Lo tengo. Envíame un mensaje o deja un correo electrónico para enviártelo. Es demasiado grande para publicarlo.
Por el bien de otros compañeros taoístas, publicaré parte de esto arriba.
Preguntas y respuestas sobre tecnología de turbinas de vapor
1. Conocimientos básicos
1. ¿Qué es la sustancia de trabajo? ¿Qué utiliza una central térmica como fluido de trabajo?
El medio de trabajo es una sustancia media (como gas, vapor, etc.) que convierte la energía térmica en energía mecánica en un motor térmico. El trabajo se puede obtener confiando en su cambio de estado (como la expansión). ) en el motor térmico.
Para obtener más trabajo de la expansión del fluido de trabajo, el fluido 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 tres estados sólido, líquido y gaseoso, las sustancias gaseosas son fluidos de trabajo más ideales. En la actualidad, las centrales térmicas utilizan principalmente vapor de agua como fluido de trabajo.
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 de 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 de escala de temperatura más utilizadas?
La temperatura es una magnitud física que mide el calor o el frío de un objeto. Una escala que mide temperaturas altas y bajas se llama escala de temperatura. Se utilizan comúnmente la escala de temperatura Celsius y la escala de temperatura absoluta.
⑴Escala de temperatura Celsius. Se estipula que el punto de congelación del agua pura bajo presión atmosférica estándar es de 0°C, y el punto de ebullición es de 100°C. Se divide en 100 divisiones entre 0°C y 100°C, cada división es de 1°C. Esta escala de temperatura es la escala de temperatura Celsius y el símbolo de la unidad se expresa en ℃. Utilice t como símbolo de cantidad física.
⑵Escala de temperatura absoluta. La temperatura del punto triple del agua (el punto de estado en el que las fases sólida, líquida y de vapor del agua están en equilibrio) se especifica en 273,15 K. El tamaño de cada escala en la escala de temperatura absoluta y en la escala de temperatura Celsius es igual, pero 0K en la escala de temperatura absoluta es -273,15°C en la escala de temperatura 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 ejercida sobre la unidad de área se llama presión. Expresado por el símbolo "p", es decir, p=F/A (1-1)
Donde F——la fuerza resultante que actúa verticalmente sobre la pared, N;
A—— —El área m2 que soporta la fuerza.
Las unidades de presión son:
⑴ En el Sistema Internacional de Unidades, la presión se expresa en N/m2, el nombre es [Pascal] y el símbolo es 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=133 N/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, y el símbolo. es atm, 1 atm=1.013×10⒌N/m2.
5． ¿Qué son la presión absoluta y la presión manométrica?
La presión real del propio fluido de trabajo en el recipiente se denomina presión absoluta, representada por el símbolo p. La diferencia entre la presión absoluta del fluido de trabajo y la presión atmosférica es la presión manométrica, representada por el símbolo pg. Por tanto, la presión manométrica es la presión que medimos con un medidor, y la presión atmosférica se representa con el símbolo patm.
La relación entre la presión absoluta y la presión manométrica es:
pa＝pg＋p atm o pg＝p a-p atm (1-2)
6. ¿Qué es el vacío y el grado de vacío?
Cuando la presión en el recipiente es inferior a la presión atmosférica, la parte por debajo de la presión atmosférica se llama vacío. Representado por el símbolo "pv".
La fórmula relacional es:
pv=patm-pa (1-3)
Las centrales eléctricas a veces expresan el valor del vacío como un porcentaje, lo que se denomina grado de vacío. El grado de vacío es el porcentaje de la relación entre el valor del vacío y la presión atmosférica, es decir:
Grado de vacío = pv/patm × 100% (1-4)
El El grado de vacío es del 100% cuando hay un vacío completo, si la presión absoluta del fluido de trabajo es igual a la presión atmosférica, el grado de vacío es cero.
Por ejemplo: el manómetro de mercurio del condensador indica 7100 mmHg y el manómetro atmosférico indica 750 mmHg. ¿Cuáles son la presión absoluta y el grado de vacío en el condensador?
Según pa=(patm-pv) / 735.6=(750-710)/735.6=0.054at=0.0051MPa
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. Se representa con la letra minúscula ν, es decir:
ν=V/m m3/kg (1-5)
Donde m——la masa de la sustancia. kg;
V——el volumen ocupado por la sustancia, m3.
