膨胀湿蒸汽两相高速流动PDF电子书下载

第1章 基本概念 1

1.1 平衡状态 1

1.2 相态与两相流 2

1.2.1 物质的相态 2

1.2.2 相图 4

1.2.3 两相流 6

1.3 表面张力 8

1.3.1 气液界面 8

1.3.2 表面张力 9

1.3.3 表面张力数据 10

1.4 曲界面时的相平衡 14

1.5 汽轮机中的湿蒸汽 16

1.5.1 湿蒸汽的来源 16

1.5.2 湿蒸汽的影响 19

1.5.3 湿蒸汽问题的应对措施 24

1.5.4 湿蒸汽汽轮机的参数范围 32

1.6 湿蒸汽两相流的研究简介 34

本章参考文献 37

第2章 湿蒸汽特性 38

2.1 湿蒸汽性质与结构 38

2.1.1 湿蒸汽成分与压力 38

2.1.2 水和水蒸气的物理数据 40

2.1.3 湿蒸汽结构 46

2.1.4 液相的空间分布 52

2.1.5 过饱和（过冷）现象 55

2.2 开尔文公式 59

2.2.1 相平衡与开尔文公式 59

2.2.2 毛细管现象与开尔文公式 59

2.2.3 自由焓与开尔文公式 60

2.2.4 化学势与开尔文公式 63

2.2.5 开尔文公式的数量级 66

2.3 水蒸气－水珠混合物的热力学 67

2.3.1 水珠的临界尺寸 67

2.3.2 气相中的分子团 69

2.4 湿蒸汽的传热传质 72

2.4.1 凝结过程中的两种传质模型 73

2.4.2 水珠内部温度与闪蒸 74

2.4.3 蒸汽和水珠之间的传热系数 75

2.4.4 湿蒸汽内的热滞后效应 76

2.5 水蒸气－水珠混合物的力学 78

2.5.1 水珠阻力与终极沉降速度 78

2.5.2 聚合 80

2.5.3 冲击与反弹 84

2.5.4 沉积 85

2.5.5 水膜的流动与撕裂 93

2.5.6 水滴的变形及破裂 94

2.6 弛复现象 97

2.6.1 简单系统的弛复 98

2.6.2 湿蒸汽的热弛复 99

2.6.3 水珠的惯性弛复 100

2.6.4 弛复时间的典型值 100

2.7 蒸汽热力性质的近似计算 102

2.7.1 过热蒸汽方程组 102

2.7.2 湿蒸汽方程组 103

2.7.3 过饱和蒸汽图表及其应用 104

本章参考文献 109

第3章 流动水蒸气的凝结动力学 111

3.1 过饱和蒸汽产生的条件与过程 111

3.1.1 过饱和蒸汽在p-V-T图上的状态点 111

3.1.2 均质性与相变 112

3.2 喷管中的蒸汽膨胀与凝结 114

3.2.1 从过热区开始的膨胀过程 114

3.2.2 从饱和线或湿蒸汽区开始的膨胀过程 118

3.2.3 过饱和蒸汽在h-s图上的表示方法 119

3.3 蒸汽凝结理论 120

3.3.1 平衡态下的临界水珠数目 120

3.3.2 经典成核率表达式 121

3.3.3 成核率的影响因素 123

3.3.4 成核过程的延续时间 126

3.3.5 经典成核率理论的局限性 127

3.4 水珠生长理论 129

3.4.1 水珠生长率方程 129

3.4.2 水珠生长率的动力表达式 132

3.5 一元凝结流动的理论与实验 135

3.5.1 拉瓦尔喷管的流动特征 135

3.5.2 一元凝结流动的实验装置 137

3.5.3 喷管中的一元凝结流动 139

3.5.4 理论与实验的比较 144

本章参考文献 149

第4章 湿蒸汽流动问题的计算流体动力学分析 154

4.1 湿蒸汽非平衡凝结流动的气动热力学 154

4.1.1 加热对可压缩流动的影响 154

