摘要:研究各种能量(特别是热能)的性质及其相互转换规律,以及与物质性质之间的关系的学科,是物理学的一个分支。热力学着重研究物质的平衡状态以及与平衡状态偏离不大的物理、化学过程,近代已扩大到对非平衡态过程的研究。工程热力学是以热力学的两个基本定律为基础的。因为热能转变
1、热力学
研究各种能量(特别是热能)的性质及其相互转换规律,以及与物质性质之间的关系的学科,是物理学的一个分支。热力学着重研究物质的平衡状态以及与平衡状态偏离不大的物理、化学过程,近代已扩大到对非平衡态过程的研究。工程热力学是以热力学的两个基本定律为基础的。因为热能转变为机械能是通过工质的状态变化过程和热力循环而完成的,所以对过程和循环分析是工程热力学的主要内容。
2、工质
实现热能和机械能相互转化的媒介物质,叫做工质。为了获得更多的功,要求工质有良好的膨胀性和流动性、价廉、易得、热力性能稳定、对设备无腐蚀作用,而水蒸汽具有这种性能,发电厂采用水蒸汽作为工质。
3、状态参数
凡能够表示工质状态特性的物理量,就叫做状态参数。例如:温度T、压力p、比容ひ、内能u、焓h、熵s等,我们常用的就是这六个,还有拥等状态参数。状态参数不同于我们平时说的如:流量、容积等“参数”,它是指表示工质状态特性的物理量,所以,要注意区别状态参数的概念,不能混同于习惯的“参数”。
4、压力
单位面积上承受的垂直作用力,又称压强。压力是一种强度量,其数值与系统的大小无关,通常以符号P表示,单位是帕(Pa)。压力有绝对压力、大气压力、正压力(工程上称为表压力)、负压力(工程上称为真空)和压差等不同的表述形式。
5、比容
单位质量物质所占有的容积.以符号V表示。比容是一个强度量,其值与系统的大小无关,单位是米3/千克(m3/kg)。热力学中常用的另一个物理量——密度(ρ),是比容的倒数,即单位容积的物质所具有的质量。
6、温度
物体冷热程度的度量。根据热力学第零定律,温度是衡量一个热力系与其他热力系是否处于热平衡的标志。一切具有相同温度的系统均处于热平衡状态;反之,即处于非平衡状态。温度是一个强度量,数值与系统的大小无关。温度的分度表示方法称为温度标尺或简称温标。中国法定的温度标尺采用国际单位制中的热力学温标,也就是开尔文温标或绝对温标,用符号T表示,单位是开尔文(K)。曾经使用过的温标尚有摄氏温标t(℃)、华氏温标t(°F)等。
7、内能
蓄积于热力系内部的能量。内能是一个广延量,其数值与质量成正比,以符号U表示,单位是焦(J)。单位质量的内能称为比内能,以u表示,单位是焦/千克(J/kg)。从微观的角度来理解,内能包括组成系统大量分子的动能、位能、化学能和原子核能等。在不涉及化学变化和核反应的物理过程中,化学能与核能可以不加考虑,此时热力系中的内能只涉及分子动能和位能。理想气体的内能与压力无关,只是温度的函数。
8、焓
热力系所拥有的内能(U)和压力势能(PV)的总和。焓是一个广延量,以符号H表示,单位是焦(J)。单位质量物质的焓称为比焓,以h表示.单位是焦/千克(J/kg) 。
9、熵
不可以转换为机械能的那部分能(不可用能)的量度,是热力状态参数。它表示:热力系统在可逆过程中,与外界热源交换的微量热量被热源的热力学温度除的商。以符号S表示,单位是焦/开(J/K)。表明热力系的熵增等于在可逆过程中外界向系统传送热量与系统温度的比值,是由热力学第二定律导出的状态参数。熵的外文原意是转变,指热量转变为功的能力。中文译名“熵”是由刘仙洲教授命名的。
10、平衡状态
工质的各部分具有相等的压力、温度、比容等状态参数时,就称工质处于平衡状态。
11、理想气体
一种理想化的气体,这种气体分子间没有作用力,而且分子的大小可以忽略不计如同几何点一样。实际上理想气体是不存在的,不过在平常温度和压力下,许多简单气体,如氢、氮、氧等可以视为理想气体,因为气体在此条件下其分于彼此远离,分于间相互作用力微弱,可看作为零,又分子间平均距离远大于分子直径,故分子可视为不具有体积的质点。
12、比热
单位数量的气体温度升高(或降低)1℃时,所吸收(或)放出的热量,称为气体的单位热容量,或称为气体的比热。以符导c表示,比热的单位是焦/(千克·开)[J/(kg·K)],是工质的一种热力性质。比热的概念最早内苏格兰化学家J。布莱克于18世纪提出的。
13、汽化
物质从液态转变为汽态的过程。包括蒸发、沸腾。蒸发是在液体表面进行的汽化现象。
14、沸腾
在液体内部进行的汽化现象。在一定压力下,沸腾只能在固定温度下进行,该温度称为沸点。压力升高沸点升高。
