura de la columna de líquido son: milímetros de columna de agua (mmH2O), milímetros de mercurio (mmHg), 1 mmHg = 133N/m2, 1 mmH2O=9,81 N /m2.
⑶La unidad de presión atmosférica de ingeniería es kgf/cm2, y se usa comúnmente como símbolo representativo, 1at=98066,5 N/m2, el valor de la presión atmosférica física es 1,0332 kgf/cm2, el símbolo es cajero automático, 1 cajero automático = 1.013×65438 .
5. ¿Qué son la presión absoluta y la presión manométrica?
La presión real del medio de trabajo en el recipiente se llama presión absoluta, representada por el símbolo p. La diferencia entre la presión absoluta del medio de trabajo y la presión atmosférica es la presión manométrica, representada por. el símbolo pág. Entonces, la presión manométrica es la presión medida por nuestro instrumento y la presión atmosférica está representada por el símbolo patm.
La relación entre la presión absoluta y la presión manométrica es:
Pa = pg+patm o pg = pa-patm (1-2)
6. Qué es el vacío y el grado de vacío?
Cuando la presión en el interior del recipiente es inferior a la presión atmosférica, la parte por debajo de la presión atmosférica se llama vacío. Representado por el símbolo "pv". Esta relación es:
pv=patm-pa (1-3)
Las centrales eléctricas a veces utilizan el porcentaje para expresar el valor del vacío, lo que se denomina grado de vacío.
El grado de vacío es el porcentaje de la relación entre el valor de vacío y la presión atmosférica, es decir:
Grado de vacío = PV/PATM× 100% (1-4)
El grado de vacío en el vacío total es del 100 %. Si la presión absoluta del medio de trabajo es igual a la presión atmosférica, el grado de vacío es cero.
Por ejemplo, el vacuómetro de mercurio del condensador marca 7100 mmHg y el manómetro atmosférico marca 750 mmHg. ¿Cuáles son la presión absoluta y el vacío en el condensador?
Según pa =(patm-PV)/735,6 =(750-710)/735,6 = 0,054 at = 0,0051 MPa.
Grado de vacío = PV/pamb×100% = 710/750×100% = 94,6%.
7. ¿Qué son el volumen y la densidad específicos? ¿Cuál es la relación entre ellos?
El volumen que ocupa una unidad de masa de una sustancia se llama volumen específico. Utilice la letra nu minúscula, es decir:
ν=V/m m3/kg (1-5)
Donde m es la masa de la sustancia. kg;
v-el volumen ocupado por la sustancia, m3.
El recíproco del volumen específico, es decir, la masa de material por unidad de volumen, se llama densidad, con el símbolo "ρ" y la unidad es kg/m3.
La relación entre volumen específico y densidad es ρ υ = 1. Obviamente, el volumen específico y la densidad son recíprocos, es decir, el volumen específico y la densidad no son parámetros independientes, sino dos representaciones diferentes del mismo parámetro.
8. ¿Qué es el estado de equilibrio?
En ausencia de influencias externas, el estado en el que un gas no cambia con el tiempo se denomina estado de equilibrio. Sólo cuando el estado del fluido de trabajo está en equilibrio, puede describirse mediante un determinado valor de parámetro de estado. Sólo cuando se logra el equilibrio térmico (sin diferencia de temperatura) y el equilibrio de fuerzas (sin diferencia de presión) dentro del fluido de trabajo y entre el fluido de trabajo y el mundo exterior, puede ocurrir un estado de equilibrio.
9. ¿Cuál es el estado estándar?
El estado en el que la presión absoluta es 1,01325×105 Pa (1 atmósfera estándar) y la temperatura es 0°C (273,15) se denomina estado estándar.
10. ¿Qué es un diagrama de coordenadas paramétrico?
Un diagrama gráfico de coordenadas de parámetros que utiliza parámetros de estado como coordenadas rectangulares para representar el estado del fluido de trabajo y sus cambios. Los puntos en el diagrama de coordenadas de parámetros representan el estado de equilibrio del fluido de trabajo y la línea compuesta por muchos puntos representa el proceso termodinámico del fluido de trabajo. Si cada estado por el que pasa el fluido de trabajo en el proceso térmico es un estado de equilibrio, entonces el proceso térmico es un proceso de equilibrio. Sólo se pueden usar puntos y líneas para representar el estado de equilibrio y el proceso de equilibrio en el diagrama de coordenadas de parámetros.
11.¿Qué es el trabajo? ¿Cuales son sus unidades?