El recíproco del volumen específico, es decir, la masa de una sustancia 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 ρυ=1. Obviamente el volumen específico y la densidad son recíprocos entre sí, es decir, el volumen específico y la densidad no son dos parámetros independientes, sino dos representaciones diferentes del mismo. método de parámetro.
8． ¿Qué es un estado de equilibrio?
Bajo la condición de que no haya influencia externa, el estado del gas no cambia con el tiempo y se denomina estado de equilibrio. Sólo cuando el estado del medio de trabajo es un estado de equilibrio, puede describirse mediante valores de parámetros de estado determinados. Sólo cuando se alcanza el equilibrio de calor (no existe diferencia de temperatura) y el equilibrio de fuerzas (no existe 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 1,01325×105Pa (1 atmósfera estándar) y la temperatura es 0 ℃ (273,15) se denomina estado estándar.
10． ¿Qué es un diagrama de coordenadas paramétrico?
El diagrama que utiliza los parámetros de estado como coordenadas rectangulares para representar el estado del medio de trabajo y sus cambios se llama diagrama de coordenadas de parámetros. 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 conectados representa el proceso térmico del fluido de trabajo. Si cada estado por el que pasa el fluido de trabajo durante el proceso térmico es un estado de equilibrio, entonces el proceso térmico es un proceso de equilibrio. Sólo el estado de equilibrio y el proceso de equilibrio pueden representarse mediante puntos y líneas en el diagrama de coordenadas de parámetros.
11． ¿Qué es el gong? ¿Cuales son sus unidades?
El trabajo es el producto del desplazamiento del objeto sobre el que actúa la fuerza en la dirección de la fuerza y la fuerza aplicada. La cantidad de trabajo está determinada por el desplazamiento de un objeto a lo largo de la dirección de la fuerza bajo la acción de la fuerza. Cambiar su desplazamiento cambia la cantidad de trabajo. Se puede ver 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>
S——desplazamiento, m.
Conversión de unidades: 1J＝1N?m,
1kJ＝2.778×10-4kW?h
12. ¿Qué es el poder? ¿Cuales son sus unidades?
La definición de potencia es la relación entre el trabajo y el tiempo que se tarda en completar el trabajo, es decir, el trabajo realizado por unidad de tiempo.
Es decir:
P=W/t (W) (1-7)
En la fórmula, W——trabajo, J;
t— —Tiempo de trabajo, s.
La unidad de potencia es vatio, 1 vatio = 1 julio/segundo.
13. ¿Qué significa poder?
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. Las aplicaciones en termodinámica incluyen energía cinética, energía potencial y 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 de un objeto y la velocidad de su movimiento. 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 según la siguiente fórmula:
Ek=1/2mc2 (kJ) (1-8)
Donde m——masa de el objeto, kg;
c——velocidad del objeto, m/s.
La energía cinética es proporcional a la masa de un objeto y al cuadrado de su velocidad.
15. ¿Qué es la energía potencial?
Debido a las interacciones, la energía determinada por las posiciones mutuas de los objetos se llama energía potencial.
La energía que poseen los objetos a diferentes alturas y posiciones debido a las diferentes atracciones de 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.
16. ¿Qué es la energía térmica? ¿Con qué factores se relaciona?
El movimiento irregular de un gran número de moléculas en el interior 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 del objeto. Cuanto mayor es la temperatura, más rápido se mueven las moléculas y mayor energía térmica tienen.
17. ¿Qué es el calor? ¿Cuales son sus unidades?
Los objetos de alta temperatura transfieren parte de su energía térmica a los objetos 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 puede funcionar y existir calor. En un estado térmico sin transferencia de energía, no hay 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 movimiento macroscópico. 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. Como 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?
El calor absorbido (o liberado) cuando la temperatura de una cantidad unitaria (masa o volumen) de una sustancia aumenta (o disminuye) en 1°C, se llama capacidad calorífica unitaria del gas, o se conoce como capacidad calorífica específica del gas. La capacidad calorífica específica representa la capacidad de una cantidad de monómero de una sustancia para retener o almacenar calor. El símbolo de la capacidad calorífica específica de masa de una sustancia es c, y el monómero es kJ/(kg?℃).
Los principales factores que afectan la capacidad calorífica específica son la temperatura y las condiciones de calentamiento. En términos generales, a medida que aumenta la temperatura, el valor de la capacidad calorífica específica de una sustancia también aumenta; es mayor que el del calentamiento a volumen constante. Además, factores como el número de átomos en la molécula, las propiedades del material y la presión del gas también afectarán la capacidad calorífica comparativa.
