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1、2 核能系统中的热力过程核能系统中的热力过程2.1 状态参数状态参数 2.2 蒸汽动力循环蒸汽动力循环 2.3 蒸汽再热循环与回热循环蒸汽再热循环与回热循环14:23:18认识水2热力学定律（回顾）热力学定律（回顾）第一定律第一定律自然界中一切物质都具有能量，能量既不能被创造，自然界中一切物质都具有能量，能量既不能被创造， 也不可能被消灭，而只能从一种形式转变为另一种也不可能被消灭，而只能从一种形式转变为另一种 形式，在转换过程中，形式，在转换过程中，能量守恒能量守恒。第二定律第二定律不可能将热从低温物体传至高温物体不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它而不引起其它 变化变化。14:23
2、:18认识水32.1 物性参数物性参数认识水水是生命之源水变化多端水的状态参数压力温度密度/比体积比焓比内能等等14:23:18认识水4水的物性水的物性热力学性质热力学性质温度、压力、比体积、比热容、比焓和比熵温度、压力、比体积、比热容、比焓和比熵输运性质输运性质热导率、动力粘度、运动粘度和表面张力热导率、动力粘度、运动粘度和表面张力1985 IAPS热力学性质国际骨架表热力学性质国际骨架表温度范围为温度范围为273.15K1073.15K压力范围为压力范围为6.1165910-4MPa1000MPa14:23:18比焓5水的比焓和比内能 h=u+pv附录附录3-3 p=15MPa14:23:
3、18比体积6水的比体积附录附录3-4 p=15MPa14:23:18热容7水的定压比热容附录附录3-5p=15MPa14:23:18插值法8骨架表插值法骨架表插值法例例2-2 求求16MPa，310时水的时水的热导率热导率首先要判断所处的状态首先要判断所处的状态计算计算p=16MPa时的饱和温度时的饱和温度根据附录根据附录3-1，采用线性插值，采用线性插值()o s16.0 14.608340.0350.0340.0347.22 C16.537 14.608T=+=14:23:18插值法9骨架表插值法例例2-2 求求16MPa，310时水的热导率时水的热导率附录附录3-7 k103/(W/m)
4、t/ p/MPa20025030035012.5678.0634.0561.681.215.0680.0638.3565.8112.817.5682.3639.1570.5452.520.0683.7640.9575.5465.022.5685.8645.8581.2476.114:23:18插值法10例例2-2 求求16MPa，310时水的热导率时水的热导率需要先计算饱和温度为需要先计算饱和温度为347.23时饱和水的热导率。时饱和水的热导率。附录附录3-1 k/(W/m)33012.8641.56215267.2417.7579.50.1240.4821.2034014.6081.6391
5、5968.2255.7175.40.1230.4601.3535016.5371.741167210.073.7969.40.1210.4341.6136018.6741.894176215.02.0362.10.1180.3972.34()o s16.0 14.6080.4600.4340.4600.441W/m C16.537 14.608k=+=14:23:18插值法11例例2-2 求求16MPa，310时水的热导率时水的热导率300，16MPa时的热导率时的热导率k103/(W/m)()o 30016.0 15.00.56580.57050.56580.5677W/m C17.5 15
6、.0k=+=p/MPa t/20025030035012.5678.0634.0561.681.215.0680.0638.3565.8112.817.5682.3639.1570.5452.520.0683.7640.9575.5465.014:23:18插值法12例例2-2 求求16MPa，310时水的热导率时水的热导率310，16MPa时的热导率时的热导率k103/(W/m)()300s300 s310300 300kkkkt=+200250300347.22 350 12.5678.0634.0561.681.2 15.0680.0638.3565.8112.816.0567.7441
7、.0 17.5682.3639.1570.5452.514:23:18插值法13归纳一下归纳一下 310，16MPa时的热导率时的热导率k103 /(W/m)250300310 35012.5634.0561.681.2 15.0638.3565.8112.8 16.0567.7？248.8 17.5639.1570.5452.5()300s300 s310300 300kkkkt=+340347.22 350460.0441.0434.014:23:18拟合法14拟合法拟合法IF97水物性拟合函数水物性拟合函数The International Association for the Pro