El trabajo es el producto del desplazamiento de un objeto en la dirección de la fuerza y la fuerza. La cantidad de trabajo se determina en función del desplazamiento de un objeto que se mueve en la dirección de la fuerza bajo la acción de la fuerza. Cambiar su desplazamiento cambia la cantidad de trabajo, lo que indica que el trabajo no es un parámetro de estado, sino una cantidad relacionada con el proceso.
La fórmula de cálculo del trabajo es:
W=FS (J) (1-6)
Donde f——fuerza de acción, n;
p>
desplazamiento s, m.
Conversión de unidades: ¿1J = 1N? m,
1kJ=2,778×10-4kW? h
¿Qué es el poder? ¿Cuales son sus unidades?
La definición de potencia es la relación entre el trabajo y el tiempo necesario para completar el éxito, es decir, el trabajo realizado por unidad de tiempo. Es decir:
P=W/t (W) (1-7)
Donde w-trabajo, j;
t-tiempo para realizar el trabajo , s .
La unidad de potencia es vatio, 1 vatio = 1 julio/segundo.
13. ¿Qué es la energía?
La capacidad de la materia para realizar un trabajo se llama energía. Las formas de energía generalmente incluyen: energía cinética, energía potencial, energía luminosa, energía eléctrica, energía térmica, etc. En termodinámica se utilizan la energía cinética, la energía potencial y la energía térmica.
14. ¿Qué es la energía cinética? ¿De qué depende la energía cinética de un objeto?
La capacidad de un objeto para realizar un trabajo debido al movimiento se llama energía cinética. La energía cinética está relacionada con la masa y la velocidad de un objeto. Cuanto mayor es la velocidad, mayor es la energía cinética; cuanto mayor es la masa, mayor es la energía cinética.
La energía cinética se calcula de la siguiente manera:
Ek=1/2mc2 (kJ) (1-8)
Donde m es la masa del objeto , kg;
c-Velocidad del objeto, metros/segundo.
La energía cinética es proporcional a la masa del objeto y al cuadrado de su velocidad.
¿Qué es la energía potencial?
La energía determinada por las posiciones mutuas de los objetos debido a las interacciones se llama energía potencial.
La energía que tienen los objetos a diferentes alturas y posiciones y son atraídos por la tierra se llama energía potencial gravitacional. La energía potencial gravitacional está determinada por el peso de la sustancia (g) y su altura sobre el suelo (h). Cuanto mayor es la altura, mayor es la energía potencial gravitacional; cuanto más pesado es el objeto gravitacional, mayor es la energía potencial. Energía potencial gravitacional e p = GH.
¿Qué es la energía térmica? ¿Qué factores están involucrados?
El movimiento irregular de un gran número de moléculas dentro de un objeto se llama movimiento térmico. La energía que posee este movimiento térmico se llama energía térmica, que es la energía interna del objeto.
La energía térmica está relacionada con la temperatura de un objeto. Cuanto mayor es la temperatura, más rápido se mueven las moléculas y mayor es su energía térmica.
¿Qué es el calor? ¿Cuales son sus unidades?
Un objeto de alta temperatura transfiere una porción de energía térmica a un objeto de baja temperatura, y la cantidad de energía transferida se mide en calor. Por tanto, la energía térmica absorbida o liberada por un objeto se llama calor. La cantidad de transferencia de calor está relacionada con el proceso térmico. Sólo en el proceso térmico de transferencia de energía pueden existir trabajo activo y calor. Un estado térmico sin transferencia de energía no tiene calor en absoluto, por lo que el calor no es un parámetro de estado.
18. ¿Qué es la energía mecánica?
El movimiento regular de la materia se llama movimiento mecánico. El movimiento mecánico generalmente se manifiesta como macromovimiento. La energía que posee el movimiento mecánico de la materia se llama energía mecánica.
19. ¿Qué es un motor térmico?
Al dispositivo que convierte la energía térmica en energía mecánica se le llama motor térmico. Por ejemplo, turbina de vapor, motor de combustión interna, máquina de vapor, turbina de gas, etc.
20. ¿Qué es la capacidad calorífica específica? ¿Cuáles son los principales factores que afectan la capacidad calorífica específica?
Cuando la temperatura de una sustancia aumenta (o disminuye) 1°C, el calor absorbido (o liberado) por unidad de cantidad (masa o volumen) se llama capacidad calorífica unitaria del gas, o la Capacidad calorífica específica del gas. La capacidad calorífica específica se refiere a la capacidad de una sola sustancia para retener o almacenar calor. El símbolo de la capacidad calorífica específica de masa de una sustancia es C, y el símbolo de la capacidad calorífica específica de masa de un monómero es KJ/(kg?℃).
