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1、460MW 母管制仿真机培训教材仿真机培训教材（基础知识篇）滨州魏桥热电有限公司2005 年 7 月 25 日目 录第一节 流体力学基础知识 .3第二节 热力学基础知识 .11第三节 传热学基础知识 .16第四节 电厂金属材料基础知识 .18第五节 热工测量基础知识 .20第一节 流体力学基础知识1. 识记以下基本概念：1.1 流体力学：是研究静止流体的力学规律和运动流体的能量转化及能量损失规律的一门学科。1.2 力：是动力学的基本概念。牛顿第一定律给出力的定义为：力是物体间的一种相互作用。由于有了这种作用，物体才会改变速度，即获得加速度。1.3 力的三要素：力的大小、方向和力的作用点。1.4
2、 质量：物体惯性的量度，是指物体所含物质的多少。物体的质量与其惯性成正比。1.5 表面力、质量力、重力、惯性力。作用在物体上的力分为表面力和质量力两种。表面力：作用在液体表面上的，并与其表面积成正比的力。表面力有外力和内力之分，内力是由于液体质点间相互作用而产生的。液体的内与外力的平衡条件是在液体的边界上。质量力：作用在液体内部每一质点上且与质量成正比的力。质量力分为重力和惯性力两种：重力：地球对其表面附近物体的引力。用“N”表示，即： 1 mgG式中 物体的重量，N；物体的质量，；mg物体的重力加速度，m/s 2。惯性力：液体做加速运动时产生的力。1.6 牛顿第一定律（惯性定律）：任何物体都
3、保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。它包含两个重要的物理概念：一是惯性：物体保持原有运动状态不变的特性与其他物体的作用无关的固有属性。二是力的概念。1.7 牛顿第二定律：物体受到外力的作用时，所获得的加速度 a 的大小与外力 F 的大小成正比，与物体的质量 m 成反比，加速度的方向与外力的方向相同。数学表达为：F=ma式中 F作用力，N；m物体的质量，；a物体的加速度，m/s 2。1N=1kgm/s2表示 1kg 质量的物体产生 1m/s2加速度的力。1.8 牛顿第三定律（作用力与反作用力定律）：若物体 A 以力 F1 作用于物体 B，则同时物体 B 必以力 F2
4、作用于物体 A，这两个力的大小相等，方向相反，而且沿同一直线。如果 F1、F 2 的一个力叫作用力，另一个力叫做反作用力。1.9 流体：是液体和气体的总称。1.10 流体的密度：单位体积的流体所具有的质量。用“ ”表示，即：式中 流体的密度， /m3；m流体的质量， ；V流体的容积，m 3。在压力一定时，流体的密度随温度的增加而减小；当温度一定时，流体的密度随压力的增加而增加。1.11 流体的比容：单位质量的工质所占的容积。用“v”表示，单位是Vm3/，即：式中 v流体的比容， m3/；V流体的容积，m 3；m流体的质量， 。1.12 液体静压力：作用在静止液体任意面积上和总压力。液体静压力的
5、两个特性：一是液体静压力总是垂直并指向作用面的；二是液体内任一点的各个方向的液体静压力均相等。1.13 ：液体静力学基本方程式： ghpP0式中 p0作用在液面上的压力，N/m 2；P 液深为 h 处的静压力，N/m 2；流体的密度， /m3；g物体的重力加速度，m/s 2；h 液体的深度，m。上式表明液体的静压力是随深度按直线规律变化的，即点的位置越深，静威力越大。1.14 压力：物体单位面积上所受到的垂直作用力称为压力(压强) ，用符号 P 表示：上式中 P压力，p a；A面积，m 2；F作用在面积且上的垂直作用力，N。1.15 标准大气压：包围在地球外表面的大气层由于自身的重力而形成大F
6、气压力。大气压力值一般和高度、当地温度和湿度有关。物理学规定，45纬度的海平面上，常年大气压力的平均值为 1 标准大气压。气压计显示为760mmHg，它与法定计量单位 Pa 的关系为：1 标准大气压=760mmHg=1.0132510 51.16 工程大气压：工程计算中，以往常用工程大气压表示，换算关系：1 工程大气压= 1kgf/cm2 =735.6=9.81104Pa=1104mmH2O1.17 绝对压力、表压力的关系：容器内介质压力有的高于大气压力，有的低于大气压力。介质压力高于大气压的称正压，低于大气压的称负压。火力发电厂中处于正压下工作的设备有：锅炉汽包、蒸汽管路、给水管路等；处于负
7、压下工作的设备有：负压燃烧炉膛、吸风机前烟道及制粉系统等。压力按压力基准不同分为绝对压力与表压力。绝对压力是指容器内完全没有压力时作为压力起点算起的压力，为容器内实际的压力；表压力是以大气压力为起点算起的压力。表压力有可能高于或低于大气压力。前者数值为正，后者数值为负。负压有时称真空，如凝汽器真空。上述压力关系： 绝对压力=大气压力+ 表压力1.18 真空、真空度：真空：当容器内的压力低于大气压力时，把低于大气压的部分叫真空。真空=大气压力绝对压力用百分数来表示真空值的大小，称为真空度。真空度=100%1.19 流量、平均流速、体积流量、质量流量。大 气 压 力绝 对 压 力大 气 压 力 流
