22、什么叫饱和水?什么叫饱和蒸汽?
答:水在有限空间汽化时,同时发生着与汽化相反的过程——液化过程。当从液体中汽化时飞出的分子数目与从蒸汽空间液化时返回到液体中的分子数目相等时,则蒸汽与水处于动平衡状态。这种状态中产生的蒸汽叫饱和蒸汽。即是说,饱和蒸汽是指与液体处于平衡状态中的蒸汽,这种蒸汽是从该液体形成的。饱和蒸汽的温度随该液体压力变化而变化。
当液体尚未完全汽化时得到的蒸汽叫湿饱和蒸汽。湿饱和蒸汽是蒸汽和沸腾水的一些最微小水滴的混合物。即是说蒸汽中还含有水分。从锅炉汽包水面上出来的蒸汽就是湿饱和蒸汽。
当全部的液体汽化完时,所得到的蒸汽叫干饱和蒸汽。从锅炉汽包内的汽水分离器出来的蒸汽可看成干饱和蒸汽。
在一定压力下,干饱和蒸汽和湿饱和蒸汽的温度相等,等于该压力下水的沸点。
23、什么叫蒸汽的干度、湿度? 答:1公斤水蒸汽中干饱和蒸汽所占的重量百分数叫蒸汽的干度。用x表示干度。 1公斤水蒸汽中水分所占的重量百分数叫蒸汽的湿度,用y表示湿度,则y=1-x。
例如,蒸汽的干度为90%,则表示每公斤蒸汽中干饱和蒸汽为0.9公斤,水分为0.1公斤。对于干饱和蒸汽,x=1。
24、什么叫过热蒸汽?什么叫蒸汽的过热度? 答:对干饱和蒸汽在定压下继续加热,此时蒸汽温度继续升高,就得到过热蒸汽。因此,凡温度高于同样压力下饱和蒸汽温度的蒸汽叫过热蒸汽。
过热蒸汽和饱和蒸汽的物理性质有着很大的差别,最主要的是饱和蒸汽的压力和温度不是彼此独立状态参数,而过热蒸汽的压力和温度是两个独立的参数。对于饱和水和饱和蒸汽,只要知道了压力或温度,即可由饱和蒸汽表中查得它们的其他状态参数。对于水和过热蒸汽,则需同时已知压力和温度,才能由水及过热蒸汽表中查得它们的其他状态参数。
过热蒸汽和同样压力下的饱和蒸汽的温度差叫过热蒸汽的过热度。例如,在39表压力下饱和蒸汽的温度是249oC,通过过热器后蒸汽温度加热到450oC,那末在39表压力下这种过热蒸汽的过热度就等于450-249=201(oC)。
25、什么叫液体热、汽化潜热、过热热? 答:在一定压力下将1公斤液体从0oC加热到沸腾温度时所消耗的热量叫做液体热,又称沸水热焓,以iˊ表示,单位是大卡/公斤。液体热与压力有关,在压力较低的情况下,水的液休热在数值上近似地等于沸腾温度,例如在1绝对压力时,水的沸腾温度是99.087oC,液体热(即沸水热焓)为99.17大卡/公斤。随着压力的升高,液体热的增加比沸腾温度的增加更为迅速。例如,20绝对压力时,水的沸腾温度211.39oC,液体热334.3公斤。临界压力(225.56绝对压力)时,水的沸腾温度374.15oC,液体热503.3大卡/公斤。
将1公斤处于沸腾温度下的水全部变为饱和蒸汽所消耗的热量叫做汽化潜热,用r表示,单位是大卡/公斤。水的汽化潜热是随压力的升高而减小的,即在低压下,水的汽化潜热大,高压下水的汽化潜热小,当压力升高到临界压力时,
汽化潜热等于0。
将1公斤饱和蒸汽过热到某一温度所消耗的热量叫做过热热,用符号λ表示,单位是大卡/公斤。过热热等于过热与此过热范围内蒸汽的平均比热的乘积。蒸汽的过热热度与过热度、蒸汽温度、压力有关。
这样,过热蒸汽热焓=沸水热焓+汽化潜热+过热热 =饱和蒸汽热焓+过热热 即 i″g= i′+r+λ= i″+λ大卡/公斤
26、随着压力的提高,水的饱和温度(沸点)、汽化潜热、水汽重度差将如何变化?