Los principales factores que afectan la capacidad calorífica específica son la temperatura y las condiciones de calefacción. En términos generales, a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la capacidad calorífica específica del material. La capacidad calorífica específica del calentamiento a presión constante es mayor que la del calentamiento a volumen constante. Además, factores como el número de átomos en la molécula, las propiedades de la sustancia y la presión del gas también afectan la capacidad calorífica específica.
21.¿Qué es la capacidad calorífica? ¿En qué se diferencia del calor específico?
Capacidad calorífica q = MC, la capacidad calorífica es igual al producto de la masa del objeto y la capacidad calorífica específica está relacionada con la masa, pero no tiene nada que ver con la masa. Para objetos de la misma masa, el que tiene mayor capacidad calorífica específica tiene mayor capacidad calorífica; para la misma sustancia, el que tiene mayor masa tiene mayor capacidad calorífica.
22. ¿Cómo calcular el calor cuando la capacidad calorífica específica es fija?
En el rango de baja temperatura, se puede considerar aproximadamente que el valor calorífico específico no cambia con el cambio de temperatura, es decir, la capacidad calorífica específica es una constante. En este momento, la fórmula de cálculo. de calor es:
q=c(t2 -t1) Kilojoules/kg (1-9)
23.
La suma de la energía cinética interna formada por el movimiento de las moléculas en un gas y la energía potencial interna formada por la atracción mutua entre moléculas se llama energía interna.
μ representa la energía interna de 1 kg de gas y u representa la energía interna de mkg de gas.
Es decir:
U=mμ (1-10)
24. ¿Qué es la energía interna? ¿Cómo deciden?
La energía cinética del movimiento térmico de las moléculas en un gas se denomina energía cinética interna, e incluye energía cinética del movimiento molecular, energía cinética de rotación molecular y energía cinética de vibración intramolecular. Desde la perspectiva de la naturaleza del movimiento térmico, cuanto mayor es la temperatura del gas, más intenso es el movimiento térmico de las moléculas, por lo que la energía cinética interna depende de la temperatura del gas. Las moléculas del gas tienen un exceso de energía potencial para superar la fuerza gravitacional entre ellas. Esta energía potencial se llama energía potencial interna, que está relacionada con el volumen específico del gas.
25. ¿Qué es la entalpía?
En cierto estado, el volumen específico del fluido de trabajo por unidad de masa es ν y la presión es p. Para resistir esta presión, el fluido de trabajo debe tener una energía potencial de presión de pv. La suma de la energía interna y la energía potencial de presión por unidad de masa de fluido de trabajo se llama entalpía específica.
26. ¿Qué es la entropía?
En el proceso de equilibrio sin fricción, la relación entre el calor dq absorbido por la unidad de masa del fluido de trabajo y la temperatura absoluta t cuando el fluido de trabajo absorbe calor se llama aumento de entropía.
Su expresión:
δS = dq/T .
Donde δ s = S2-S1 es el cambio de entropía, y la unidad de entropía es (kJ/kg?k),
Si la entropía de un gas aumenta durante un determinado proceso, es decir, δ s > 0, significa que el gas es un proceso endotérmico.
Si la entropía de un gas disminuye durante un determinado proceso, es decir, δ s < 0, significa que el gas es un proceso exotérmico.
Si la entropía de un gas en un determinado proceso es constante, es decir, δ s = 0, significa que el gas es un proceso adiabático.
27. ¿Qué es un gas ideal? ¿Cuál es el gas real?
Un gas en el que no existe atracción entre las moléculas del gas y las moléculas en sí no ocupan volumen se llama gas ideal. En cambio, existe una fuerza de atracción entre las moléculas de gas y el volumen de gas ocupado por las moléculas se denomina gas real.
28. ¿Qué gas se puede considerar ideal para centrales térmicas? ¿Qué gas califica como gas real?
En las centrales térmicas, el aire, el gas y los gases de combustión pueden considerarse gases ideales, porque están lejos del estado líquido y cerca de las propiedades de los gases ideales.
En los equipos de energía de vapor, el vapor de agua se utiliza como fluido de trabajo con alta presión y pequeño volumen específico, es decir, la distancia entre las moléculas de gas es relativamente pequeña y la atracción entre moléculas también es bastante grande. Es parecido a un líquido, por lo que el vapor de agua debe tratarse como un gas real.
29. ¿Cuáles son las leyes básicas de los gases ideales? ¿Cuál es su contenido?