8、perties of Water and SteamRelease on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam14:23:18拟合法15水物性分区计算图水物性分区计算图14:23:18拟合法16IF97水物性拟合函数水物性拟合函数-1区区无量纲的无量纲的 Gibbs 自由能函数自由能函数14:23:18拟合法17IF97水物性拟合函数水物性拟合函数14:23:18拟合法18IF97水物性拟合函数-1区比焓14:23:18方法比较19水的物性计算方法比较插
9、值法插值法计算简单，但不便于计算机程序调用计算简单，但不便于计算机程序调用拟合法拟合法计算复杂，但便于计算机程序调用计算复杂，但便于计算机程序调用14:23:18朗肯循环202.2 蒸汽动力循环朗肯循环朗肯循环朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种循环过程朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种循环过程3-4过程：等熵过程：等熵压缩压缩过程过程4-1过程：定压可逆过程：定压可逆吸热吸热过程过程1-2过程：等熵过程：等熵膨胀膨胀过程过程2-3过程：定压过程：定压冷凝冷凝过程过程14:23:18朗肯循环21p p- -v v图和图和T T- -s s图图pv1234Ts123414:23:18朗肯循环22朗
10、肯循环的效率朗肯循环的效率() () ()4134211p hhhhhh qWWT=14:23:18核电厂的净效率23核电厂的净效率稳压器堆芯主泵给水泵冷凝器发电机汽轮机蒸汽发生器T0T1Whinhoutqm1蒸汽发生器主泵14:23:18核电厂的净效率24核电厂的净效率稳压器堆芯主泵给水泵冷凝器发电机汽轮机蒸汽发生器T0T1Whinhoutqm1蒸汽发生器主泵PWWp=)(inoutm1hhqP=14:23:18课程介绍25例例2-3某压水堆核电厂稳定运行时，额定发电功率为某压水堆核电厂稳定运行时，额定发电功率为 900MWe，循环泵总功率为，循环泵总功率为30MWe，流过堆，流过堆 芯的冷
11、却剂流量为芯的冷却剂流量为15t/s，堆芯入口平均温度，堆芯入口平均温度 为为300，出口平均温度为，出口平均温度为320，冷却剂系，冷却剂系 统压力为统压力为15.5MPa，求该核电厂的热力循环净，求该核电厂的热力循环净 效率。效率。()() ()ppm1outin633900301032.2%15 10 1517.87 1337.8110WWWWPqhh=14:23:18朗肯循环26讨论讨论如何提高朗肯循环的效率？如何提高朗肯循环的效率？() () ()4134211p hhhhhh qWWT=pv1234Ts123414:23:18朗肯循环272.3 蒸汽再热循环与回热循环蒸汽再热循环与
12、回热循环12345汽 轮 机发 电 机冷凝 器水 泵回 热 器ba蒸 汽 发 生 器sT1234 ba() () () () ()1ba24314abhhhhhhhhhh+=+() () ()p1243114TWWhhhhqhh=再热循环再热循环比较比较14:23:18朗肯循环282.3 蒸汽再热循环与回热循环蒸汽再热循环与回热循环() ()() () ()1243151aahhhhhhhh+=() () ()p1243114TWWhhhhqhh=回热循环回热循环12345汽 轮 机发 电 机冷凝 器水 泵6蒸 汽 发 生 器sT1234a 56抽汽a kg(1-a) kg回 热 加 热 器比
13、较比较14:23:18实际核电厂29某实际核电厂的蒸汽循环14:23:18小结30小结小结热力学第一、第二定律热力学第一、第二定律认识水认识水水物性计算水物性计算插值法插值法拟合法拟合法朗肯循环朗肯循环再热循环和回热循环再热循环和回热循环14:23:18课程介绍31习题2.1 用用The International Association for the Properties of Water and Steam拟合函数计算：拟合函数计算：（1）15.5MPa时饱和水的温度和比焓；时饱和水的温度和比焓； （2）15.5MPa下下310 时水的定压比热容和热导率。时水的定压比热容和热导率。参考资料：参考资料：The International Association for the Properties of Water and Steam.pdfThe Thermal Conductivity of Ordinary Water Substance.pdf
