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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