Las tres leyes básicas de los gases ideales son: (1) la ley de Boyle-Edem Mallot; (2) la ley de Charles; Su contenido específico:
Ley de Boyle-Edham Mallot (1): Cuando la temperatura del gas se mantiene constante, la presión es inversamente proporcional al volumen específico. Expresado por la fórmula:
p 1ν1 = p 2ν2(1-11)
Cuando la masa del gas es m:
P1V1 = P2V2 (donde V = Mv). (1-12)
(2) Ley de Charles: cuando el volumen específico de un gas permanece sin cambios, el cambio de presión es proporcional a la temperatura. Expresado como:
p 1/t 1 = p2/T2(1—13)
(3) Ley de Grussac: cuando la presión del gas permanece constante, el volumen específico y la temperatura cambian proporcionalmente. Para un gas con masa m, cuando la presión permanece constante, el cambio de volumen es proporcional a la temperatura. Expresado por la fórmula:
χ 1/96438+0 = χ 2/τ 2 o v 1/t 1 = v2/T2(1-14).
30. ¿Cuál es la primera ley de la termodinámica y cuál es su expresión?
El calor se puede convertir en trabajo, y el trabajo se puede convertir en calor. Cuando una cierta cantidad de calor desaparece, se produce una cierta cantidad de trabajo, y cuando se consume una cierta cantidad de trabajo, aparece una cierta cantidad de calor.
La expresión de la primera ley de la termodinámica es la siguiente:
Q=Aω (1-15)
Donde a es a = 1/427 kcal /( kgf? m) En la unidad SI, el calor industrial se expresa en julios (j), por lo que a = 1 significa q = ω.
En el sistema cerrado de la figura (independientemente de la importación y exportación del fluido de trabajo), la entrada de energía desde el exterior es el calor adicional Q, la energía producida por el sistema es el trabajo W y la energía del fluido de trabajo en el sistema es solo energía interna μ. De acuerdo con la ley de conversión y conservación de energía,
La entrada de energía al sistema - la salida de energía del sistema = el incremento de energía del fluido de trabajo en el sistema, es decir, cuando el fluido de trabajo es 1kg:
q- ω=δμ
Cuando el medio de trabajo es m kg, entonces:
q-W =δU(1-16)
En las dos fórmulas anteriores, q, q se refiere al calor agregado al fluido de trabajo desde el exterior, j/kg, j;
δμ, δU - el cambio en la energía interna del fluido de trabajo, j/kg, j;
ω, w——trabajo realizado por el medio de trabajo, j/kg, j.
31. ¿Cuál es la esencia de la primera ley de la termodinámica? ¿Qué quiere decir esto?
La esencia de la primera ley de la termodinámica es la forma de aplicación específica de la ley de conservación y transformación de la energía en termodinámica. Se explica la posibilidad de conversión mutua de energía térmica y energía mecánica y sus relaciones numéricas.
32.¿Qué es un proceso irreversible?
Se producen pérdidas de energía como fricción y corrientes parásitas, lo que hace que el proceso solo avance en una dirección. Un proceso irreversible se llama proceso irreversible.
El proceso real es irreversible.
33.¿Qué es el proceso isovolumétrico? ¿Cómo calcular el calor absorbido y el trabajo realizado en un proceso de igual volumen?
El proceso en el que el volumen (o volumen específico) permanece inalterado se denomina proceso isovolumétrico. De la ecuación del estado del gas ideal p ν = r t, p/t = r/ν = constante, es decir, la presión es proporcional a la temperatura en el proceso isovolumétrico. Debido a que δν = 0, el cambio de volumen funciona ω = 0, entonces q = δ? +ω=Δ?=?2-?1, es decir, en el proceso de igual volumen, todo el aumento de calor se utiliza para aumentar la energía interna del gas.
34.¿Qué es el proceso isotérmico? ¿Cómo calcular el calor absorbido por el fluido de trabajo durante el proceso isotérmico?
El proceso termodinámico en condiciones de temperatura constante se denomina proceso isotérmico. De la ecuación del estado del gas ideal p ν = r t, p ν = rt = es una constante para un determinado medio de trabajo, es decir, la presión es inversamente proporcional al volumen específico durante el proceso isotérmico.
Absorbe calor:
q = δ? +ω (1—17)
q=T(S2-S1).(1—18)
35. ¿Cómo calcular el trabajo y el calor en un proceso isobárico?
El proceso de mantener constante la presión del fluido de trabajo se denomina proceso isobárico, como el proceso de vaporización del agua en la caldera, el proceso de condensación del vapor de escape en el condensador y el proceso de absorción de calor del aire en el precalentador de aire.
T/v = p/r = constante de la ecuación del estado del gas ideal p = r t, es decir, la temperatura es proporcional al volumen específico durante el proceso isobárico.