21. ¿Qué es la capacidad térmica? ¿En qué se diferencia del calor específico?
Capacidad calorífica Q = mc. El tamaño de la capacidad calorífica es igual al producto de la masa del objeto por el calor específico. La capacidad calorífica está relacionada con la masa, y la capacidad calorífica específica tiene. nada que ver con la masa. Para objetos de la misma masa, la capacidad calorífica con mayor capacidad calorífica específica es mayor. Para la misma sustancia, la que tiene mayor masa tiene mayor capacidad calorífica.
22. ¿Cómo calcular el calor utilizando una capacidad calorífica específica 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 cierta constante. En este momento, el cálculo. la fórmula del calor es:
q=c (t2-t1) kJ/kg (1-9)
23. ¿Qué es la energía interior?
La suma de la energía cinética interna formada por el movimiento de las moléculas en el interior del gas y la energía potencial interna formada por la atracción entre las 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 cinética interna? ¿Qué es la energía intrínseca? ¿Cómo se determinan?
La energía cinética del movimiento térmico de las moléculas dentro del gas se llama energía cinética interna, que incluye la energía cinética en movimiento de las moléculas, la energía cinética rotacional de las moléculas y la energía cinética vibratoria dentro de las moléculas. Por 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 dentro del gas tienen energía potencial sobrante para superar la atracción mutua, lo que se denomina energía potencial interna, que está relacionada con el volumen específico del gas.
25． ¿Qué es la entalpía?
En un determinado estado, el volumen específico del fluido de trabajo por unidad de masa es ν, y la presión que experimenta 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 por unidad de masa del fluido de trabajo y la energía potencial de presión 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 ΔS=S2-S1 es el cambio de entropía, y la unidad de entropía es (kJ/kg?k),
Si la entropía del gas aumenta durante un cierto proceso, es decir, ΔS>0, significa que el gas es un proceso endotérmico.
Si la entropía del gas disminuye durante un determinado proceso, es decir, ΔS < 0, significa que el gas es un proceso exotérmico.
Si la entropía del gas no cambia durante un determinado proceso, es decir, ΔS=0, significa que el gas es un proceso adiabático.
27. ¿Qué es un gas ideal? ¿Qué es un gas real?
Un gas en el que no existe fuerza gravitacional entre las moléculas del gas y las moléculas en sí no ocupan volumen se llama gas ideal. Por el contrario, existe una fuerza gravitacional entre las moléculas de gas, y el gas en el que las moléculas mismas ocupan el volumen se llama gas real.
28. ¿Qué gas de una central térmica puede considerarse gas ideal? ¿Qué gases se consideran gases reales?
En las centrales térmicas, el aire, el gas y los gases de combustión pueden considerarse gases ideales, porque están alejados de un estado líquido y tienen propiedades muy cercanas a las de los gases ideales.
En los equipos de energía de vapor, el vapor de agua, como fluido de trabajo, tiene alta presión y un volumen específico pequeño, es decir, la distancia entre las moléculas del gas es relativamente pequeña y la atracción entre las moléculas también es bastante grande. Está cerca del estado 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-Marriott; (2) la ley de Charles; (3) la ley de Gay-Lussac. Su contenido específico:
(1) Ley de Boyle-Mariott: cuando la temperatura del gas permanece sin cambios, la presión cambia en proporción inversa al volumen específico. Expresado por la fórmula:
p1ν1=p2ν2 (1-11)
Cuando la masa del gas es m:
p1V1=p2V2 (donde V=mν) . (1-12)
(2) Ley de Charles: Cuando el volumen específico de un gas permanece sin cambios, la presión cambia en proporción directa a la temperatura.
Expresado como:
p1/T1=p2/T2 (1-13)
(3) Ley de Gay-Lussac: cuando la presión del gas permanece constante, el volumen y la temperatura específicos cambian en proporción directa. Para un gas con masa m, cuando la presión permanece constante, el volumen cambia en proporción a la temperatura. Expresado por la fórmula:
ν1/Τ1＝ν2/Τ2 o V1/T1＝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 debe producir una cierta cantidad de trabajo. Cuando se consume una cierta cantidad de trabajo, se produce una cantidad correspondiente. debe aparecer cierta cantidad de calor.