答:从“饱和蒸汽表”可以看出,随着压力的提高,水的饱和温度(沸点)相应增高,汽化潜热随之减小,饱和水与饱和蒸汽的重度关也随之减小。并且,压力升高值与上述参数的变化值(增高或减小)不一样。压力越低,它们随压力变化的数值越大,压力越高,它们随压力变化的数值越小。水和饱和蒸汽的这些性质不仅影响到锅炉流动方式(循环方式)即锅炉型式、锅炉受热面的布置,而且影响到锅炉运行方式。例如在低压阶段,压力不大的变化就会引起饱和温度较大的变化,这就促使汽包壁或蒸汽管壁温差加大,因此,在锅炉启动和蒸汽管道暖管初期应维持较低压力的时间长一些。
当压力为临界压力(225.56公斤/厘米2)时,汽化潜热等于0,饱和水和饱和蒸汽的重度差也等于0。
27、什么叫水的临界点、临界参数?水的临界参数各是多少?
答:根据水的性质,当压力为225.56公斤/厘米2时,水加热到温度为374.15oC时就全部汽化,再加热时即见蒸汽过热而不再有温度不变的阶段,或者说,在上述压力和温度时饱和水和饱和蒸汽已不再有区别。饱和水和饱和蒸汽没有区别的这一点就叫做水的临界点,相应于此点的各项参数叫做水的临界参数。 水的临界参数为:临界压力Pij=225.56公斤/厘米2;临界温度t1j=374.15oC; 临界比容vij=0.00317米3/公斤;临界热焓i1j=503.3大卡/公斤。
高于临界压力以上的区域(即P>225.56公斤/厘米2)叫超临界压力区域。在此区域中,汽和水两相没有明显的界限。即是说,由水加热到过热蒸汽的过程中不再存在汽水混合物两相共存的状态,而是始终只存在或是水或是蒸汽的单相状态,不再需要吸收汽化潜热。
28、怎样看水蒸汽的焓—熵图?怎样查水蒸汽表?
答:在锅炉和汽轮机技术中,水蒸汽的焓—熵图(i-s图)是一个很重要的计算工具。焓—熵图的纵座标是焓,以字母s表示。如果在焓—熵图上绘出了相应于蒸汽的某一状态的位置,就可根据这点的位置来确定蒸汽的状态参数。
根据实验研究和分析的方法得出的水蒸汽的性质列成表格的形式,有“饱和蒸汽表”和“过热蒸汽表”两种。饱和蒸汽表又分为两种,一种以温度为准,即以温度为列,其他性质如饱和压力p、饱和水比容υ′、焓i′、熵s′、饱和蒸汽比容υ″、焓i″、熵s″以及汽化潜热r 为行制成表格。另一种以压力为准,即以压力为列,其他性质为行制成表格。过热蒸汽表常把水和过热蒸汽列在一个表上,用粗阶梯线把它们分开,阶梯线的左边是水,右边是过热蒸汽。这种表以压力为列,温度为行,按压力列出比容υ、焓i、熵s。
在查水蒸汽表时,压力要用绝对压力,表上没有的数据可采用内插法。
29、什么叫热力过程?有哪些典型的热力过程?
答:工质在一定条件下由一种状态改变为另一种状态所经过的路径,叫做热力过程。比如水的加热冷却,都是热力过程。典型的热力过程有以下几种:
(1) 等温过程:工质在压力不变的条件下(T=常数)由一种状态改变到另一种
状态的过程。如汽轮机的排汽在凝汽器内的凝结过程。
(2) 等压过程:工质在压力不变的条件下(P=常数)由一种状态改变到另一种
状态的过程。如给水在锅炉内的汽化过程。
(3) 等容过程:工质在体积维持不变的条件下(V=常数)由一种状态改变到另
一种状态的过程。等容过程不向外做功,即W=0(功=0)。
(4) 绝热过程:在既不输入热量也不输出热量(q=0)的条件下,物质由一种
状态改变到另一种状态的过程叫绝热过程。这种过程熵不变。如蒸汽在汽轮机内的膨胀过程。
30、什么叫热交换?什么叫换热器?