Trabajo realizado durante el proceso isobárico:
ω= p(ν2-ν1)(1-19)
Absorción del fluido de trabajo durante el calor del proceso isobárico;
q =δμ+ω=(μ2-μ1)+p(ν2-ν1)
=(μ2+p 2ν2)-(μ1+p 1ν)= H2-h 1 (1—20)
36. ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Cómo calcular el trabajo y la energía interna de un proceso adiabático?
El proceso que no intercambia calor con el mundo exterior se denomina proceso adiabático. Por ejemplo, en una turbina de vapor, para reducir la pérdida de calor, el exterior del cilindro se cubre con material aislante. El proceso de expansión del fluido de trabajo es extremadamente rápido y no hay tiempo para disipar el calor en muy poco tiempo. La pérdida de calor es insignificante, por lo que el proceso del fluido de trabajo en estos motores térmicos a menudo se considera como un proceso adiabático.
Debido al proceso adiabático
Q = 0, entonces q = δ μ+ω (1-21).
ω=-Δμ (1-22)
Es decir, el trabajo de expansión proviene de la reducción de la energía interna, mientras que el trabajo de compresión aumenta la energía interna.
ω=[1/(k-1)](p 1ν1-p 2ν2)(1-23)
k es el índice adiabático, que está relacionado con el número de átomos en el medio de trabajo. Gas monoatómico k = 1,67, gas diatómico k = 1,4, gas triatómico k = 1,28.
37. ¿Qué es un proceso isentrópico?
Un proceso termodinámico en el que la entropía es constante se denomina proceso isentrópico. Los procesos adiabáticos reversibles, es decir, los procesos adiabáticos sin pérdida de energía, son isentrópicos. En un proceso irreversible con pérdida de energía, aunque no hay calor suplementario externo, el medio de trabajo absorberá el calor convertido por fricción, perturbación y otras pérdidas, aumentando la entropía del medio de trabajo, por lo que el proceso adiabático no es isentrópico. El proceso de expansión del fluido de trabajo de la turbina de vapor es un proceso adiabático irreversible.
38. Describe brevemente la segunda ley de la termodinámica.
La segunda ley de la termodinámica explica la dirección, las condiciones y el alcance de la transferencia y conversión de energía. Tiene dos métodos narrativos:
① Desde la perspectiva de la transferencia de energía, el calor no se puede transferir espontáneamente de un objeto de baja temperatura a un objeto de alta temperatura sin pagar un precio.
② Desde la perspectiva de la conversión de energía, es imposible crear un motor térmico que absorba calor de una única fuente de calor y lo convierta todo en trabajo sin dejar ningún otro cambio.
39.¿Qué es el ciclo termodinámico?
El proceso de cambio cerrado del fluido de trabajo desde un determinado punto de estado hasta el punto de estado original después de una serie de cambios de estado se denomina ciclo termodinámico, o ciclo para abreviar.
40. ¿Cuál es la eficiencia térmica del ciclo? ¿Qué quiere decir esto?
La relación entre el trabajo neto ω del fluido de trabajo y el calor q absorbido por el fluido de trabajo de la fuente de calor de alta temperatura en el ciclo se denomina eficiencia térmica del ciclo, es decir:
η=ω/q (1 —24)
La eficiencia térmica de un ciclo indica el grado en que el calor se convierte en trabajo en el ciclo.
Cuanto mayor es η, mayor parte del calor absorbido por el fluido de trabajo de la fuente de calor se convierte en trabajo, y viceversa.
41. ¿Qué conclusiones se pueden sacar de la eficiencia térmica del ciclo de Carnot?
De η = 1-τ 2/96438+0 se pueden extraer las siguientes conclusiones:
①La eficiencia térmica del ciclo de Carnot depende de la temperatura de la fuente de calor τ 1 y de la temperatura del frío. temperatura de la fuente τ 2, No tiene nada que ver con la naturaleza del medio de trabajo. Aumentar T1 y disminuir T1 puede mejorar la eficiencia térmica del ciclo.
②La eficiencia térmica del ciclo de Carnot sólo puede ser menor que 1 y no puede ser igual a 1, porque es imposible hacer τ 1 =∞ (infinito) o T2 = 0 (cero absoluto). En otras palabras, la pérdida de q2 sólo puede reducirse, no evitarse.
③Cuando T1 = T2, la eficiencia térmica del ciclo de Carnot es cero. En otras palabras, en un sistema sin diferencia de temperatura, es imposible realizar un ciclo térmico en el que la energía térmica se convierta en energía mecánica. En otras palabras, no se puede realizar un motor térmico con un solo dispositivo de fuente de calor y ningún dispositivo de enfriamiento.