15、饱和蒸汽
容器上部空间汽分子总数不再变化,达到动态平衡,这种状态称为饱和状态,饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽;饱和状态下的水称为饱和水;这时蒸汽和水的温度称为饱和温度,对应压力称为饱和压力。
16、湿饱和汽
饱和水和饱和汽的混合物。
17、干饱和汽
不含水分的饱和蒸汽。
18、过热蒸汽
蒸汽的温度高于相应压力下饱和温度,该蒸汽称为过热蒸汽。
19、过热度
过热蒸汽的温度超出该蒸汽压力下对应的饱和温度的数值,称为过热度。
20、汽化潜热
把1Kg 饱和水变成1Kg 饱和蒸汽所需要的热量,称为汽化潜热或汽化热。
21、干度
湿蒸汽中含有干饱和蒸汽的质量百分数。
22、湿度
湿蒸汽中含有饱和水的质量百分数。
23、临界点
随着压力的升高,饱和水和干饱和蒸汽差别越来越小,当压力升到某一数值时,饱和水和干饱和蒸汽没有差别,具有相同的状态参数,该点称为临界点。
24、定容过程
定容过程的气体压力与绝对温度成正比,即P1/T1=P2/T2。在定容过程中,所有加入气体的热量全部用于增加气体的内能。因容积不变,没有作功。如内燃机工作时,气缸里被压缩的汽油和空气的混合物被点燃后突然燃烧,瞬间气体的压力、温度突然升高很多,活塞还来不及动作,这一过程可认为是定容过程。
25、定压过程
在压力不变的情况下进行的过程,叫做定压过程。如水在锅炉中的汽化、蒸汽在凝汽器中的凝结。定压过程中比容与温度成正比即ひ1/T1=ひ2/T2 温度降低气体被压缩,比容减小;温度升高,气体膨胀,比容增大。定压过程中热量等于终、始状态的焓差。其T-S曲线为斜率为正的对数曲线。
26、定温过程
在温度不变的条件下进行的过程。P1ひ1=P2ひ2=常数,即过程中加入的热量全部对外膨胀作功;对气体作的功全部变为热量向外放出。
27、绝热过程
在与外界没有热交换的情况下进行的过程,称为绝热过程。又叫等熵过程。汽轮机、燃气轮机等热机,为了减少热损失,外面都包了保温材料,而且工质所进行的膨胀极快,在极短的时间内还来不及对外散热,即近似绝热膨胀过程。
28、热力系统
实现热力循环热功转换的装置系统。各有关热力设备,按照生产过程中特定作用和功能,通过管道连接、组合构成的工作整体。热力系统应根据火力发电厂给定的任务和运行方式进行优化设计,作为选定锅炉、汽轮机的型式和容量,选配各种主要辅助机械和设备的容量、参数、台数,以及汽水管道的管径、阀门的型式和数量等的依据,以求取得在给定运行方式下的最佳匹配,达到较好的经济性、运行可靠性和灵活性,以及应付事故或异常工况的能力。
29、热力循环
工质从一个热力状态出发,经过一系列的变化,最后又回到原来的热力状态所完成的封闭的热力过程。
30、正循环
一个热力循环如果其净功为正,也就是说,如果其总的效果是从热源吸收了热量,并对外作了功,则称该循环为正循环。
31、反循环
一个热力循环如果其净功为负,也就是说,如果其总的效果是消耗了外功并向热源放出了热量,则称该循环为逆循环。
32、可逆循环
若组成循环的过程全部可逆,称为可逆循环。
33、不可逆循环
若组成循环的任一过程是不可逆的,称为不可逆循环。
34、热力学第零定律
热力学中以热力学系统的热平衡为基础建立温度概念的定律。通常表述为:两个系统每个均与第三个系统处于热平衡,则这两个系统彼此也必处于热平衡。因为这个事实首先被C.麦克斯韦(Clark Micswell)规定为一个经验定律时,是在热力学第一定律建立之后,所以叫做热力学第零定律。第零定律表明,每个系统本身存在着一个衡量它们是否互相热平衡的宏观属性——温度。它只与系统的状态有关,是系统的一个状态参数。根据第零定律可以建立温度计测温。
35、热力学第一定律
热力学的基本定律之一,是能量守恒原理的一种表述形式。表述为:一种能量可以在热力学系统与环境之间进行传递,也可以与其他形式的能量相互转换,在传递与转换过程中能量的总值守恒不变,不会自行增加或减少。另一种表述是:不消耗能量就可以作功的第一类永动机是不可能实现的。它推广了力学领域的能量形式,把热能、内能与机械能等多种形式的能量都联系起来了。
36、热力学第二定律
热力学的基本定律之一,通常表述为,热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体;也可表述为:两物体互相摩擦的结果使功转换为热,然而不可能将这摩擦热再转换为功,并且不产生其他影响。热力学第二定律是对热力学第一定律的重要补充。
