压水堆核电厂二回路热力循环

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1、1童钧耕上海交通大学机械与动力工程学院工程热物理研究所Tel:021-34206329Mail:jgtong@sjtu.edu.cn压水堆核电厂热工流体理论基础2电厂的任务——核能或化学能热能电能能量转换的原理和规律——热量传递的规律——流体在各种设备中流动的规律——工程热力学传热学流体力学热工流体理论动力工程专业基础3第一讲压水堆核电厂二回路热力循环41.1热能动力装置分类及作功过程：共同本质：由媒介物（工质）通过吸热—膨胀作功—排热从燃料中获得热能，以及利用热能得到动力的整套设备（包括辅助设备），统称热能动力装置。气体动力装置内燃机、喷气动力装置、燃

2、气轮机动力装置、……蒸汽动力装置51.2工质的状态参数2)状态的单值函数。—与过程无关1)状态参数是宏观量，是大量粒子的统计平均效应，系统有多个状态参数，如3)状态参数分类广延量强度量4）状态参数坐标图气体工质可用平面坐标上一点确定其状态，反之任一状态可在平面坐标上找到对应点；无穷多状态构成的过程可表示成曲线。pv1p1v1Ts2T2s2OO...........61.3.1温度●热力学温标（绝对温标）:热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其温度为273.16K。温差1K相当于水的三相点温度的1/273.16。●摄氏温标:标准大气压下，纯水的冰点温度为

3、0℃，纯水的沸点温度为100℃，纯水的三相点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃。1K=1℃t=T–273.15比体积单位质量工质的体积密度单位体积工质的质量1.3.2比体积和密度71.3.3压力绝对压力p;表压力pe（pg）;真空度pv当地大气压pb常用压力单位：81.3.4热力学能和总能UchUnuUthUkUp▲总（储存）能总能热力学能，内部储存能外部储存能宏观动能宏观位能▲热力学能▲热力学能单位▲工程中关心91.3.5焓定义：H=U+pVh=u+pv单位：J（kJ）J/kg（kJ/kg）焓是状态参数。1.3.6熵定义熵是状态参数焓是

4、增加或减少工质而造成系统能量的变化量熵变化意味着系统与外界交换热量或发生摩擦、电热等过程。101.4.1功1．功的热力学定义：传递过程中的机械能。▲功是过程量—除与初终态还与中间途经有关▲功可以用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示2．功的符号约定：膨胀：w>0压缩：w<01.4.2热量1．定义：由于温差通过边界传递的能量。2．符号约定：系统吸热“+”；放热“-”..12o▲热量是过程量▲热量可以用T-s图上过程线与s轴包围的面积表示12..111.4.3热量与功的异同：1.均为通过边界传递的能量；3.功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；热量传递由

5、温差推动，比熵变化是传热的标志；4.功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量；热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的能量。功2.均为过程量；热是无条件的；热功是有条件、限度的。121.5.1热力学第一定律的实质能量守恒与转换定律在热现象中的应用。加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和=热力系总储存能的增量第一定律第一解析式—功的基本表达式热工质吸热与升温关系，还取决于W的“+”、“–”、数值大小。1.5.2热力学第一定律解析式第一定律第二解析式—稳定流动能量方程式轴功131.5.3稳定流动能量方程式的应用1.蒸汽轮机、气轮机2.风机，水

6、泵类3.换热器（锅炉、蒸汽发生器器等）141.7.1热力学第二定律只要Q'不大于Q，并不违反第一定律?1.自发过程的方向性电流通过电阻，产生热量对电阻加热，电阻内产生反向电流？电能不大于加入热能，不违反第一定律。归纳：1）自发过程有方向性；2）自发过程的反方向过程并非不可进行，要有附加条件；3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。15能量转换方向性的实质是能质有差异无限可转换能—机械能，电能部分可转换能—热能不可转换能—环境介质的热力学能2.第二定律的两种典型表述1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地从低温物体传向高温物体。2.开尔文-普朗克叙

7、述——不可能制造循环热机，只从一个热源吸热，将之全部转化为功，而不在外界留下任何影响。3.关于第二类永动机161.7.2孤立系统熵增原理孤立系统熵增原理（简称熵增原理）：孤立系内一切实际过程均使孤立系统熵增加。讨论：1）熵增原理ΔSiso≥0，可作为第二定律基本表达式，根据熵增原理可判别过程进行的方向；2）孤立系统中一切过程均不改变其总能，即任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程均可造成机械能损失，而任何不可逆过程均是ΔSiso>0，所以熵可反映某种物质的共同属性——孤立系熵增意味机械能损失！孤立系统——与外界没有任何质量和能量交换的系统171.8.1水蒸

8、气的性质汽化：由液态到气态的过程蒸发：在液体表面进行的汽化过程液化：由气相到液相