42. ¿Qué es la vaporización? ¿Cuáles son sus dos formas?
El proceso de cambio de una sustancia de un estado líquido a un estado gaseoso se llama evaporación. Se puede dividir en evaporación y ebullición.
La evaporación lenta de una superficie líquida a cualquier temperatura se llama evaporación.
La vaporización violenta simultánea de la superficie y el interior de un líquido se llama ebullición.
43.¿Qué es la condensación? ¿Cuáles son las características de la condensación de vapor de agua?
El fenómeno por el que una sustancia pasa del estado gaseoso al estado líquido se llama condensación, también llamada licuefacción.
La condensación de vapor de agua tiene las siguientes características:
(1) El vapor de agua bajo una determinada presión debe reducirse a la temperatura de condensación correspondiente a esta presión antes de que comience a condensarse en un líquido. . Esta temperatura de condensación es también el punto de ebullición del líquido. Cuando la presión disminuye, la temperatura de condensación disminuye; por el contrario, la temperatura de condensación aumenta.
(2) A la temperatura de condensación, el agua continúa absorbiendo calor del vapor de agua, por lo que el vapor de agua puede continuar condensándose en agua, manteniendo la temperatura sin cambios.
44. ¿Qué es el equilibrio dinámico? ¿Qué es el estado saturado, la temperatura saturada, la presión saturada, el agua saturada, el vapor saturado?
Bajo cierta presión, las moléculas de líquido y vapor en un recipiente sellado se mueven constantemente, algunas salen de la superficie del líquido y otras regresan a la superficie del líquido. Cuando el número de moléculas que salen volando del agua es igual al número de moléculas que regresan al agua debido a colisiones entre sí, este estado se llama equilibrio dinámico.
El estado de equilibrio dinámico entre vapor y líquido se llama saturación.
En el estado saturado, las temperaturas del líquido y del vapor son las mismas, lo que se llama temperatura de saturación; las presiones del líquido y del vapor también son las mismas, lo que se llama presión de saturación. El agua en estado saturado se llama agua saturada; el vapor en estado saturado se llama vapor saturado.
45. ¿Por qué aumenta la presión de saturación a medida que aumenta la temperatura de saturación?
A medida que aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética promedio de las moléculas y aumenta el número de moléculas que salen volando del agua, aumentando así la densidad molecular en el lado del vapor. Al mismo tiempo, la velocidad promedio de las moléculas de vapor aumenta, lo que hace que la colisión de las moléculas de vapor en la pared del dispositivo sea más fuerte, lo que resulta en un aumento de la presión, por lo que la presión de saturación aumenta con el aumento de la temperatura de saturación.
46.¿Qué son el vapor saturado húmedo, el vapor saturado seco y el vapor sobrecalentado?
Después de que el agua alcanza la temperatura de saturación, si se calienta a presión constante, el agua saturada comenzará a vaporizarse. Antes de que el agua se vaporice por completo, el vapor que contiene agua saturada se denomina vapor saturado húmedo o, para abreviar, vapor húmedo. El vapor húmedo saturado continúa calentándose a presión constante y el estado en el que el agua se vaporiza completamente hasta convertirse en vapor se denomina vapor saturado seco. El vapor saturado seco continúa calentándose a presión constante. Cuando la temperatura del vapor aumenta y excede la temperatura del vapor saturado, se convierte en vapor sobrecalentado.
47. ¿Qué es la sequedad? ¿Qué es la humedad?
El porcentaje en peso de vapor seco contenido en 1kg de vapor húmedo se llama sequedad, representado por el símbolo χ:
χ = peso de vapor seco/peso de vapor húmedo (1-25)
La sequedad es un parámetro de estado del vapor húmedo, que indica la sequedad del vapor húmedo. Cuanto mayor sea el valor de χ, más seco será el vapor.
El porcentaje en peso de agua saturada contenida en 1kg de vapor húmedo se llama humedad, representada por el símbolo (1-χ).
48. ¿Cuál es el punto crítico? ¿Cuáles son los parámetros críticos del vapor de agua?
A medida que aumenta la presión, la línea de agua saturada y la línea de vapor seco saturado se acercan gradualmente. Cuando la presión aumenta hasta un cierto valor, las dos líneas se cruzan y el punto de intersección es el punto crítico. Los parámetros de estado en el punto crítico se denominan parámetros críticos.
Para el vapor de agua, su presión crítica PC = pc=22,129 MPa, temperatura crítica TC = 374,15 ℃ y volumen específico crítico V C = νc = 0,003147 m3/kg/kg.