La expresión de la primera ley de la termodinámica es la siguiente:
Q=Aω (1-15)
Donde A en el sistema de unidades de ingeniería A= 1/ 427 kcal/(kgf?m) En el Sistema Internacional de Unidades, el calor industrial se mide en julios (J), entonces A=1 o Q=ω.
En el sistema cerrado de la figura adjunta (independientemente de la entrada y salida del fluido de trabajo), la entrada de energía al sistema desde el mundo exterior es el calor agregado q, la energía emitida por el sistema. al mundo exterior es trabajo W, y el fluido de trabajo en el propio sistema tiene La energía de es solo energía interna μ. De acuerdo con la ley de conversión y conservación de energía, se puede saber que,
La energía del sistema de entrada - energía del sistema de salida = el incremento de la energía del propio fluido de trabajo en el sistema, es decir, cuando el fluido de trabajo pesa 1 kg:
q－ω＝Δμ
Cuando el fluido de trabajo es m kg, entonces:
Q－W＝ΔU (1-16)
En las dos fórmulas anteriores, q, Q— —El calor agregado al medio de trabajo desde el exterior, J/kg, J;
Δμ, ΔU——El cambio en la energía interna del medio de trabajo, J/kg, J;
ω, W——trabajo realizado por el fluido de trabajo, J/kg, J.
31． ¿Cuál es la esencia de la primera ley de la termodinámica? ¿Qué problema ilustra?
La esencia de la primera ley de la termodinámica es una forma de aplicación específica de la ley de conservación y conversión de energía en termodinámica. Ilustra la posibilidad de conversión mutua de energía térmica y energía mecánica y su relación numérica.
32. ¿Qué es un proceso irreversible?
La existencia de pérdidas de energía como fricción y corrientes parásitas hace que el proceso solo avance en una dirección. El proceso irreversible se denomina proceso irreversible. El proceso real es un proceso irreversible.
33. ¿Qué es el proceso isovolumétrico? ¿Cómo calcular el calor absorbido y el trabajo realizado durante el proceso isovolumétrico?
El proceso que se realiza mientras el volumen (o volumen específico) permanece inalterado se denomina proceso isovolumétrico. De la ecuación del estado del gas ideal pν = R T, podemos obtener p/T = R/ν = constante, es decir, la presión es proporcional a la temperatura en el proceso isovolumétrico. Dado que Δν = 0, el trabajo de cambio de volumen ω = 0, entonces q = Δ? + ω = Δ? = ?2-?1, es decir, en el proceso isovolumétrico, todo el calor agregado se utiliza para aumentar la energía interna de el gas.
34. ¿Qué es el proceso isotérmico? ¿Cómo calcular el calor absorbido por el fluido de trabajo durante el proceso isotérmico?
El proceso térmico que se produce cuando la temperatura se mantiene constante se denomina proceso isotérmico. Según la ecuación de estado del gas ideal pν=RT, para un determinado medio de trabajo, pν=RT=constante, 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. ¿Qué es el proceso isobárico? ¿Cómo calcular el trabajo y el calor del proceso isobárico?
El proceso en el que la presión del fluido de trabajo permanece sin cambios se denomina proceso isobárico, como el proceso de vaporización del agua en la caldera, el proceso de condensación del vapor gastado en el condensador y la absorción de calor. del aire en el precalentador de aire. El proceso se lleva a cabo cuando la presión permanece sin cambios.
De la ecuación de estado del gas ideal pν = R T, podemos obtener T/ν = p/R = constante, es decir, la temperatura es proporcional al volumen específico durante el proceso isobárico.
El trabajo realizado en el proceso isobárico:
ω=p (ν2-ν1) (1-19)
El calor absorbido por el fluido de trabajo en el proceso isobárico:
q=Δμ+ω=(μ2-μ1)+p(ν2-ν1)
= (μ2+p2ν2)-(μ1+p1ν)=h2 -h1 (1-20)
36． ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Cómo calcular el trabajo y la energía interna de un proceso adiabático?
El proceso que se produce sin intercambio de calor con el mundo exterior se denomina proceso adiabático. Por ejemplo, para reducir la pérdida por disipación de calor de una turbina de vapor, 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 muy pequeña y puede ignorarse. Por lo tanto, el fluido de trabajo a menudo se coloca en estos motores térmicos. El proceso se trata como un proceso adiabático.
