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* 动力工程－热工基础 * 第五节 传热与换热器 * 动力工程－热工基础 * * 规划 * 动力工程－热工基础 * 循环及其热效率 循环：工质从某一状态出发，经过一连串的状态变化，而重新回到原来的状态，工质所经历的这些热力过程的综合，称为热力循环，简称循环。 若循环的膨胀功大于压缩功，则循环的效果是使热能在一定的条件下连续不断地转变为机械能，这种循环称为“正向循环”或“热力循环”。（如右图所示） 每一个循环热机所作的净功为： * 动力工程－热工基础 * 循环的热效率 若工质经过一个循环，从高温热源吸收的热量为q1而向低温热源放出的热量为︱q2︱，则 根据热力学第一定律： 则循环的热效率： * 动力工程－热工基础 * 卡诺循环 卡诺循环是在一定温度界限内热效率最高的循环，它是由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成的。 1→2：定温吸热过程； 2→3：绝热膨胀作功过程； 3→4：定温放热过程； 4→1：绝热压缩过程。 卡诺循环的热效率 * 动力工程－热工基础 * 卡诺定理 卡诺循环的热效率仅取决于热源温度T1和冷源温度T2而与工质的性质无关，T1愈高、T2愈低时，热效率愈高； 任何热能动力装置的循环效率都不可能达到100%； 当T2=T1时，卡诺循环的热效率等于零，这说明，只有单一热源的热力发动机是不可能存在的。 * 动力工程－热工基础 * 第十一节 朗肯循环 * 动力工程－热工基础 * 简单蒸汽动力装置的理想可逆循环称为朗肯循环。 朗肯循环的组成 实现朗肯循环所需的热力设备包括：锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等。 * 动力工程－热工基础 * 朗肯循环是由以下热力过程组成的： 1—2：过热蒸汽在汽轮机内的绝热膨胀作功过程 2—3：乏汽在凝汽器中的定压放热过程 3—4：凝结水在给水泵中的绝热压缩过程 4—5—6—1：给水在省煤器、汽锅和过热器中定压吸热过程 * 动力工程－热工基础 * 朗肯循环的热效率 则朗肯循环的热效率为： 当p1≤10MPa时，水泵功可忽略不计，此时： * 动力工程－热工基础 * 提高朗肯循环热效率的途径 提高初温、初压； 降低背压。 朗肯循环由于工质的平均吸热温度比循环的最高温度低得多，因而其循环热效率低。火力发电厂都不直接采用上述简单的朗肯循环，而是采用平均吸热温度比较高的回热循环和再热循环。 * 动力工程－热工基础 * 第二章 传热学基础 * 动力工程－热工基础 * 传热学是研究热能传递规律的学科。 温差的存在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进行传递。 火电厂的生产过程，很多是和传热过程密切相联系的。 热量传递的三种基本方式： 导热 ( 热传导 ) 对流换热 辐射换热 第一节 概 述 * 动力工程－热工基础 * 第二节 导热 * 动力工程－热工基础 * 傅立叶定律 1822，傅立叶假定固体中热的传导率正比于温度梯度。 傅立叶定律表示为： λ－导热系数，W/(m·℃) * 动力工程－热工基础 * 导热系数 导热系数小于0.23W/(m.℃)的材料习惯上称为：“保温材料”或“绝热材料” * 动力工程－热工基础 * 导热系数 * 动力工程－热工基础 * 第三节 对流换热 对流换热是指流动着的流体和固体壁面接触时，相互间的换热过程。这一过程既包括流体各部分因发生相对位移所引起的热量转移（对流作用），同时也包括流体分子之间的导热作用，其总的结果称为“对流换热”。 如果没有流体的运动，则热量的传递将是“导热” * 动力工程－热工基础 * 两种对流热量转换形式 强迫对流 流体的流动是外力的驱动，如：泵或风机 自然对流 流体内的温差，导致流体的密度不同，冷流体（密度大）将下沉，热流体将上升。 * 动力工程－热工基础 * 强迫对流换热例子 * 动力工程－热工基础 * 自然对流换热例子（一） * 动力工程－热工基础 * 自然对流换热例子（二） * 动力工程－热工基础 * 自然对流换热例子（三） * 动力工程－热工基础 * 牛顿冷却定律 对流换热量Q与换热表面积F以及固体壁面和流体之间的温度差( tw- tf )成正比。即： a — 对流换热系数，W/(m2·℃) * 动力工程－热工基础 * 影响对流换热强度的主要因素（1） 对流换热，热量的传递总是和流体的流动联系在一起，因此使这类问题大为复杂化。一般，对流换热强弱与流动发生的原因、流体的流动状况、流体的热物性以及固体表面的形状、大小等一系列因素有关。 * 动力工程－热工基础 * 影响对流