49.¿Hay agua líquida a 400℃?
No existe. Debido a que cuando la temperatura del agua es superior a la temperatura crítica (es decir, T > TC = 374,15 ℃), se trata de vapor sobrecalentado, no hay agua líquida a 400 ℃.
50. ¿Cómo determinar los parámetros del estado del vapor de agua?
Dado que el vapor de agua es un gas real, es muy complicado calcular sus parámetros de estado basándose en la ecuación de estado del gas real. La gran diferencia de temperatura no cumple con los requisitos de los cálculos de ingeniería reales. Por lo tanto, basándose en investigaciones prácticas y análisis y cálculos teóricos, la gente enumera o dibuja el volumen, la temperatura, la entalpía y la entropía específicos del vapor de agua bajo diferentes presiones. Es un método común en ingeniería para determinar sus parámetros de estado buscando imágenes y tablas.
51.¿Qué son el calor líquido, el calor de vaporización y el calor de sobrecalentamiento?
El calor añadido cuando el agua se calienta hasta la saturación se llama calor líquido.
El calor añadido al calentar 1 kg de agua saturada para completar la vaporización bajo presión constante se llama calor latente de vaporización, o calor de vaporización para abreviar.
El vapor seco saturado se calienta bajo presión constante para convertirse en vapor sobrecalentado. El calor absorbido durante el proceso de sobrecalentamiento se llama calor sobrecalentado.
52.¿Qué son el flujo estacionario y el flujo adiabático?
El flujo en el que los parámetros de cada punto de estado del fluido de trabajo no cambian con el tiempo se denomina flujo estable.
El flujo que no intercambia calor con el mundo exterior se denomina flujo adiabático.
53.¿Qué es el trabajo de los ejes? ¿Qué es la obra de ampliación?
El trabajo del eje es el trabajo que impulsa el eje principal del motor térmico a la salida cuando el fluido de trabajo fluye a través del motor térmico, y se representa mediante "ωs". El trabajo convertido en esta parte de la energía térmica (q-δ μ) se llama trabajo de expansión, que es un tipo de trabajo provocado por el cambio de volumen del gas y se representa con el símbolo ω. Para sistemas de flujo general,
ω= q-δμ=(p2ν2-p 1ν1)+1/2(c22-c 12)+g(z2-z 1)(1—26)
54.¿Qué es una boquilla? ¿Qué tipos de boquillas se utilizan habitualmente en las centrales eléctricas?
Cualquier tubo utilizado para reducir la presión y aumentar la velocidad del flujo de aire se llama boquilla. Hay dos tipos de boquillas comúnmente utilizadas en las centrales eléctricas: boquillas cónicas y boquillas convergentes. La sección transversal de una boquilla cónica disminuye gradualmente; sin embargo, la sección transversal de una boquilla zoom primero se contrae y luego se expande;
55. ¿Qué es la estrangulación? ¿Qué es la estrangulación adiabática?
Cuando el medio de trabajo fluye en la tubería, debido a la reducción repentina de la sección transversal del canal, el caudal del medio de trabajo aumenta repentinamente y la presión cae, lo que se llama estrangulación.
Si durante la estrangulación no hay intercambio de calor entre el fluido de trabajo y el exterior, se denomina estrangulación adiabática.
56.¿Qué es el ciclo de Rankine?
En las centrales térmicas que utilizan vapor como fluido de trabajo, se permite que el vapor saturado absorba aún más calor en el sobrecalentador de la caldera, y luego el vapor sobrecalentado se expande adiabáticamente en la turbina de vapor para realizar trabajo, y el El vapor de escape de la turbina de vapor se evapora en el condensador y se condensa completamente en agua. El ciclo de Carnot utiliza una bomba de agua en lugar de un compresor para permitir que el agua condensada ingrese nuevamente a la caldera para calentarse, por lo que el ciclo básico de vapor-agua se llama ciclo de Rankine.
57. ¿Qué equipo térmico se utiliza para realizar el ciclo de Rankine? ¿Cuál es la función de cada dispositivo?
Los principales equipos del ciclo Rankine son la caldera de vapor, la turbina de vapor, el condensador y la bomba de agua de alimentación.
⑴ Caldera: incluye economizador, horno, pared de agua y sobrecalentador. Su función es calentar el agua de alimentación a presión constante para generar vapor sobrecalentado, el cual es enviado a la turbina de vapor a través de la tubería de vapor.
⑵. Turbina de vapor: El vapor entra en la turbina de vapor y se expande adiabáticamente para realizar trabajo, convirtiendo la energía térmica en energía mecánica.
