蒸汽状态及汽轮机的基础介绍.docx

蒸汽动力机械将蒸汽中所储存的热能转换成机械能。蒸汽在锅炉中产生。锅炉是四周封闭的钢制压力容器，给水锅炉须经过特殊处理。锅炉可用固体、液体和气体燃料。1.蒸汽蒸汽的产生分两种情况。在敞口容器中，在空气压力P=Iatln（标准大气压）的情况下对水加热，水在IO（TC时沸腾。由于加热，水分子产生运动，达到沸点时，从水中逸出，也就是水蒸发。如果继续加热，达到沸点100"C时水转变成同温度的蒸汽，这时体积增大。I1.水在0.1033MPa（1标准大气压）下蒸发，约产生170O1.蒸汽。如果水在封闭的锅炉中蒸发，那么在继续导入热量的情况下，越来越多的水分子冲入蒸汽空间。蒸汽在水面上产生一个反压力。因此，水的沸点超过100C,因为水分子逸出时必须克服这个反压力。水的沸点与作用于水面上的空气压力有关。水的压力与沸点的相互关系（1）湿蒸汽在一个装有容易运动而且密封得很好的活塞容器中盛放Ikg温度为10的水。加载于活塞上，使水中产生P=1.o33MPa（10个标准大气压）的压力。这时水的体积为1.oOO41.。导入718Jkg的热量时水沸腾，体积达到1.131.。在继续加热时，水表面不断地形成蒸汽，蒸汽中带有极小的水微粒。由于蒸汽中含有水分子，这种水蒸汽称为湿蒸汽。（2）饱和蒸汽如果水全部蒸发，就产生179的饱和蒸汽。当压力为1.033MPa时，要产生饱和蒸汽，就必须继续导入2024kJkg的热量。饱和蒸汽含有的热量恰好使它在饱和压力和相应的饱和温度下保持气态。如果将热量用蒸汽带走，那么，一部分蒸汽立刻重新变成177°C的水。如果将饱和蒸汽送入蒸汽动力机械，当蒸汽与管壁和机件接触时受到冷却就变成水。（3）过热蒸汽如果在等压条件下向179的饱和蒸汽中导入290kJkg的热量，则产生1. 033MPa>573K的过热蒸汽。2 .锅炉炉膛在锅炉炉膛中，储存在固体燃料、液体燃料和气体燃料中的化学能转变为热能。在炉膛里，燃料中的可燃成分与空气中的氧化合放出热量，不可燃成分形成灰。炉膛用设备主要有液体燃料雾化器、气体燃料喷燃器、煤粉喷燃器等。蒸汽锅炉按照能源（电、油、气）可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉三种；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉、卧式蒸汽锅炉。中小型蒸汽锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构。（1）液体燃料雾化器压力泵以O.72MPa的压力将重油打入雾化器。重油在雾化器喷嘴中旋转，形成喇叭状，被喷入炉膛。离心式雾化器利用一个与雾化器在一起的以60007000rmin旋转的喇叭状零件将油雾喷入炉膛。（2）气体燃料喷燃器作用是将气体燃料和一定比例的空气喷入炉膛。燃料与空气的混合物在喷燃器出口处点燃。导流装置空气湖轮空%打流板观察和点友孔高心式重油雾化器气体燃烧器-（3）煤粉喷燃器构造与作用原理跟气体燃料喷燃器类似。煤粉与空气一道以涡旋状送入喷燃器，煤粉迅速燃烧。3 .蒸汽锅炉在锅炉炉膛中产生的烟气通过受热面将热量传递给锅炉给水。对波伯热MlrT二仆管中水的过度FHffb¼t度低，因*产”木钵cIl射竹然京总总JKH入AU鞫中*眯I）过程中.米史曼IB3*及抬.受热面是汽锅与火接触的表面，一边受热面吸收热量，另一边受热面与水接触,将热量传递给工作介质O热量通过下述三种方式从一个物体传给另一个物体。传导对流辐射热传递在物质分子与分子之间进行.由于分子的剧烈振动.比重较小的液体和气体上升。赤热物体的振动原子发射电磁波，电磁波也可穿过真空。当碰到物体时，电磁波转换成热能.4 .汽轮机汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。其主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。(1)汽轮机的原理来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中以不同的方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。(2)配套设施汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉(或其他蒸汽发生器)、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。(3)结构部件汽轮机由转动部分和静止部分组成。转动部分包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静止部分包括进汽部分、气缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。