熱能與動力機械基礎復習題

1、熱能與動力機械基礎循環(huán)經(jīng)濟 是由“資源 產品 再生資源”所構成的物質反復流動的經(jīng)濟發(fā)展模式。 它要求在經(jīng)濟活動中以“ 3 R原則”作為行為準則：（1）減量化 （Reduce）原則。用較少的原料和能源投入來達到既定的生產或消費的 目的。（2）再使用（ Reuse）原則。產品和包裝容器能以初始的形式被反復使用。（3）再循環(huán) （Recycle）原則。生產出來的物品在完成其使用功能后能重新變成可以 利用的資源，而不是不可恢復的垃圾。循環(huán)經(jīng)濟的特征 低開采、高利用、低排放，它是一種與環(huán)境和諧相處的經(jīng)濟發(fā) 展模式。通過循環(huán)經(jīng)濟，使資源的使用減量化、產品能反復使用和廢棄物資源化， 從而實現(xiàn)“最佳生產、最適消

2、費、最少廢棄” 。1單位 GDP（國內生產總值）能耗 是指某一年或某一個時期，實現(xiàn)單位國民經(jīng)濟產值所平均消耗的能源數(shù)量。單位 GDP 能耗即單位產值能耗，屬于宏觀經(jīng)濟領域的指標，其表達式為 rE/M式中， E能源消耗量 （指標準煤 ）； M 同期國民經(jīng)濟生產總值。 單位為噸標準煤 / 萬元 。2單位產品能耗 是指每單位產品產量所消耗的能量，屬于微觀經(jīng)濟領域的指標。它又分為單耗和綜 合能耗兩種，可用一個式子來表達C Ep/A式中， A 為產品產量； Ep 為產品能耗。當 Ep 是指某種能的消耗量時， C 為單耗，如生產 1kWh 電的煤耗； 如果 Ep是指生某種產品過程中所消耗的各種一次能源、二

3、次能源的總消耗量，則C 為綜合能耗。3能源利用效率 它為被有效利用的能量 （或獲得的能量 ）與消耗的能量 （或投入的能量 ）之比。它被 用來考察用能的完善程度，其定義式為 Ee/Ec 為能源利用效率； Ee有效利用的能量； Ec消耗的能量。（火用 ）效率我們可以廣義地定義 （火用 ）損失。對于某一個系統(tǒng)或設備，投入或耗費的（火用）Exi與被利用或收益的 （火用）Exg之差，即為該系統(tǒng)或設備的 （火用）損失 ExL，可表示為 ExL= Exi Exg而被有效利用（或收益）的 （火用 ）與投入（或耗費）的 （火用）之比，則為該系統(tǒng)或設備的 （火用）效率 ex， 也稱為有效能效率環(huán)境污染的防治1）改

4、善動力機械和熱能利用的各種設備的結構，并研制新型高效裝置。2）采用高效、低污染的新型動力循環(huán)。如煤氣化燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)。3）采用代用燃料與代用工質，并禁用某些工質。如以天然氣代替煤氣。4）開發(fā)利用新能源和可再生能源。如太陽能、風能、生物質能等。5）研制性能優(yōu)良的技術部件。如新型的燃燒器、高效的脫硫除塵器。如插圖16為一種聯(lián)合的脫硫脫硝工藝。6）建立“噪聲綜合控制區(qū)”和進行“環(huán)境噪聲達標區(qū)”的建設。7）綜合治理環(huán)境。合理排放和處理廢氣、廢水、廢液、廢料。8）從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標出發(fā)， 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟， 推行環(huán)境無害化技術和清潔生產。 鍋爐的基本構造鍋爐本體爐膛、燃燒設備、鍋筒、水冷壁、過熱器、