⑶. Condensador: Su función es enfriar el vapor de escape de la turbina bajo presión constante para condensarlo en agua saturada, es decir, agua condensada.
⑷. Bomba de agua de alimentación: Su función es comprimir adiabáticamente el agua condensada en la bomba, aumentar la presión y devolverla a la caldera.
58. ¿Cómo calcular la eficiencia térmica del ciclo Rankine?
Según la fórmula de eficiencia
η=ω/q 1 =(q 1-Q2)/q 1(1-27)
En la fórmula , en la caldera El calor absorbido por el vapor a presión normal es de Q1 a q 1 kg, kj/kg;
Q2——El calor liberado por 1 kg de vapor a presión constante en el condensador, kj/kg.
El calor absorbido por 1kg de vapor en el ciclo Rankine a presión constante en la caldera es el siguiente:
Q1 = H1-h da KJ/kg (1-28).
Donde h 1-entalpía del vapor sobrecalentado, kj/kg;
h-entalpía del agua de alimentación, kj/kg;
1 kg de vapor de escape libera calor a presión constante en el condensador, como se muestra a continuación:
q2=h2-h2? Kilojoules/kg (1-29)
En la fórmula, H2 es la entalpía del vapor de escape de la turbina de vapor, kj/kg;
¿h2? ——Entalpía del agua condensada, kj/kg.
Debido a que el cambio de temperatura del agua es muy pequeño cuando se comprime adiabáticamente en la bomba de agua, ¿hfw puede considerarse igual a la entalpía del agua condensada h2? . El trabajo obtenido por este ciclo es:
ω= q 1-Q2 =(h 1-h for)-(H2-H2 ')
= h 1-H2+H2 '- hGei = h 1-H2(1-30)
Por lo tanto
η=ω/q 1 =(h 1-H2)/(h 1-H2?) ( 1— 31)
59. ¿Cuáles son los factores que afectan la eficiencia del ciclo de Rankine?
Según la fórmula de eficiencia del ciclo de Rankine η = (H1-H2)/(H1-H2?) ¿O ves que η depende de la entalpía del vapor sobrecalentado h1, la entalpía del vapor de escape h2 y la entalpía del agua condensada h2? h1 está determinado por los parámetros iniciales p1 y t1 del vapor sobrecalentado. ¿H1 y h2? La eficiencia del ciclo Rankine depende de los parámetros iniciales p1, t1 y del parámetro final p2 del vapor sobrecalentado.
No cabe duda de que a medida que los parámetros iniciales (presión y temperatura del vapor sobrecalentado) aumenten, y el resto de condiciones permanezcan sin cambios, la eficiencia térmica aumentará, y a la inversa, disminuirá cuando los parámetros finales (escape; presión) disminuye, los parámetros iniciales no lo harán. Cuando cambia, la eficiencia térmica aumenta y viceversa, disminuye.
60.¿Qué es el ciclo de regeneración del suministro de agua?
Parte del vapor que trabaja en la turbina de vapor es extraído y enviado al calentador para calentar el agua de alimentación. Este ciclo se llama ciclo de regeneración del agua de alimentación.
61. ¿Cuál es la importancia de utilizar el ciclo de recuperación de calor del agua de alimentación?
Después de utilizar el recalentamiento del agua de alimentación, por un lado, una parte del vapor se extrae de la parte media de la turbina y el agua de alimentación calentada aumenta la temperatura del agua de alimentación de la caldera. Esto puede evitar que el vapor de extracción se condense y libere calor en el condensador y reducir la pérdida de fuentes de frío. Por otro lado, aumenta la temperatura del agua de alimentación y se reduce la absorción de calor del agua de alimentación de la caldera.
Por lo tanto, cuando los parámetros iniciales y finales del vapor son iguales, la eficiencia térmica del ciclo de recuperación de agua de alimentación es mayor que la del ciclo Rankine.
Generalmente, el nivel de regeneración es de un nivel o superior, el nivel de regeneración de las unidades de parámetros medios es 3-4; la unidad de parámetros altos es 6-7; la unidad de parámetros ultra altos no debe exceder el nivel 8; -9.
62.¿Qué es el ciclo de recalentamiento?
El ciclo de recalentamiento consiste en introducir el vapor que ha hecho parte del trabajo en el cilindro de alta presión de la turbina de vapor en el recalentador de la caldera, recalentarlo, de manera que la temperatura del vapor aumente hasta la temperatura inicial. nuevamente, para luego introducirlo nuevamente al cilindro de baja presión de la turbina de vapor para continuar realizando el trabajo. Finalmente, el vapor de escape se descarga al ciclo del condensador.