37、卡诺循环
在一个高温热源和一个低温热源之间,由四个完全可逆的热力过程-等温吸热、等熵膨胀、等温放热和等熵压缩,所组成的热力循环。历史上是热力学第二定律的体现。由法国S.卡诺(Sadi Carnot)于1824年提出,是一种理想的热力循环。没有任何能量损失的理想循环。
38、卡诺定理
表述为:①在两个恒温热源之间工作的热机,它的效率不能超过卡诺热机的效率,②在两个恒温热源之间工作的所有卡诺热机,它们的效率都相等。
39、热力学第三定律
热力学的基本定律之一,反映绝对零度及其邻近区域热现象的规律性,通常表述为:无论用什么方法,靠有限步骤不可能使物体的温度达到绝对零度。1906年德国化学家W.能斯脱(Walter Nernst)首先提出“热定理”,后经F.E.西蒙(Franz Eugen Simon)等人的发展,成为热力学第三定律的能斯脱—西蒙表述:当热力学温度趋于零时,凝聚系统在可逆等温过程中熵的改变随之趋于零。
40、朗肯循环
蒸汽动力装置的基本循环,工质在锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等热力设备中吸热、膨胀、放热、压缩四个过程使热能不断地转变为机械能,这种循环称为朗肯循环。
41、传热学
研究热量传递规律的学科。传热是自然界和工程实践中普通存在的现象之一。热力学第二定律指出,热量总是自发地由高温传向低温,传热学正是研究这—现象的一门科学。基本传热方式有三种:热传导、热对流和热辐射。
42、热传导
温度不同的物体各部分之间或温度不同的两物体间由于直接接触而发生的热传递现象,也称导热。热传导是从宏观角度进行现象分析的,即把物质看作是连续介质,各部分之间没有相对位移。热传导是热量传递的三种基本方式之一,对导热规律的研究是传热学的重要组成部分。导热理论的任务就是要找出任何时刻物体内各处的温度,即温度场,或各处的热流通量〔热流密度〕。
43、傅里叶定律
导热的基本定律,表述为:在任何时刻连续均匀的各向同性介质中,各点就地传递的热流通量矢量q正比于当地的温度梯度,即q=-λgradΤ式中λ是介质的热导率;grad T是温度梯度;负号表示热流通量矢量和温度梯度矢量共线但反向,都垂直于通过该点的等温面,即热流通量矢量朝着温度降低方向。它与热力学第二定律相符合。
44、导热系数λ
衡量物体导热能力的一个指标,其大小表示导热(隔热)性能的好坏。均由试验确定。在工程设计中,导热系数是合理选用材料的依据。
45、导温系数
影响不稳定导热过程的物理量,其数值大小表示物体传播温度变化的能力。它正比于物体的导热能力,反比于物体的蓄热能力。导温系数大材料在不稳定导热过程中温度变化快,达到温度均匀的时间短。否则,相反。导热系数与导温系数是两个既有区别又有联系的概念。导热系数仅指材料的导热能力,反映热流量的大小,而导温系数则综合考虑了材料的 导热能力和升温所需热量的多少,反映温度变化的快慢。稳定导热过程导温系数无意义,只有导热系数对过程影响;不稳定导热过程由于不断地吸热或放热,导温系数决定物体的温度分布。46、对流换热
流体与温度不同的物体表面直接接触而产生的热量传递过程。它是热传导与热对流这两种基本传热方式综合作用的结果,也称对流放热。
47、热阻
热传导、对流换热和辐射换热过程中由温度差和辐射力差形成的传热推动力与热流量或热流通量的比值,是一个综合反映阻止热量传递能力的参量。
48、受迫运动
由外部机械力所引起的流体运动叫流体的受迫运动。
53、自由运动
由于流体各部分密度不同而引起的运动叫流体的自由运动。
49、层流
当流体的流动速度很小时,流体各质点都与管的轴线方向平行流动,流体各部分互不干扰,这种流动状态叫层流。
50、紊流如果流体的流速逐渐增大,当增大到某一临界值时,就会发现流体各部分相互掺混,甚至有旋涡出现,这种流动状态叫紊流。
51、管内沸腾换热
沸腾介质(液体)在外力(压力差)作用下沿管道受迫运动,同时受热沸腾,属于流动沸腾换热。如果管内介质不流动,除非管内径尺寸很小、与产生的汽泡尺寸很接近这一特殊情况,一般可按池内沸腾换热处理。
52、膜态沸腾
