《汽機培訓內(nèi)容》word版

1、.汽機專業(yè)基礎(chǔ)知識第一章 熱力學基礎(chǔ)熱力參數(shù)的名稱、計量單位熱力學第一、第二定律什么是壓力？什么是表壓力?什么是絕對壓力?壓力：物體單位面積是上受到的垂直作用力稱為壓力(壓強)表壓力：用壓力表測量壓力所得的數(shù)值,是高于大氣壓力的數(shù)值,即表壓力.它指的是在大氣壓力的基礎(chǔ)上測得的壓力值。絕對壓力：將大氣壓力計算在內(nèi)的數(shù)值才是壓力的真正數(shù)值,工程上稱這個壓力為絕對壓力。表壓力和絕對壓力的關(guān)系如下: P表 = P絕 - B 或 P絕 = P表 + B式中 P表-工質(zhì)的表壓力 P絕-工質(zhì)的絕對壓力 B-當時當?shù)氐拇髿鈮毫?近似等于1工程大氣壓). 大氣壓及標準大氣壓 包圍在地球外表面的大氣層，由于它的重

2、力而形成的作用力即為大氣壓力。大氣壓力一般和高度，當?shù)販囟群蜐穸扔嘘P(guān)。標準大氣壓：物理學規(guī)定，450緯度的海平面上，常年的大氣壓力平均值為1個標準大氣壓。氣壓計顯示為760mmHg壓力常用單位的換算： 1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa工程大氣壓：1工程大氣壓=1kg.f/cm 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa 8.83MPa=90at ，3.33MPa=35at什么是真空?什么是真空度? 當密閉容器中的壓力低于大氣壓力時,稱低于大氣壓力的部分為

3、真空.用百分數(shù)表示的真空,叫真空度.即:用測得的真空數(shù)值除以當?shù)卮髿鈮毫Φ臄?shù)值再化為百分數(shù). 用公式表示: h真空 真空度 = -100% h大氣溫度和比容溫度是確定一個系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量，是物體冷熱程度的標志，它與物體內(nèi)部大量分子的不規(guī)則熱運動有關(guān)，溫度越高，分子運動越劇烈。攝氏溫標和熱力學溫標 T=273.15+t比容v 單位質(zhì)量工質(zhì)所占的容積密度r ：單位容積內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量 能、內(nèi)能能：任何物體只要具有做工的能力，我們就說這個物體具有能。能的形式很多，（動能、位能、內(nèi)能等）動能：物體因為運動而具有的做功能力 E=0.5mv2熱能：物體內(nèi)部由于熱運動而具有的能力稱為內(nèi)動能，

4、有叫熱能，它與溫度有關(guān)。位能：物體由于具有一定高度所具有的能成為重力位能或勢能。內(nèi)能：指儲存于物體內(nèi)部的能量。內(nèi)能有時又稱為內(nèi)熱能，它包括內(nèi)動能和內(nèi)位能。什么是焓?什么是比焓? 焓是汽體的一個重要的狀態(tài)參數(shù).焓的物理意義為:在某一狀態(tài)下汽體所具有的總能量,它等于內(nèi)能和壓力勢能之和.（工質(zhì)在流動時傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量）即 +比焓：單位質(zhì)量的工質(zhì)所具有的焓（kj/kg）焓降（比焓降）蒸汽機、汽輪機的對外作功都是通過工質(zhì)的焓降得到的什么是熵?什么是比熵?熵：熵是熱力學中的一個導出參數(shù).熵的微小變化起著有無傳熱的標志作用.熵的引入可以方便地反映出熱力過程熱量的轉(zhuǎn)換及循 環(huán)的熱效率.