Debido al proceso adiabático
q=0, entonces q=Δμ+ω (1-21)
ω=-Δμ (1-22)
Es decir, el trabajo de expansión durante el proceso adiabático proviene de la reducción de la energía interna, mientras que el trabajo de compresión aumenta la energía interna.
ω=[1/(k-1)](p1ν1-p2ν2) (1-23)
k es el índice adiabático, que está relacionado con el número de átomos de el fluido de trabajo. Gas monoatómico k=1,67, gas diatómico k=1,4 y gas triatómico k=1,28.
37． ¿Qué es un proceso isentrópico?
Los procesos térmicos con entropía constante se denominan procesos isentrópicos. Un proceso adiabático reversible, es decir, un proceso adiabático sin pérdida de energía, es un proceso isentrópico. En un proceso irreversible con pérdida de energía, aunque no se agrega calor del exterior, el medio de trabajo debe absorber el calor convertido debido a la fricción, perturbaciones y otras pérdidas. Esta parte del calor aumenta la entropía del medio de trabajo. , el proceso adiabático no es un proceso 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 grado de transferencia y conversión de energía. Tiene dos métodos narrativos:
① Desde la perspectiva de la transferencia de energía: el calor no puede transferirse espontáneamente de objetos de baja temperatura a objetos de alta temperatura sin pagar ningún costo.
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 un ciclo termodinámico?
El proceso de cambio cerrado en el que el medio de trabajo comienza desde un determinado punto de estado y regresa al 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 problema ilustra?
La relación entre el trabajo neto ω realizado por el fluido de trabajo cada vez que completa un ciclo y el calor q absorbido por el fluido de trabajo de la fuente de calor de alta temperatura en el ciclo se llama eficiencia térmica de el ciclo, es decir:
η＝ ω/q (1-24)
La eficiencia térmica del ciclo ilustra el grado de conversión de calor en trabajo en el ciclo. Cuanto mayor sea eta, más parte del calor absorbido por el medio de trabajo de la fuente de calor se convierte en trabajo. Por el contrario, menos parte se convierte en trabajo.
41. ¿Qué conclusiones se pueden sacar de la eficiencia térmica del ciclo de Carnot?
De η=1-Τ2/Τ1 se pueden extraer las siguientes conclusiones:
①La eficiencia térmica del ciclo de Carnot está determinada por la temperatura de la fuente de calor Τ1 y la temperatura de la fuente de frío Τ2 , y con Independientemente de la naturaleza del fluido de trabajo, aumentar T1 y disminuir T1 puede mejorar la eficiencia térmica del ciclo.
②La eficiencia térmica del ciclo de Carnot solo puede ser menor que 1, pero no puede ser igual a 1, porque es imposible hacer que T1=∞ (infinito) o T2=0 (cero absoluto). En otras palabras, las pérdidas de q2 sólo pueden reducirse pero no evitarse.
③Cuando T1=T2, la eficiencia térmica del ciclo de Carnot es cero. En otras palabras, en un sistema sin diferencia de temperatura, no se puede realizar el ciclo termodinámico en el que la energía térmica se convierte en energía mecánica, o 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 por el que una sustancia pasa del estado líquido al estado de vapor se llama vaporización. Se divide en dos formas: evaporación y ebullición.
El fenómeno de vaporización relativamente lenta en la superficie del líquido a cualquier temperatura se llama evaporación.
El fenómeno de vaporización violenta en la superficie y en el interior de un líquido al mismo tiempo se llama ebullición.
43． ¿Qué es la condensación? ¿Cuáles son las características de la condensación de vapor de agua?
El fenómeno del cambio de materia de gas a 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 descender a la temperatura de condensación correspondiente a la presión antes de comenzar 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.
②A la temperatura de condensación, el agua absorbe continuamente calor del vapor de agua, por lo que el vapor de agua puede continuar condensándose en agua y mantener la temperatura sin cambios.
44. ¿Qué es el equilibrio dinámico? ¿Qué son el estado saturado, la temperatura saturada, la presión saturada, el agua saturada y el vapor saturado?
En un recipiente sellado donde se almacena agua con gas bajo una cierta presión, las moléculas de líquido y vapor se mueven constantemente, algunas salen de la superficie del líquido y otras regresan a la superficie del líquido cuando el número. de moléculas es igual al número de moléculas que regresan al agua debido a las colisiones entre sí, este estado se llama equilibrio dinámico.