在一定条件下,亚临界压力锅炉的蒸发受热面中水或汽水混合物与管壁间被一层汽膜隔开,导致传热系数急剧下降,管壁温度急剧升高,甚至出现过烧的现象。膜态沸腾又称传热恶化,按机理分为第一和第二两大类。第一类传热恶化:发生在欠热区和低含汽率区。热负荷很高时,蒸发管内壁汽泡核数剧增,汽泡生成速度超过脱离速度而形成汽膜,也称偏离核态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB)。发生此类传热恶化时,传热系数急剧下降,壁温飞升,往往出现过烧。受热面热负荷是引起传热恶化的决定性因素,判定转入传热恶化的热负荷称临界热负荷。其他影响因素有质量流速、含汽率(或欠热值)、压力、管径及受热面状态等。第二类传热恶化:发生在含汽率较高的环状流动区。很薄的水膜被撕破或蒸发,管壁仅受蒸汽冷却,也称蒸干(dry-out),此时传热系数下降,壁温飞升(均小于第一类传热恶化),经常伴有壁温波动(幅度为60-125℃),导致管壁发生热疲劳破坏。引起第二类传热恶化的决定性因素为含汽率。判定转入传热恶化的含汽率为临界含汽率。其他影响因素有质量流速、热负荷、管径及压力等。
53、辐射换热
两个互不接触且温度不相等的物体或介质之间通过电磁波进行的热交换过程,是传热学研究的重要课题之一。辐射是以电磁波形式发射和吸收能量的传输过程。各种电磁波都以与光速相同的速度在空间传播,但是不同波长或频率的电磁波的性质是不相同的。
54、辐射角系数
辐射换热时一个表面发射的能量中能直接达到另一表面的份额,简称角系数,以符号Fa-b表示。下角标a—b表示辐射能将由表面a投射到表面b。它和所研究的两个物体的几何形状和相对位置直接相关,是计算表面辐射换热不可缺少的一个无因次量。
55、辐射选择性
气体通过增添或释放贮存在分子内部的某种能量而选择性地吸收或辐射某些特定被长范围内的辐射能的性能.是气体所独具的辐射特性之一。
56、黑度
物体的实际辐射力与同温度下绝对黑体(简称黑体)的辐射力之比值,又称发射率。它反映物体表面所固有的在辐射能力方面接近黑体的程度,是辐射换热中的重要参数。
57、红外线检测
采用测量红外辐射的办法,检测构件表面温度或温度分布,以确定其运行状态或是否存在内部缺陷的无损检测技术。红外线是一种电磁波。构件表面都辐射红外线,其功率与温度的四次方成正比。当构件存在缺陷时,无论其本身具有热源,或另外加热(如用电流、等离子枪、火焰喷射枪、红外灯等),或冷却都会导致温度分布异常。从这些异常中即可探测出缺陷部位之所在。红外线检测的特点是可以非接触远距离进行。
58、绝对黑体
吸收率等于1的物体。
59、辐射的四次方定律
绝对黑体辐射力的大小与其绝对温度的四次方成正比。Eo=Co(T/100)4 Co——绝对黑体的辐射系数
60、水循环
水及汽水混合物在炉膛水冷壁内的循环流动。给水经省煤器进入汽包后,经由下降管和联箱分配给水冷壁,水在水冷壁内受热产生蒸汽,形成汽水混合物又回到汽包;分离蒸汽后的锅水又经下降管和联箱进入水冷壁继续循环流动。水循环不畅会导致水冷壁超温爆管,所以正常的水循环是锅护可靠运行的重要条件之一。
61、循环流速
相应于工质流量下,按管子截面计算的饱和水的速度。自然循环锅炉的循环流速与压力有关。62、质量流速
流过管子单位流通截面的工质流量,单位为kg/(m2.s)。亚临界压力下,为避免传热恶化,应按热负荷确定允许最小质量流速。
63、循环倍率
进入上升管的循环水量与其出口处蒸汽量之比。高中压锅炉受水冷壁积盐限制,循环倍率必须足够大。亚临界压力时应从避免膜态沸腾考虑限制最小循环倍率。循环倍率与循环系统结构、上升管受热强度有关。在下降管与上升管截面比、结构一定条件下,热负荷增大,开始时循环流速随之增高,循环倍率也增大,表现出自补偿能力;但到一定程度时,热负荷再增大,则循环流速增加缓慢甚至不再增大,循环倍率不再增大,失去自补偿能力,如热负荷再增大,循环倍率反而减小,不再增大的循环倍率称界限循环倍率。
64、水蒸气
由水气化或冰升华而成的气态物质。
65、饱和状态
将一定量的水置于一密闭的耐压容器中,然后将留在容器内的空气抽尽,此时水分子就从水中逸出,经一定时间后水蒸气就充满整个水面上方空间。在一定温度下此水蒸气的压力会自动地稳定在某一数值上,此时,脱离水面的分子和返回水面的分子数相同,即达到动平衡状态,也就是水和水蒸气处于饱和状态。饱和状态下的水和蒸汽分别称为饱和水和饱和蒸汽。饱和蒸汽的压力称为饱和压力,此状态下的温度称饱和温度。饱和压力和饱和温度之间有一定的对应关系。
66、低温烟气腐蚀