5、省煤器、空氣預熱器和 爐墻構架。輔助設備燃料供給、煤粉制備、送引風、水處理及給水、除塵除灰和自動 控制等裝置。（1）收到基。 以收到狀態(tài)的燃料為基準計算燃料中全部成分的組合稱為收到基。以下角標 ar 表示。（2-1） 閃點及燃點燃油的閃點當油氣和空氣的混合物與明火接觸而發(fā)生短促閃光時的油溫。 燃點油面上的油氣和空氣的混合物遇到明 火能著火燃燒并持續(xù) 5 s以上的 最低油溫。熱平衡基本原理所謂鍋爐熱平衡是指鍋爐的輸入熱量與輸出熱量（包括有效利用熱和各項熱損失 ）之間的平衡。圖 2-6 為鍋爐熱平衡示意圖根據(jù)圖 2-6 可以寫出如下熱平衡方程式：Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6正平衡效率

6、根據(jù)鍋爐有效利用熱占輸入鍋爐熱量的百分數(shù)來表示，即Q1 100%Qr反平衡效率 把輸入鍋爐的熱量可作為百分之一百， 然后扣除鍋爐的各 項熱損失，即f 100 （q1 q2 q3 q4 q5 q6）（%）火床燃燒設備 火床燃燒是指燃料主要在火床 （又稱爐排 ）上完成燃燒全 過程的一種燃燒方式。特點是燃料按一定厚度均勻地鋪在爐排面上燃燒。火爐的種類有：固定爐排爐、鏈條爐排爐、拋煤機翻轉爐排爐、拋煤 機倒轉鏈條爐、振動爐排爐等，爐膛容積熱負荷 單位容積和單位時間內燃料燃燒的放熱即 qVnet,v,arV表 2-9（ 略） 為火床爐爐排面積熱負荷與爐膛容積熱負荷 的推薦值火室燃燒是指燃料在爐膛空間中以

7、懸浮狀態(tài)完成燃燒全過程的一種燃燒方式。它可以燃用固體、液體及氣體燃料燃用固體燃料的火室爐通常稱為煤粉爐， 煤粉爐燃燒的煤粉必須很細， 粒徑一般在以下，以有利于燃燒。火室燃燒是指燃料在爐膛空間中以懸浮狀態(tài)完成燃燒全過程的一種燃 燒方式。它可以燃用固體、液體及氣體燃料。燃用固體燃料的火室爐通常稱為煤粉爐， 煤粉爐燃燒的煤粉必須很細， 粒徑一般在以下，以有利于燃燒。汽蒸汽參數(shù)型輪機類型表示方法號示例凝主蒸汽壓N汽式力/ 主蒸汽溫度50-8.28/中主蒸汽壓535間再熱式力/主蒸汽溫度 /中N一間再熱溫度600-16.7次調節(jié)抽氣主蒸汽壓/537/537式力/ 調節(jié)抽氣壓力C二主蒸汽壓50-8.82/

8、次調節(jié)抽氣力 / 高壓抽氣壓力 /0.118式低壓抽氣壓力C背主蒸汽壓C12-壓式力/ 背壓3抽主蒸汽壓.43/0.98氣背壓式力/抽氣壓力 / 背壓/0.118B50-8.82/0.98B25-C8.82/1.478/0.491. 汽輪機的級內損失 計算級的損失需要根據(jù)其實際情況而定。（1）葉高損失葉高損失 用半經(jīng)驗公式計算（3-44）（2）扇形損失扇形損失的計算公式如下（3-45）（ 3）葉輪摩擦損失摩擦耗功的經(jīng)驗（ 4）部分進汽損失 （5）漏汽損失 （6）濕汽損失 回熱循環(huán)公式吸收熱量： q1 h1 h7錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。-1)公式( 錯誤 !公式(錯誤!放出熱量： q2