El estado en el que el vapor y el líquido existen en equilibrio dinámico se denomina estado saturado.
En el estado saturado, la temperatura del líquido y del vapor es la misma, lo que se llama temperatura de saturación; la presión del líquido y del vapor también es la misma, 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 de las moléculas en el lado del vapor. Al mismo tiempo, la velocidad promedio de movimiento de las moléculas de vapor también aumenta, lo que aumenta la colisión de las moléculas de vapor con la pared, lo que resulta en un aumento de la presión. Por lo tanto, la presión de saturación aumenta a medida que aumenta 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 una presión constante, el agua saturada comienza a vaporizarse antes de que el agua se vaporice por completo, el vapor que contiene agua saturada se llama vapor saturado húmedo o vapor húmedo. para abreviar. El vapor húmedo saturado continúa calentándose en condiciones de 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?
Se llama sequedad al porcentaje en peso de vapor seco contenido en 1kg de vapor húmedo, 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 representa la sequedad del vapor húmedo, cuanto mayor es el valor de χ, más seco es el vapor;
El porcentaje en peso de agua saturada 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.
Cada parámetro de estado en el punto crítico se denomina parámetro crítico para el vapor de agua: su presión crítica pc = 22,129 MPa, su temperatura crítica es tc = 374,15 ℃ y su volumen específico crítico es νc = 0,003147 m3/kg.
49. ¿Hay agua líquida a 400°C?
No existe. Porque cuando la temperatura del agua es superior a la temperatura crítica (es decir, cuando t>tc=374,15 ℃), se trata de vapor sobrecalentado, por lo que no hay agua líquida a 400 ℃.
50. ¿Cómo se determinan los parámetros del estado del vapor de agua?
Debido a que el vapor de agua es un gas real, sus parámetros de estado son muy complejos de calcular de acuerdo con la ecuación de estado del gas real y la gran diferencia de temperatura no cumple con los requisitos de los cálculos de ingeniería reales. la gente utiliza investigaciones prácticas y análisis y cálculos teóricos sobre la base de, enumerar el volumen específico, la temperatura, la entalpía, la entropía, etc. del vapor de agua bajo diferentes presiones en tablas o gráficos. Determine sus parámetros de estado buscando imágenes y tablas, que son métodos comúnmente utilizados en ingeniería.
51. ¿Qué son el calor líquido, el calor de vaporización y el calor de sobrecalentamiento?
El calor añadido al calentar agua hasta agua saturada se llama calor líquido.
El calor añadido cuando se calienta 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 a presión constante y se convierte en vapor sobrecalentado. El calor absorbido durante el proceso de sobrecalentamiento se denomina calor sobrecalentado.
52. ¿Qué son el flujo estable y el flujo adiabático?
Un flujo en el que los parámetros de cada punto de estado del medio de trabajo no cambian con el tiempo durante el proceso de flujo se denomina flujo estable.
El flujo que no intercambia calor con el mundo exterior se denomina flujo adiabático.
53. ¿Qué es el trabajo del eje? ¿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, representado por "ωs". El trabajo convertido en (q-Δμ) esta cantidad de energía térmica se llama trabajo de expansión. Es una especie de trabajo de cambio de volumen de gas, representado por el símbolo ω para sistemas de flujo general.
ω=q-. Δμ = (p2ν2-p1ν1) + 1/2 (c22-c12) + g (z2-z1) (1-26)
54. ¿Qué es una boquilla? ¿Qué tipos de boquillas se utilizan habitualmente en las centrales eléctricas?
Cualquier tubería utilizada 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 escalonadas. La sección transversal de la boquilla ahusada se contrae gradualmente mientras que la sección transversal de la boquilla ahusada primero se contrae y luego se expande;
55． ¿Qué es la estrangulación? ¿Qué es la estrangulación adiabática?
Cuando el fluido de trabajo fluye en el tubo, debido a la reducción repentina de la sección transversal del canal, el caudal del fluido de trabajo aumenta repentinamente y la presión disminuye, lo que se llama estrangulación.
Si durante el proceso de 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 de agua como fluido de trabajo, el vapor saturado se absorbe aún más en el sobrecalentador de la caldera y luego el vapor sobrecalentado realiza una expansión adiabática en la turbina de vapor para realizar todo el trabajo. condensarse en agua. Se utiliza una bomba de agua para reemplazar el compresor en el ciclo de Carnot para que el agua condensada ingrese nuevamente a la caldera para calentarse. El ciclo básico de vapor-agua formado de esta manera se llama ciclo de Rankine.