锅炉在燃用高硫煤时发生在尾部低温受热面的酸酐凝结型沾污所造成的腐蚀现象。空气预热器(特别是其冷端)是低温烟气腐蚀最易发生的部位,并常是腐蚀与堵灰并存,影响烟气和空气的流通,使阻力及排烟损失增加,锅炉效率降低,严重时锅炉的出力受到限制。
67、高温烟气腐蚀
通常发生在锅炉炉膛水冷壁和过热器受热面烟气侧金属管壁的腐蚀现象。一般发生在燃用高灰分、低挥发分煤种的固态排渣炉,在炉内热负荷过分集中和呈微正压工况下运行时,也会发生炉膛水冷壁高温烟气腐蚀现象。
68、积盐
随蒸汽携带的各种物质,由于温度、压力变化,引起其溶解度下降而析出,沉积于热力设备蒸汽通流部分的现象。蒸汽通流部分的积盐除蒸汽携带的盐类物质外,还有过热器、再热器的氧化产物。蒸汽携带包含水滴携带和溶解携带。蒸汽参数不同,蒸汽携带的盐类也不同,参数越高,积盐的危害性越严重。积盐的部位主要为过热器和汽轮机叶片。
69、金属脆性
金属材料发生断裂时仅吸收较少机械能量的特性,其特征表现为产生没有宏观塑性变形的破坏。金属材料在使用过程中发生脆性或韧性断裂不仅取决于材质,而且受周围条件(如温度、介质)、零件的形状和尺寸、表面状态、受力条件及加载速度等因素的影响。金属脆性常用冲击值及其变化来表征。根据金属脆性产生的条件不同,常将其分赤热脆性、冷脆性、回火脆性、热脆性、时效脆性等几种。
70、赤热脆性
金属在800-900℃以上呈现的脆性,亦称红脆性。常发生在含硫较多或还原不良的钢中、在高温锻打时易开裂。其主要原因是:硫以硫化铁及硫的氧化物形式存在于钢中,并形成低熔点的共晶体以网状形式分布在晶界上,当加热到800℃以上时共晶体熔化,使晶界强度减弱而脆裂。
71、冷脆性
金属在低温下呈现的脆性。冷脆性只产生于具有体心立方晶格(如铁等)的金属中,锅炉制造用的碳钢及低合金钢都有冷脆现象。为避免冷脆断裂事故,可通过冲击试验、落锤试验测定出脆性转变温度。选材时应选用脆性转变温度低于工作温度的钢材。
72、回火脆性
某些淬火的合金钢在一些温度区域回火后所产生的脆化现象。可分第一类和第二类回火脆性。第一类回火脆性产生于250-400℃温度范围回火后,主要产生于合金结构钢,并使断裂呈晶间断裂特征。又称不可逆回火脆性。第二类回火脆性产生于500-550℃回火后,或从600℃以上温度回火缓冷通过500-550℃温度后,并主要产生在铬钢、锰钢及镍铬钢中。加入钼、钨等合金元素或回火后快冷,可有效地防止第二类回火脆性,或重新加热到600℃以L温度后快冷以消除第二类回火脆性。
73、热脆性
某些钢材长期停留在大约400-550℃区间,在冷却至室温后其冲击值明显下降的现象。差不多所有的钢都有产生热脆性的趋势,但较易产生热脆性的钢有,低合金铬镍钢、锰钢及含铜(Cu≥0.04%) 钢。通常认为热脆性的发生是与钢中晶界析出如磷、碳化物、氮化物等脆化元素有关,如火电厂中高温螺栓在运行中产生的热脆性。
74、时效脆性
某些钢材冷加工变形后,在室温或在100-300℃下经过一定时间,冲击值下降的现象。时效脆化程度用时效敏感性表示。时效敏感性的测定方法是将预先拉伸10%的板状试样加热到250℃保温1h后空冷,测出其室温冲击值,再与原材料的冲击值做比较。
75、脆性转变温度
温度降低时金属材料由韧性状态变化为脆性状态的温度区域,也称韧脆转变温度。在脆性转变温度区域以上。金属材料处于韧性状态,断裂形式主要为韧性断裂;在脆性转变温度区域以下,材料处于脆性状态,断裂形式主要为脆性断裂。脆性转变温度一般要通过断口形貌准则法测定表示:规定以断口上纤维区与结晶区相对面积达一定比例时所对应的温度,以FATT(fracture appearance trasition temperature)表示。
76、金属硬度
金属相对的软硬程度。—般金属硬度越高,强度就越高,耐磨性就越好,而塑性和韧性就越差。硬度值的物理意义取决于实验方法,常用的方法有压入法、动力法和划痕法三种。压入硬度表示材料抵抗塑件变形的能力,动力硬度表示材料形变力的大小,而划痕硬度表示材料抵抗磨损的能力。影响材料硬度的因素包括化学成分、组织类型、加工处理状态及温度等。硬度试验简便,不损伤试件,应用很广。
77、疲劳
材料或构件在长期交变载荷持续作用下产生裂纹,直至失效或断裂的现象。其特点是破坏应力远低于材料在单向拉伸下的断裂应力,而且疲劳断裂时不产生明显的宏观塑性变形,易造成灾难性的事故。
78、蠕变
金属等固体材料在应力作用下,随时间的延续发生缓慢塑性变形的现象。蠕变是金属等固体材料的塑性变形现象的—种。金属发生蠕变的温度与其熔点Tm有关。对于火力发电机组高温部件,如主蒸汽管道、过热器管、汽轮机主轴、叶片等用钢和合金,则需在高温,即工作温度为0.4Tm以上时才发生明显的蠕变现象,而有些低熔点金属,如铅、锡等,即使在室温下也会发生蠕变。