5、熵在數(shù)值上等于溫度除熱量所得的商。（在沒用摩擦的平衡過程中，單位質(zhì)量的工質(zhì)吸收的熱量與工質(zhì)吸熱時的絕對溫度的比值叫做熵的增加量）比熵：單位質(zhì)量的工質(zhì)所具有的熵dsdq/（*）向工質(zhì)傳入熱量，熱量取正號，工質(zhì)向外界放熱，則取負號，由于絕對溫度總為正，于是熵增的正負就可判別此熱力過程是放熱還是吸熱。熵也是一個狀態(tài)參數(shù)，它是衡量熱力體系不能利用的熱能指標，熵增大，表示氣體的做工能力減弱。示功圖與示熱圖狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)：某一瞬間熱力系所呈現(xiàn)的宏觀狀況狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系狀態(tài)的物理量，狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定，反之亦然。狀態(tài)參數(shù)的變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。電廠常用狀態(tài)參數(shù)：壓力、溫度、比容、

6、焓、熵、內(nèi)能?；緺顟B(tài)參數(shù)：壓力、溫度、比容工質(zhì)、熱力循環(huán)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的媒介物質(zhì)叫工質(zhì)為使熱機能連續(xù)工作，要求工質(zhì)必須能連續(xù)不斷流過熱機，所以工質(zhì)必須有良好的流動性，工質(zhì)是在熱機中膨脹中做功的，所以工質(zhì)必須有良好的膨脹性，另外工質(zhì)必須有無毒、價廉、易得無腐蝕的優(yōu)點，所以火電廠常用水蒸汽作為工質(zhì)。熱力系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化回到初態(tài)，這一系列變化過程稱為熱力循環(huán)理想氣體和理想氣體的熱力性質(zhì)理想氣體定義：忽略氣體分子間相互作用力和分子本身體積影響,僅具有彈性質(zhì)點的氣體，注意：當實際氣體p0 v的極限狀態(tài)時，氣體為理想氣體。當實際氣體 p 很小, V 很大, T不太低時, 即處于遠離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時

7、, 可視為理想氣體。 實際氣體：火力發(fā)電的水和水蒸氣、制冷空調(diào)中制冷工質(zhì)等理想氣體：空氣、煙氣、燃氣氣體的比容 與壓力、溫度有什么關(guān)系? 氣體的比容與壓力、溫度有密切的關(guān)系,當溫度不變,壓力提高時,氣體的比容 縮??；如果壓力保持不變,只提高溫度,則氣體的體積膨脹,比容增大.它們之間的關(guān)系式為: Pv = RT式中 P - 壓力； v- 比容； T - 絕對溫度； R - 氣體常數(shù).2-2 理想氣體的比熱 23 混合氣體的性質(zhì)熱力學第一、第二定律熱力學第一定律：即能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，它可以表述為熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣ΓC械能），功也可以變熱，一定數(shù)量的熱消失，必產(chǎn)生一定數(shù)量的功，反之，一定數(shù)量的功消失，

8、必產(chǎn)生與之對應的一定數(shù)量的熱。熱力學第二定律：說明的熱功轉(zhuǎn)換的方向、條件、深度問題。說法一：不可能制造成只從一個熱源取得熱量，使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而不引起其他變化的發(fā)動機。說法二：單一熱源的熱機是不存在的。 熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣κ欠亲园l(fā)的，實現(xiàn)這種過程需要一定的補充條件。熱機工作時不僅需要供吸熱用的熱源還要有供放熱用的冷源。熱機的效率永遠小于100%水蒸汽的形成過程及流動規(guī)律水蒸汽在定壓下的形成過程水蒸汽表和焓熵圖水蒸汽的熱力過程水蒸汽的形成過程水蒸汽的形成過程：未飽和水、飽和水、未飽和蒸汽（濕蒸汽）、干飽和蒸汽、過熱蒸汽蒸汽干度：千克濕蒸汽中飽和蒸汽所占總重量的百分比叫干度，用符號x表示；千克濕蒸汽中含