9、 (1 )(h2 h3) 文檔中沒有指定樣式的文字。 -2)功量： ws h1 h6 1h6 h2文檔中沒有指定樣式的文字。 -3)q1h1 h7文檔中沒有指定樣式的文字。-4)能量平衡方程： h7 h6(1 )h3文檔中沒有指定樣式的文字。-5)熱效率：ws h1 h6 1h6 h2h7 h3 抽汽量：h6 h3公式( 錯誤 !公式(錯誤!公式( 錯誤 !公式( 錯誤 !公式( 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -6) 功率： P m工質 ws 文檔中沒有指定樣式的文字。 -7) 耗熱量： Q1 m工 質q1 文檔中沒有指定樣式的文字。 -8) 排熱量： Q2 m工 質q2 再熱循環(huán)吸收熱

10、量： q1h1 h 3 h1 h 6式 （錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -9） 放出熱量： q2 h2 h3式 （錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -10） 功量：公式 （錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -11）ws h1 h6 h1 h2熱效率：ws h1 h6 h1 h2 q1 h1 h3 h1 h6式 （錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -12）功率： P m工質 ws式（ 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -13） 耗熱量公式 （ 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -14）排熱量公式 （ 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 -15）Q1 m工 質q1Q2 m工 質q2

11、采用再熱循環(huán)可以提高平均吸熱溫度，因此可以提高循環(huán)熱效率。熱電聯(lián)產循環(huán)熱電聯(lián)產既供熱又供電，常用兩個指標來確定其經(jīng)濟性：1）熱電廠的燃料利用系數(shù)某廠的熱電站功率 12，使用背壓式汽輪機， 13.5MPa，t 1435， 20.8 a，排汽全部用于供熱。假設煤的發(fā)熱值為20000KJ/kg ，計算電廠的循環(huán)熱效率及耗煤量。設鍋爐效率為 85。如果熱電分開生產，電能由 2=7kPa 的凝汽式汽 輪機生產，熱能（ 0.8MPa 的 230的蒸汽）由單獨的鍋爐供應，其他條件同上，試 比較其耗煤量。設鍋爐效率同上。燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)注蒸汽燃氣輪機循環(huán)輕水堆是指用加壓的普通純凈水慢化和冷卻的反應堆。 如果不

12、允許水 在堆內沸騰，則稱壓水堆；如果允許水在堆內沸騰，則稱沸水堆。輕水堆 是目前最主要的堆型。重水堆是指用重水慢化的反應堆。 氣冷堆是指用石墨慢化，二氧化碳或氦氣冷卻的反應堆。世界上核電站以壓水堆為主。我國都是壓水堆核電站。其原因如下： 壓水堆的投資低。壓水堆技術上最成熟。壓水堆安全。我國已初步具備建設壓水堆的工業(yè)技術基礎。核聚變 快中子反應堆 發(fā)電能力為 100萬千瓦的輕水堆， 每天使用約 3公斤鈾-235 。雖然用量不 多，但是由于天然鈾儲量有限現(xiàn)探明約可使用 1000年，其中鈾-235 約只 占07，而 993是鈾-238 。鈾-235和鈾-238 都是鈾的同位素，它 們的原子核都會裂變

13、，但鈾 -235 有其獨特的裂變方式，當中子撞擊其原 子核時，原子核會分裂成重量幾乎相等的兩部分，而鈾 -238 卻不具備上 述裂變方式，所以不能用作輕水堆的燃料。 因此，當今核電站的核燃料中， 鈾-235 如同優(yōu)質煤 ，而鈾 -238 卻像煤矸石 ，只能作為核廢料堆積在 那里，成為污染環(huán)境的 公害。為了解決上述問題， 使鈾資源得到充分利用， 科學家正在開發(fā)研究、 設 計另一種形式的反應堆 - 快中子反應堆， 簡稱快堆 ?？於巡挥免?-235， 而用钚 -239 作燃料，不過在堆心燃料钚 -239 的外圍再生區(qū)里放置鈾 -238。 钚 -239 產生裂變反應時放出來的快中子，被裝在外圍再生區(qū)的