79、蠕变断裂
金属材料在高温与低载荷的长期作用下因蠕变损伤而断裂的行为。是火力发电厂高温部件失效主要破断形式之一,如主蒸汽管、高温过热器管和高温再热器管等因长期超温运行而泄漏爆破。表征金属蠕变断裂性能的有金属的持久强度极限和持久塑性。
80、应力松弛
金属在高温和应力作用下,维持总变形不变,随着时间的延长,弹性变形不断转变为塑件变形,从而不断使应力减小的现象。
81、弹性模量
材料在弹性变形范围内的应力与相应的正应变之比,主要取决于材料构成及晶体结构。
82、屈服现象
对试件进行拉伸试验,当试验力不增加,而试件仍能继续变形的现象。
83、屈服强度
表征金属材料对最初塑性变形的抗力。用拉伸试件发生屈服现象时的应力表示,又叫屈服点。84、煤的化学组成
组成煤中有机物质的化学元素有碳、氢、氧、氮和硫。这些元素的含量是计算燃烧所需空气量、燃烧产物和煤发热量的基本数据。它又可表征煤的燃烧反应能力。
85、煤的工业分析
包括对煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的测定,有时还包括硫分和发热量等项数据的测定。(1)水分:水分在煤中以两种状态存在,即以物理状态附着的游离水和以化学方式结合的结晶水。工业分析中只测定游离水,常分为全水分(又称为收到基水分)和空气干燥基水分(又称为固有水分)。(2)挥发分:在一定条件下煤热解产物的量。(3)灰分:指可燃物完全燃烧以及矿物质在一定温度下发生一系列分解、化合等复杂反应后剩余的残渣。(4)固定碳:煤样除去水分、灰分和挥发分后即为固定碳。其数值为100%减去水分、灰分和挥发分后之值。(5)硫分:煤中的硫分分为可燃硫和固定硫两类,前者包括有机硫和大部分无机硫(矿物硫),后者则指矿物质硫酸根中的硫分,属不可燃硫,存在于灰渣中。(6)发热量:单位重量的煤在完全燃烧后所释放的热量,若包含烟气中水蒸气凝结时放出的热量则称为高位发热量,反之则称为低位发热量。发热量是煤最重要的指标之一,用热量计来测定。
86、元素分析
测定煤中有机质的碳、氢、氧、氮和可燃硫等主要元素组分,以质量百分数表示,连同水分和灰分总和为100%。(1)碳:含量最高,在可燃质中可占90%以上。(2)氢:第二重要的组成元素。碳和氢是同时测定的。煤样在氧气中燃烧,生成的CO2和H2O分别用吸收剂吸收,由吸收剂增重来计算碳和氢的含量。(3)氮:在试样中加入混合催化剂和硫酸,并加热分解,将煤中氮转化为氨,以测定氨量来计算氮的含量。(4)氧:直接测定操作复杂,且精度不高,一船由差减法计算,即100%与碳、氢、氮、可燃硫、水分和灰分值之差。(5)可燃硫:由全硫和固定硫之差来计算,在计算氧量时,可近似用全硫来代替可燃硫。
87、成分分析基准
煤中的水分和灰分含量常随开采、运输、贮存及气候条件而异,其他成分的含量也将随之发生变化,为了便于生产和科研,通常采用四种成分分析基准:①收到基:以收到状态的煤为基准的表示方法;②空气干燥基:以空气干燥状态的煤为基准的表示方法;③干燥基:以无水状态的煤为基准的表示方法,④干燥无灰基:以假想的干燥无灰状态的煤为基准的表示方法。
88、可磨系数
表征煤被粉碎的难易程度,测定的依据是破碎定律,即在研磨煤粉时所消耗的能量与新产生的表面面积成正比。目前广泛采用的主要方法有哈德葛罗夫(Hardgrove)法与全苏热工研究所法。
89、煤粉细度
煤粉是由各种尺寸不同(一船在1—500μm)、形状不规则的颗粒所组成,其细度一般用标准筛来测定,以筛孔尺寸为x(μm)的筛子筛后剩余量占粉样的百分数Rx(%)来表示。
90、灰熔点
煤灰没有固定的熔化温度,仅有—个熔化温度范围。中国和世界上大多数国家以角锥法作为标准测定方法,来表示三个特征温度:变形温度DT,即灰锥尖开始变圆或弯曲时的温度;软化温度ST,即灰锥体弯曲到锥尖触及托板或锥体变成球形和高度不大于底长的半球时的温度;流动温度FT,即灰锥完全熔化或展开高度≤1.5mm薄层时的温度,也称为熔化温度。有的国家用热显微镜观测柱体试样的熔融特征来确定其特征温度。
91、灰粘度
表征灰在高温熔融状态下的流动特性,通常根据牛顿摩擦定律用钼丝扭矩式粘度计测定1750℃以下l-105Pa·s范围内的熔体粘度。
92、供电煤耗率