4.1.2 湿蒸汽凝结引起的凝结冲波 156

4.1.3 湿蒸汽流动中的音速 156

4.2 湿蒸汽非平衡凝结流动的数值模型 158

4.2.1 汽相流动控制方程 159

4.2.2 液相状态分布控制方程 161

4.2.3 自发凝结成核及水滴生长模型 163

4.3 缩放喷管中的一元湿蒸汽非平衡凝结流动 164

4.3.1 流动控制方程 164

4.3.2 凝结系数和液滴生长校正系数的确定 164

4.3.3 缩放喷管中的一元凝结流动 168

4.3.4 一元凝结流中超临界加热引起的自激振荡流动 169

4.4 叶栅中的二维湿蒸汽非平衡凝结流动 176

4.5 水滴运动与沉积的统计学基础 182

4.5.1 概述 182

4.5.2 颗粒尺寸的统计平均值 183

4.5.3 数据表达和分布曲线 184

4.6 叶栅通道中水滴的运动与沉积 187

4.6.1 分析水滴运动规律的数值模型与计算方法 187

4.6.2 湿蒸汽透平级前水滴参数的分布 189

4.6.3 叶栅通道中水滴的运动与沉积 195

本章参考文献 203

第5章 汽轮机中的湿汽损失 205

5.1 估算湿汽损失的经验方法——Baumann公式 207

5.2 湿汽损失的定量计算方法 208

5.2.1 水滴运动模型 209

5.2.2 湿汽损失模型 211

5.2.3 湿汽损失的计算流程 213

5.3 湿汽损失的计算实例 215

5.3.1 某火电汽轮机低压缸中的湿汽损失 215

5.3.2 某核电汽轮机低压缸中的湿汽损失 219

5.3.3 湿汽损失定量计算方法的评估 223

5.4 多级湿蒸汽汽轮机减小湿汽损失的一个优化实例 224

5.4.1 优化策略和优化方法 225

5.4.2 以减小湿汽损失为目标的多级透平优化 226

本章参考文献 233

第6章 湿蒸汽的侵蚀与防护 235

6.1 材料侵蚀与防护 235

6.1.1 侵蚀过程与机理 235

6.1.2 动叶的水蚀 238

6.1.3 水蚀特性 243

6.1.4 叶片水蚀准则 245

6.1.5 侵蚀－腐蚀的估算 252

6.1.6 侵蚀的防护 257

6.2 叶片表面抗蚀技术 258

6.2.1 表面硬化 259

6.2.2 镶嵌焊司太立合金护条 261

6.2.3 高性能抗侵蚀材料 261

本章参考文献 262

第7章 汽轮机的除湿技术 264

7.1 内部除湿技术 264

7.1.1 疏水槽 264

7.1.2 空心静叶缝隙抽吸 276

7.1.3 空心静叶蒸汽加热 293

7.1.4 空心静叶缝隙吹扫 299

7.1.5 动叶除湿 304

7.1.6 除湿级 305

7.1.7 蜂窝汽封除湿 310

7.1.8 加大静动叶栅的轴向距离 311

7.1.9 级间除湿再热器 313

7.1.10 其他除湿方法的考虑 316

7.2 外部除湿技术 320

7.2.1 水分离器的工作原理 322

7.2.2 汽水分离再热器 332

7.2.3 弯管式汽水分离器 341

本章参考文献 346

第8章 高速湿蒸汽流的测量技术 349

8.1 压力测量 349

8.1.1 充水管线 349

8.1.2 连续清除的空气管线 350

8.1.3 间歇清除的空气管线 351

8.1.4 系统对压力波动的响应 353

8.1.5 透平中的压力测量 354

8.2 湿度测量 356

8.2.1 二次水滴测量方法 358

8.2.2 蒸汽湿度的光学法测量 362

8.2.3 蒸汽湿度的热力学测量方法 379

8.2.4 蒸汽湿度的其他测量方法 389

本章参考文献 394