9、有飽和水的重量百分比叫做濕度。 過熱蒸汽：在同一壓力下,對飽和蒸汽再加熱,則蒸汽溫度開始上升,超過飽和溫度,這時的蒸汽就叫過熱蒸汽.過熱度 ：過熱蒸汽的溫度與飽和蒸汽的溫度之差叫蒸汽的過熱度.過熱度越大,則表示蒸汽所儲存的熱能越多,對外做功的能力越強.過熱熱臨界壓力；隨著壓力的增高，飽和水線和干飽和蒸汽線逐漸接近，當壓力增加到某一數(shù)值時，二線相交，相交點即為臨界點，臨界點的狀態(tài)參數(shù)為臨界參數(shù)，對水蒸汽來說，臨界壓力.a，溫度為t=374.15，比容為v=0.003147m3/kj為什么飽和蒸汽的溫度隨壓力的升高而升高是否存在400 的液態(tài)水？什么是汽化、凝結(jié)、汽化潛熱?什么是汽化現(xiàn)象?什么是凝

10、結(jié)現(xiàn)象？答： 物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)的過程叫汽化。汽化方式有兩種:蒸發(fā)；沸騰。物質(zhì)從汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的現(xiàn)象叫凝結(jié)。在一定的壓力下,液態(tài)的沸點也就是蒸汽的凝結(jié)溫度.凝結(jié)與汽化是兩個相反的熱力過程。蒸發(fā)：液體表面在任何溫度下進行的比較緩慢的汽化現(xiàn)象叫蒸發(fā)。沸騰：液體內(nèi)部和表面同時進行的餓劇烈的汽化現(xiàn)象叫沸騰。什么是液體的汽化潛熱?答：在定壓下把1千克的飽和水加熱成1千克干飽和蒸汽所需要的熱量,叫做該液體的汽化潛熱.什么是凝結(jié)熱? 答： 在定壓下,1千克蒸汽完全凝結(jié)成同溫度的水所放出的熱量叫做凝結(jié)熱. 汽化熱與凝結(jié)熱有什么關(guān)系? 答： 在一定的壓力和溫度下,液體的汽化熱與相同壓力、溫度下的凝結(jié)熱相等,即在溫

11、度相等、壓力相同的情況下,1千克飽和蒸汽凝結(jié)時放出的熱量等于1千克飽和水汽化時所吸收的熱量.水蒸汽表和焓熵圖水蒸汽表主要有飽和水蒸汽表、水和過熱蒸汽表，用于查找不同壓力溫度下的水和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的焓熵圖 定壓線群、定溫線群、定干度線群（是濕蒸汽區(qū)間的特有線群）、定容線群水蒸氣的熱力過程定壓過程：在整個過程中工質(zhì)壓力均不發(fā)生變化（省煤器、空預器、凝汽器）絕熱過程：在過程進行的每一瞬間工質(zhì)和外界都無熱量交換的過程，在理想的狀況下，不考慮能量損失時的絕熱過程的熵增等于零。蒸汽在汽輪機中流過，由于流速很快，來不及和汽缸進行熱交換，所以近似可以看作理想的絕熱過程。蒸汽絕熱膨脹時焓降低，一般情況下，

12、絕熱膨脹還會使?jié)裾羝母啥冉档屠渺熟貓D計算循環(huán)效率例：一臺汽輪機初參數(shù)p0=10MP ,t0=500,凝汽器背壓p1=0.005MP ，給水回熱溫度t2=180,求該機的循環(huán)效率t=?解：查表得下列值：i0=3372kJ/kg i1=2026kJ/kg(理想排汽焓)i21804.1868=753.6kJ/kg汽輪機的循環(huán)效率為t=（i0- i1）/（i0- i2）100=（3372-2026）/（3372-753.6）100=51.4答：該機的循環(huán)效率為51.4。問題：為什么（以#3機為例）在低抽壓力不變的情況下，負荷降低，抽汽溫度升高？問題：隨著機組功率的增大，進汽參數(shù)的提高為什么要采用中