指火力发电厂每送出1kw.h电能所消耗的标准煤重量,常简称供电煤耗。一般以g/(kw.h)表示。供电煤耗率是由发电煤耗率(常简称发电煤耗)及厂用电率的高低决定的。
93、发电煤耗率
发电厂每生产1kw.h电能所消耗的各种燃料(煤、油、气)量,按发热量折合成标准煤的重量,标准煤含热量为29.3kJ/g(7kcal/g)。
94、锅炉效率
每公斤燃料在锅炉中释放的热量被有效利用的百分率,是衡量锅炉经济性的最重要指标。根据热平衡方程式,送入锅炉的燃料的释热量Qr等于锅炉的有效利用热量加上各项热量损失。即为Q=Ql十Q2十Q3十Q4十Q5十Q6 kJ/kg式中除Ql为有效利用热量外,其余各项均为热量损失。以百分率计,则锅炉效率为η=100-(q2+q3+q4+q5+q6)%式中q2=Q2/Q×100%为排烟热损失,依次q3、q4分别为气体和固体未完全燃烧热损失,q5为散热损失,q6为灰渣物理热损失。q6通常为最大项。运行中通过锅炉热平衡试验测定其效率。对电站锅炉常用反平衡法,先测定锅炉各项热损失,然后求出其效率。一般大容量高参数电站锅炉效率η>90%(按燃料低位发热量计)。
95、定压运行
机组的一种传统运行方式,它是保持汽轮机进汽参数不变,通过改变进汽调节汽门的个数和开度来改变进汽量,以满足电网对调整负荷的要求。汽轮机进汽调节方式主要有节流调节和喷嘴调节两种。节流调节的汽轮机作定压运行时,锅炉保持汽压、汽温不变,依靠改变节流调节阀开度大小来改变阀后的压力,从而改变进入汽轮机的蒸汽流量和蒸汽可用焓降,以达到改变机组负荷的目的。节流调节的汽轮机在低负荷时,调节阀开度很小,蒸汽节流损失很大,由于调节阀后蒸汽压力降低,进入汽轮机蒸汽可用焓降减少,使得机组运行经济性有明显下降。但另一方面,正是由于调节汽门的节流作用,使得机组在变负荷时,各级容积流量和蒸汽温度变化不大,因而有较好的负荷适应性。喷嘴调节的汽轮机在定压运行时,锅炉维持蒸汽参数不变,依靠调节汽门顺序开启或关闭,来满足电网负荷要求,即用改变调节汽门开关数目来改变蒸汽流量和机组负荷。由于蒸汽经过全开调节汽门基本上不产生节流,只有经过未全开的调节汽门才产生节流,因此在低负荷运行时,喷嘴调节的汽轮机其调节汽门节流并不严重,其运行效率下降也较节流调节汽轮机为少。
96、变压运行
保持汽轮机进汽调节汽门全开或部分开启,通过改变锅炉出口蒸汽压力(温度不变)来满足电网负荷要求的一种机组运行方式,也称滑压运行。变压运行分类:根据汽轮机进汽调节汽门在负荷变动时开启的方式不向,变压运行又可分为纯变压运行、节流变压运行和复合变压运行三种形式。纯变压运行:在整个负荷变化范围内,汽轮机进汽调节汽门全开,完全由锅炉改变主蒸汽压力来适应机组负荷变化。这种运行方式,存在很大的时滞,负荷适应性差.不能满足调频的要求。另外在低负荷时,汽门全开,进汽压力低,机组循环效率下降较多。节流变压运行:在正常运行条件下,汽轮机进汽调节汽门不全开,保持一定的节流。当负荷增加时,全开调节汽门,利用锅炉的蓄能,达到快速带负荷的目的。此后.随着锅炉蒸汽压力的提高,调节汽门重新恢复到原来的位置。这种运行方式解决了纯变压运行负荷调整时滞大的缺点。但由于正常运行时,调节汽门不完全打开,有一定的节流损失,也会降低机组运行的经济性。复合变压运行:是一种变压运行和定压运行组合的运行方式,对于喷嘴调节的汽轮机,在实际应用中有三种组合方式:(1)低负荷变压运行,高负荷定压运行。②高负荷变压运行,低负荷定压运行。③高负荷和低负荷定压运行,中间负荷变压运行。
97、单元机组协调控制系统
锅炉和汽轮发电机组组成单元机组运行时,锅炉和汽轮发电机组共同适应电网负荷变化的需要,又共同保持机组安全稳定运行的自动控制系统。简称CCS。也称为机炉整体控制方式。当负荷要求改变时,根据负荷指令和机组实际输出功率之间的偏差,以及汽轮机前汽压与其设定值之间的偏差,使锅炉和汽轮机的自动控制系统协调地同时改变汽轮机的调节汽阀开度和锅炉的燃烧率(和其他调节量),使汽轮机前汽压的动态偏差较小而功率响应较快。
98、锅炉跟随方式
即汽轮机调功率、锅炉调汽压的控制方式。当电网负荷要求改变时,由汽轮机的自动控制系统根据负荷指令改变调节汽阀开度,以改变汽轮发电机的输出功率。此时,汽轮机前的蒸汽压力改变,于是锅炉的自动控制系统跟着动作,去改变锅炉的燃烧率(和其他调节量,如给水量、喷水量等),以使汽轮机前的汽压维持为设定值。这种控制方式的运行特点是当负荷要求改变时,功率的初始响应快而汽轮机前汽压的动态偏差大。