答:由温度差引起的热量在物体之间(或同一物体的二部分之间)的传递称为热交换。将一种流体的热量传给另一种流体的设备称为换热器。如锅炉的过热器、省煤器、空气预热器、燃烧油加热器等等都属于换热器。甚至可以说整台锅炉就是一台组合式的换热器。
按换热器工作过程的基本原理来分,换热器有三种类型: (1) 表面式换热器:冷热两种流体被壁面隔开,在换热过程中两流体互不接触,
热量由热流体通过壁面传递给冷流体。如锅炉的过热器、省煤器、管式空气预热器、表面式减温器等都是表面式换热器。
(2) 混合式换热器:依靠热流体和冷流体直接接触和互相混合来实现热量传
递,在传热的同时伴随着质量的交换或混合。如除氧器、凉水塔、喷水减温器等都是混合式换热器。
(3) 蓄热式换热器:通过壁面周期的加热和冷却来实现热量传递,在这种换热
器中,流过同一换热面(壁面)的一会儿是热流体,一会儿是冷流体。如锅炉的回转式空气预热器。
31、热量的传递有哪几种基本方式?
答:根据热量传递过程的物理本质不同,热量的传递有三种基本方式:热传导、热对流和热辐射。
物体内部或互相接触的物体之间的热交换称为“热传导”,又称“导热”。它是依靠物体中的微观粒子的热运动来传递能量的。
由于冷热流体的相对运动而进行的热量转移方式称为“热对流”。“热对流”只可能在液体和气体中发生。在热对流的同时,流体各部分之间还存在着导热。 由电磁波来传递热量的方式叫做“热辐射”,或称做“温度辐射”。
32、什么叫对流换热、辐射换热? 答:工程上把流体流过壁面时与壁面之间的热量交换称为“对流换热”,也称“放热”。这种换热是热对流和导热两种方式联合作用的结果。实际上不可能有单纯的热对流现象。例如高温过热器内壁将热量(来自高温烟气)传给过热蒸汽就是
表8 饱 和 蒸 汽 表(以压力为准)示 例 P 公斤/厘米2 1 2 3 4 5 10 20 30 40
ts ℃ 99.087 119.615 132.875 142.921 151.110 179.038 211.390 232.761 249.178 υ′ υ″ i′ i″ 大卡/公斤 r s′ s″ 米3/公斤 0. 0010430 1. 725 0. 0010603 0. 9018 0. 0010728 0. 6168 0. 0010831 0. 4708 0. 0010920 0. 3816 0. 0011262 0. 1979 0. 0011749 0. 1015 0. 0012142 0. 06794 0. 0012494 0. 05076 99.17 119.92 133.4 143.7 152.1 181.3 215.9 239.6 258.4 大卡/公斤?ok 539.6 526.3 517.1 510.0 503.9 481.6 452.1 429.7 410.5 0. 30968 0. 36387 0. 39760 0. 42256 0. 44256 0. 50873 0. 58223 0. 62950 0. 66542 1.7594 1.7038 1.6713 1.6482 1.6303 1.5739 1.5152 1.4788 1.4514 638.8 646.2 650.6 653.7 656.0 662.9 668.0 669.3 668.9 表9 过 热 蒸 汽 表 示 例 toC 100 150 200 250 P(公斤/厘米) 2300 350 400 1 υ i s 5 υ i s 10 υ i s 15 υ i s 20 υ i s 30 υ i s 40 υ i s 1.730 639.3 1.7606 0.0010435 100.2 0.3121 0.0010432 100.2 0.3120 0.0010430 100.3 0.3119 0.0010427 100.4 0.3118 0.0010422 100.6 0.3116 0. 0010417 100.8 0.3114 1.975 663.1 1.8207 0.0010908 151.0 0.4399 0.0010904 151.1 0.4397 0.0010901 151.1 0.4396 0.0010898 151.2 0.4395 0.001