14、鈾 -238 吸 收，鈾-238 就會很快變成钚 -239 。這樣，钚 -239 裂變，在產生能量的同 時，又不斷地將鈾 -238 變成可用燃料钚 -239 ，而且再生速度高于消耗速 度，核燃料越燒越多，快速增殖，所以這種反應堆又稱 快速增殖堆 。據(jù) 計算，如快中子反應堆推廣應用， 將使鈾資源的利用率提高 50-60 倍，大 量鈾 -238 堆積浪費、污染環(huán)境問題將能得到解決。 安全性核電站是安全的，因為 第一，核反應堆大多采用低濃度裂變物質作燃料， 不具備發(fā)生核爆炸 的條件。第二，核反應堆內有安全控制手段。 第三，反應堆有自穩(wěn)定的特性。核反應堆也會產生一些廢氣、 廢液和廢物。 但于燃煤電站相

15、比， 核電 站可稱為清潔的能源。1、柴油機YZ6102Q六缸直列、四沖程、缸徑 102mm、水冷、汽車用 （YZ為揚州柴油機廠代號）；10V120FQ 10 缸 V型氣缸排列、四沖程、缸徑 120mm、風冷、 汽車用；12VE230ZCZ 12 缸、V型、二沖程、缸徑 230mm、水冷、增 壓、船用主機、左機基本型。2、汽油機 1E65F 單缸、二沖程、缸徑 65mm、風冷、通用型； EQ6100-1六缸、直列、四沖程、缸徑 100mm、水冷，區(qū) 分符號 1 表示第一種變型產品（ EQ為第二汽車制造廠代號）； BJ492QA四缸、直列、四沖程、缸徑 92mm、水冷、汽車 用，區(qū)分符號 A 表示

16、變型產品（ BJ為北京汽車制造廠代號）。1、上止點、下止點及活塞行程活塞頂端離曲軸旋轉中心最遠處， 稱為上止點。 活塞頂端離曲軸 中心最近處，稱為下止點。上、下止點間的距離 S 稱為活塞行程。連桿軸 頸中心到曲軸軸頸中心的距離 R 為曲柄半徑。對氣缸中心線通過曲軸中心 線的內燃機，其活塞行程等于曲柄半徑的兩倍，即 S=2R。2、氣缸工作容積 上、下止點所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積， 用 表示。 式中 D氣缸直徑（ mm）；S活塞行程（ mm）。3、內燃機排量內燃機所有氣缸工作容積的總和稱為內燃機排量，用 表示。 式中 i 氣缸數(shù)；氣缸工作容積（ L）。內燃機排量表示內燃機的作功能力， 在內

17、燃機其他參數(shù)相同的前 提下，內燃機排量越大內燃機所發(fā)出的功率就越大。4、燃燒室容積活塞位于上止點時的氣缸容積稱為燃燒室容積，也稱壓縮容積。 用 Vc 表示。5、氣缸總容積氣缸工作容積與燃燒室容積之和稱為氣缸總容積，用 Va 表示。Va = Vs + Vc6、壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比，用 表示。 四沖程汽油機與四沖程柴油機的共同點是：1）每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行 程，每個行程各占 180曲軸轉角， 即曲軸每旋轉兩周完成一個工作循環(huán)。2）四個活塞行程中， 只有一個作功行程， 其余三個是耗功行程。 顯然，在作功行程曲軸旋轉的角速度要比其它三個行程時大得多

18、， 即在一 個工作循環(huán)內曲軸的角速度是不均勻的。為了改善曲軸旋轉的不均勻性， 可在曲軸上安裝轉動慣量較大的飛輪或采用多缸內燃機并使其按一定的 工作順利依次進行工作。兩者不同之處是：1）汽油機的可燃混合氣在缸外部開始形成并延續(xù)到進氣和壓縮 行程終了，時間較長。 柴油機的可燃混合氣在氣缸內部形成， 從壓縮行程 接近終了時開始，并占小部分作功行程，時間很短。2）汽油機的可燃混合氣用電火花點燃，柴油機則是自燃。所以 又稱汽油機為點燃式內燃機，稱柴油機為壓燃式內燃機。 內燃機的構造和組成， 隨發(fā)動機的用途、 生產廠家和生產年代的不同而千 差萬別。但就其總體結構而言，卻都是由機體組、曲柄連桿機構、配氣機