8、量：单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量。其数量用体积表示，叫体积流量，用 qv 表示，单位 m3/s；其数量用质量表示，叫质量流量，用 qm 表示，单位 kg/s。平均流速：流体在流过横断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下，所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称平均流速。记为 c，单位为 m/s。体积流量 Q，等于平均流速 c 与管子横断面积 A 之积。qv cA m3/s质量流量等于流体密度 ，平均流速 c 与管子断面积 A 之连乘积。qm= cA kg/s1.20 雷诺数、层流、紊流。在管道内流动的流体有两种流动状态，即层流和紊流。
9、层流：液体各质点互不掺混的定向分层流动。流体质点只沿管子作轴向运动。紊流：液体的各质点互相掺混的不定向流动。流体质点不仅沿管子作轴向运动，同时作横向流动。当流体在管道内的流速 c 与管道内径 d 的乘积再与流体的运动粘度 v 比的值小于 2320 时，一定是层流流动；而大于 104 时，一定是紊流运动；在2320 与 104 之间时为层流向紊流过渡段，数学表达式为：上式中： Re 称为雷诺数，单位 m/s。1.21 水锤、正水锤、负水锤。液体在压力管道中流动时，由于阀门的突然关闭、开启或水泵突然停止而造成管道中水压力反复急剧的变化并迅速衰减的现象，称为水锤。水水锤产生的内因是液体的惯性和压缩性
10、，外因是外部挠动（如大泵的启停、阀门的开关等） 。vcde在管道上，由于阀门迅速关闭或水泵突然停止而引起水流速度迅速减小、压力急剧升高的现象，称为正水锤。正水锤所产生的压力可达正常工作压力的几十倍至几百倍，以致于管壁产生很大的应力。而压力的反复变化将引起管道和设备的振动，管道的应力交变变化，将造成管道、管件和设备的损坏。水锤的破坏作用在下述的情况下容易发生：水泵的排出管爬升高度较大、管道长、排水压力不大，因而管道强度不高的情况下，当遇到断电，泵突然停止时，容易产生严重水锤。当泵突然停转时，大量的排水管道中的水，因受重力和压力的作用而产生急剧的倒流现象，使泵前的逆止阀瞬间关闭，因而在排出管道中产
11、生过高的压力，严重时就会导致管道爆裂。管道上的阀门，由于迅速开大，流速急剧增大，使管道中压力急剧下降而产生的水锤称为负水锤。负水锤时，管道中的压力降低，也会引起管路和设备振动。应力交递变化，对设备有不利的影响。如压力降得过低，可能使管中产生不利的真空，在外界压力的作用下，会将管道挤扁。为预防水锤的危害，保证设备安全运行，可采取以下措施：延长阀门的开闭时间可能缩短管道长度；在管道上装设安全阀或空气室，以限制压力突然升高或压力降得太低等；避免断电事故的发生等。2. 理解：2.1 理解流体的、流动性、压缩性、膨胀性、粘滞性。液体的流动性：是流体的基本特性，它是在流体自身重力或外力作用下产生的，也是流
12、体容易通过管道输送的原因。流体的压缩性：流体体积的大小随它所受压力的变化而变化。作用在流体上的压力增加，流体体积将缩小。流体的压缩性：流体的体积随温度变化而变化，当温度升高时，体积膨胀。流体的粘滞性：流体运动时，流体间产生内摩擦力的性质。内摩擦力具有阻止运动的性质，是流体运动时产生能量损失的原因。气体的粘滞性系数随温度的升高而升高，液体的粘滞性系数则随温度升高而降低。3. 领会：3.1 各不同压力单位之间的换算：1MPa=103kPa=106Pa=106N/m210kgf/cm 21kgf/cm2=10mh2O=0.1MPa3.2 水蒸汽流经喷管后，压力下降，温度下降，速度增加，焓值减少。3.
13、3 流体在管道中流动产生的阻力损失有沿程阻力损失和局部阻力损失。沿程阻力损失：沿程阻力是流体运动时，由于液体质点与管壁、液体质点之间存在着相对运动而产生摩擦，因而造成能量损失。沿程能头损失计算式如下：式中 沿程阻力系数；L管子长， m；d管子直径，m；c平均流速， m/s；g重力加速度，m/s 2。沿程阻力的影响因素：(1)流体运动状态；R e2320 时，为层流流动；R e2320 时，为紊流流动。(2)管子粗糙度；任何管子，由于材料、加工及腐蚀等因素的影响，管子壁面总是凹凸不平的。管壁的平均突出高度 称为管壁的绝对粗糙度。绝对粗糙度 与管径 d 之比，称为相对粗糙度；管径 d 与绝对粗糙度
14、 之比，称为相对光滑度。显然，相对光滑度越高，管子内壁面越光滑。管内流体作紊流运动时，靠近管壁很薄的一层流体处于层流运动状态。gcdhf2这一层流体，称为层流边界层。如果层流边界层的厚度大于绝对粗糙度 ，则管壁粗糙度不影响流动阻力损失，这种管子称为光滑管；若层流边界层 小于壁面的绝对粗糙度 时，管壁的突出部分伸入到紊流中，流体流过突出部分之后形成旋涡，造成额外的能量损失，所以流动阻力与管子粗糙度有关，这种管子称为粗糙管。层流边界层的厚度 是随流速的增大而变薄。当管子为光滑管时，随流速的提高 变小，使 (俗称石英)和赳 20(俗称刚玉)，这些硬质点不断地对冲击板进行着“显微切削” ，致使冲击板就被不断地磨损损耗了。进口边因受煤粒直接撞击冲刷，首当其冲损坏严重。煤粒冲刷到板面后，就沿板面向出口处滑动，由于气流运动以及煤粒中硬质点的浓度分布和冲击板本身材质等因素会造成局部受磨损严重，