57. ¿Qué equipo térmico se utiliza para implementar el ciclo 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 ingresa a la turbina de vapor y realiza una expansión adiabática para convertir la energía térmica en energía mecánica.
⑶. Condensador: Su función es enfriar el vapor de escape de la turbina a presión constante y condensarlo en agua saturada, es decir, agua condensada.
⑷． Bomba de agua de alimentación: Su función es comprimir adiabáticamente el condensado en la bomba de agua, aumentar la presión y luego enviarlo de regreso a la caldera.
58． ¿Cómo calcular la eficiencia térmica del ciclo Rankine?
Según la fórmula de eficiencia
η=ω/q1=(q1-q2)/q1 (1-27)
En la fórmula, q1— —1 kg de vapor en El calor absorbido por la caldera a presión constante, kJ/kg;
q2——El calor liberado por 1 kg de vapor a presión constante en el condensador, kJ/kg.
Para el ciclo Rankine-Kine, el calor absorbido por 1 kg de vapor a presión constante en la caldera es:
q1=h1-h da kJ/kg (1-28)
En la fórmula, h1——entalpía del vapor sobrecalentado, kJ/kg;
hda——entalpía del agua de alimentación, kJ/kg.
El calor liberado por 1 kg de vapor de escape a presión constante en el condensador es:
q2＝h2-h2 kJ/kg (1-29)
En la fórmula h2 ——Entalpía del vapor de escape de la turbina, kJ/kg;
h2? ——Entalpía del agua condensada, kJ/kg.
Debido a que la temperatura del agua no cambia mucho cuando se comprime adiabáticamente en la bomba de agua, hfw puede considerarse igual a la entalpía del agua de condensación h2?. Entonces el trabajo obtenido por el ciclo es:
ω=q1-q2=(h1-h da)-(h2-h2')
=h1-h2+h2'- h da=h1 -h2 (1-30)
Entonces
η=ω/q1=(h1-h2)/(h1-h2?) (1-31)
59． ¿Cuáles son los factores que afectan la eficiencia del ciclo Rankine?
De la fórmula de eficiencia del ciclo de Rankine η = (h1-h2) / (h1-h2?) o se puede ver que eta depende de la entalpía del vapor sobrecalentado h1, la entalpía del vapor de escape h2 y la entalpía del agua condensada. h2?, y h1 está determinado por los parámetros iniciales p1 y t1 del vapor sobrecalentado. Tanto h1 como h2 están determinados por el parámetro p2, por lo que la eficiencia del ciclo Rankine depende de los parámetros iniciales p1, t1 y del parámetro final p2 del vapor sobrecalentado.
No hay duda de que: si los parámetros iniciales (presión del vapor sobrecalentado, temperatura) aumentan, y otras condiciones permanecen sin cambios, la eficiencia térmica aumentará, en caso contrario, disminuirá los parámetros finales (vapor de escape); presión) disminuirá y los parámetros iniciales permanecerán sin cambios. Luego, la eficiencia térmica aumenta; de lo contrario, disminuye.
60. ¿Qué es el ciclo de recalentamiento del agua de alimentación?
Parte del vapor que ha realizado trabajo en la turbina se extrae y se envía al calentador para calentar el agua de alimentación. Este ciclo se denomina ciclo de recalentamiento 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, se extrae una parte del vapor de la parte media de la turbina para calentar el agua de alimentación y aumentar la temperatura del agua de alimentación de la caldera. Esto evita que el vapor de extracción se condense y libere calor en el condensador, reduciendo 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 en la caldera.
Por lo tanto, cuando los parámetros de vapor inicial y final son iguales, la eficiencia térmica del ciclo de recuperación de agua de alimentación es mayor que la del ciclo Rankine.
Generalmente, hay más de una etapa de regeneración. Para unidades de parámetros medios, la etapa de regeneración es 3-4; para unidades de parámetros altos, es 6-7 y para unidades de parámetros ultra altos; unidades, no es más de 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, para luego introducirlo nuevamente a la presión media y baja de la turbina de vapor. Un ciclo en el que se continúa trabajando en el cilindro y el vapor final gastado se descarga al condensador.