19、構、進排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)和有害排放 物控制裝置組成。如果是汽油機，還包括點火系統(tǒng)。若為增壓發(fā)動機，還 應有增壓系統(tǒng)。1發(fā)生器 2冷凝器 3節(jié)流閥 4 蒸發(fā)器 5吸收器 6泵 吸收式制冷系統(tǒng)組成示意圖1 冷凝器2 發(fā)生器3 蒸發(fā)器4 冷劑泵5 吸收器6 溶液泵7 引射器8 換熱器圖 6-25 單效雙筒式溴化鋰吸收式制冷機的工作原理圖. 地源熱泵系統(tǒng)應用的優(yōu)勢（1）較低的能量消耗。地源熱泵比空氣源熱泵節(jié)省能源40以上，比電采暖節(jié)省能源 70以上。（2）免費或低費用的提供生活熱水。 在夏季可以免費提供熱水， 在冬季獲得熱水的 費用可節(jié)省一半。（3）改善了建筑外觀。因為通

20、常沒有室外壓縮機或冷卻水塔。（4）較低的環(huán)境影響。 比燃煤鍋爐與電驅動地源熱泵所排放的CO2 量，可減少 30。（5）較低的維護費用。平均維護費用約為傳統(tǒng)系統(tǒng)的三分之一。（6）運行靈活、經(jīng)久耐用。地源熱泵本身通常壽命在20 年以上。（7）全年滿足溫、濕度要求。因機組可自主決定供熱、制冷空調的時間。（8）分區(qū)供熱和制冷。（9）設計特性明顯。 影響地源熱泵系統(tǒng)有效使用的最大障礙是不適當?shù)脑O計和安裝。（一）太陽能的特點 1數(shù)量巨大但卻非常分散2時間長久但卻不連續(xù)不穩(wěn)定3清潔安全、免費使用但初投資高（二）太陽能利用的方式1太陽能轉換為熱能2太陽能轉換為電能3太陽能轉換為化學能5.風速頻率與風玫瑰圖風速

21、頻率是指某地一年 （或一個月） 之內具有相同風速的總時數(shù)的百分比。 用各方 向上平均風速頻率和平均風速立方值的乘積，繪制成風玫瑰圖，可顯示風能資源情 況及能量集中的方向，如圖 715 所示。1潮汐能利用海水潮汐是一種自然現(xiàn)象。 它是在月球和太陽引潮力作用下所發(fā)生的海水周期性漲、 落運動。一般情況下，每晝夜有兩次漲落，一次在白天，一次在晚上，人們把白天 的海水漲落稱“潮” ，晚上的海水漲落稱“汐” ，合起來稱為“潮汐” 。 潮汐能主要源于地球與月球、太陽之間的相互作用，不像其他海洋能主要來源于太 陽能，而且其開發(fā)技術相對比較成熟。所謂潮汐能就是指海水在漲落潮運動中包含 著的大量的動能和勢能的總和。2氫的制備 為了實現(xiàn)氫能的大規(guī)模應用，最關鍵的是要找到一種廉價低能耗的制氫方法。 制備氫的基本方法：（1）甲烷等與水蒸汽反應制氫（2）電解水制氫 水電解過程就是使直流電通過導電水溶液 （通常加 H2SO4或 KOH）使水分解成 H2和 O2, 電解的反應式為為了提高制氫效率，水的電解通常在3.05.0MPa 的壓力下進行。近年來，采用煤輔助水電解的方法