99、汽机跟随方式
即锅炉调功率、汽轮机调汽压的控制方式。当负荷要求改变时,由锅炉的自动控制系统根据负荷指令去改变锅炉的燃烧率(和其他调节量),待汽压改变后,由汽轮机的自动控制系统去改变调节汽阀开度.以保持汽轮机前的汽压为设定值,同时改变汽轮发电机的输出功率。汽机跟随控制方式的运行特点是:当负荷要求改变时,汽压的动态偏差小而功率的响应慢。
100、自动减负荷
(runback ,RB)当锅炉、汽轮机的部分辅机故障时,使负荷指令自动地以预定的速率减少到适当水平,使机组在较低负荷下继续运行。
101、快速切除负荷
(fast cut back,FCB)由于电气或汽轮机方面发生故障(例如发电机与电网解列),在较短时间内使锅炉维持能稳定运行的最低负荷(此时,汽轮发电机停机或只供厂用电),以便故障排除后能快速增负荷。在发出FCB后,协调控制系统将切换为手动控制方式,同时,汽轮机旁路控制系统和锅炉燃烧器管理系统也要配合动作。
102、理论燃烧温度
燃烧过程是燃料中的可燃物质(主要是碳和氢)同氧所进行的化学反应。用理论上允许的最低空气量使可燃物质完全变成像CO2、H2O等稳定的氧化物,叫做完全燃烧。这种在绝热条件下完全燃烧所所达到的温度,叫理论燃烧温度。
103、炉膛容积热负荷
指炉膛单位容积折算的单位时间内燃料的释热量(热功率),它等于燃料发热量与单位时间燃料消耗量的乘积除以炉腔容积所得的商。它是锅炉设计和运行的一个重要参数,在一定程度上反映了燃料和烟气在炉膛内的停留时间和出口烟气冷却的程度。锅炉设计中,选取炉膛容积热负荷须依照两个原则:燃料燃烧(或燃尽)需要的条件和使烟气及灰冷却需要的条件。
104、炉膛截面热负荷
按单位截面积折算的单位时间燃料释热量(热功率),它等于燃料发热量与单位时间燃料消耗量之积除以燃烧器区域的炉膛横截面积。炉膛截面热负荷与燃料种类有关。炉膛截面热负荷表征燃烧器区城的温度水平。在qv一定条件下截面热负荷值过大,炉膛属瘦高型,炉膛周界过小,使燃烧器区域火焰温度水平偏高,虽有利于燃料着火,但对低灰熔点煤易引起结渣;反之,截面热负荷过小,炉膛呈矮胖型,即使燃挠器周围不结渣,由于炉膛高度大小,易导致炉腔出口处烟温过高而结渣,还可能引起燃烧不稳。
105、燃烧器区域壁面热负荷
按燃烧器区域单位表面积折算的单位时间的燃料释热量,它等于每小时燃料消耗量与燃料发热值的乘积除以燃烧器区域的壁面积。燃烧器区域壁面热负荷表征炉内燃烧器区域的温度水平和换热强度,它反映燃烧器在不同布置方式下火焰分散或集中的程度。在大容量锅炉设计中作为对容积热负荷和截面热负荷进行补充的设计指标。对于结渣性煤种趋于采用低值,难燃煤种则宜用较高值。
106、辐射受热面热负荷
单位辐射受热面积在单位时间内吸收的辐射热,有平均热负荷和局部热负荷之分。考虑了炉膛各面墙之间,沿炉膛高度、宽度和深度各方面的热负荷分布不均匀系数之后而求得的数值,即为各部位的局部热负荷,其中,最大热负荷可用来计算锅炉水循环和检验管壁温度工况。107、炉膛出口烟气温度
系指屏式过热器管束前或锅炉对流排管前烟道截面上的平均烟气温度。炉膛出口烟气温度的选取是锅炉设计中的一个重要因素,它影响到可靠性和经济性两个方面。从可靠性看,须考虑避免炉膛出口对流受热面的结渣以及高温腐蚀,故炉膛出口烟温不宜过高。从经济性看,由于炉膛出口烟气温度决定了锅炉辐射受热面和对流受热面吸热量之比,炉膛出口烟温提高,炉膛辐射受热面吸热份额减小,对流受热面吸热份额增大,反之则相反。由于各种受热面的吸热效果和制造成本个同,合理选择炉膛出口烟气温度还能收到减轻锅炉金属总耗量和降低制造成本的效果。
108、热偏差
并列管组中个别管圈〔偏差管〕内工质焓增与整个管组工质平均焓增之比。热偏差越大,偏差管中工质温度越高,其工作可靠性就越差。热偏差主要由热力不均匀性、水力不均匀件和结构不均匀性等因素引起。
109、氧量
烟气中氧气所占的体积百分含量。
110、过量空气系数
实际供给空气量与理论空气量的比值。
111、一次风率
一次风率指一次风量占锅炉总风量的百分比。
112、低位发热量
高位发热量减去其中生成的汽化潜热后的发热量,称为低位发热量。
113、汽蚀
当离心泵入口的最低压力低于该温度下的被吸液体的饱和压力时,产生大量的汽泡,汽泡的形成、发展和破裂过程中,会对叶轮材料产生破坏作用,这种现象叫汽蚀。
114、经济煤粉细度
机械不完全燃烧热损失、排烟热损失和制粉电耗之和最小时的煤粉细度。
来源:虹电力