13、間再熱？蒸汽的節(jié)流及其應用工質(zhì)在管道內(nèi)流動時由于通道截面突然縮小，使工質(zhì)壓力降低，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流。因為在縮口處存在摩擦，使部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢幔哉羝?jié)流時其狀態(tài)參數(shù)均發(fā)生變化。蒸汽在經(jīng)過節(jié)流孔時，工質(zhì)不與外界發(fā)生熱交換，同時也不做工，位能差可以不考慮，所以穩(wěn)定流動方程為 h1+（c1）2 h+（c）2由于節(jié)流前后的兩個截面處流速變化不大，加上流體的動能和焓值相比小很多，動能差可以忽略不計，所以可以寫成h1h2即在絕熱節(jié)流前后的焓值相等。這是節(jié)流過程的特性，但絕不能將所有的節(jié)流過程都理解為等焓過程蒸汽經(jīng)過絕熱節(jié)流后，各參數(shù)變化為：壓力降低，比容增加，熵增加，焓不變，溫度降低。蒸汽的總能量不

14、變，但蒸汽的品質(zhì)發(fā)生了變化，蒸汽的做功能力降低了。節(jié)流過程在工程上的應用：利用節(jié)流減少汽輪機汽封系統(tǒng)中的蒸汽泄漏量，利用節(jié)流測定流量，利用節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機功率。第三章 幾種典型的熱力循環(huán)熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一狀態(tài)點開始，經(jīng)過一系列狀態(tài)變化有回到原來這一狀態(tài)點的封閉變化過程叫做熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。什么是循環(huán)熱效率?它說明了什么?工質(zhì)每完成一個熱力循環(huán)所做的有功和工質(zhì)在每個熱循環(huán)過程中從熱源吸收的熱量的比值叫做循環(huán)熱效率. 循環(huán)熱效率說明了循環(huán)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭?效率越高,說明工質(zhì)從熱源吸收的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ谋壤礁?；反?效率越小,說明轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃吭缴?。熱力循環(huán)正循環(huán)熱力循環(huán)的評價指標卡諾

15、循環(huán)是由哪些過程組成的?它在 T-S 圖上如何表示？卡諾循環(huán)是由兩個可逆的定溫過程和兩個可逆和絕熱過程組成的.它在 T- S 圖上所示. 1-2 過程是可逆的等溫吸熱過程； 2-3 過程是可逆的絕熱膨脹過程； 3-4 為可逆的等溫放熱過程； 4-1 為可逆的絕熱壓縮過程.卡諾循環(huán)的熱效率怎樣計算? 卡諾循環(huán)熱效率用卡表示. q1- q2 T1(S2- S1) - T2(S2- S1) 卡 = - = - q1 T1(S2 - S1) T1- T2 = - = 1 - - T1 T1式中 卡 - 卡諾循環(huán)熱效率； q1 - 工質(zhì)由高溫熱源吸收的熱量, 焦耳/千克 ； q2 - 工質(zhì)向低溫熱源放出

16、的熱量, 焦耳/千克 ； T1 - 高溫熱源的絕對溫度, K ； T2 - 低溫熱源的絕對溫度, K ； 在相同的溫度范圍內(nèi),卡諾循環(huán)的熱效率最高,但總是小于1.朗肯循環(huán)是通過哪些設備實現(xiàn)的?各熱力設備在熱力循環(huán)中起什么作用? 朗肯循環(huán)是火力發(fā)電廠的基本熱力循環(huán),它是通過蒸汽鍋爐、汽輪機、凝汽器和給水泵這四個主要熱力設備實現(xiàn)的. 各熱力設備所起的作用如下: (1) 鍋爐的作用: 鍋爐包括省煤器、爐膛水冷壁和過熱器,它將給水定壓加熱,最終產(chǎn)生過熱蒸汽,即主蒸汽,然后通過主蒸汽管路送入汽輪機； (2) 汽輪機的作用: 蒸汽進入汽輪機進行絕熱膨脹做功,將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,做完功的排汽排入凝汽器； (

17、3) 凝汽器的作用:將汽輪機的排汽加以冷卻,使其在定壓下凝結(jié)成飽合水,其壓力等于汽輪機排汽壓力 (4) 給水泵將凝結(jié)水進行絕熱壓縮,升高壓力送回鍋爐,送入鍋爐的水稱為給水.朗肯循環(huán)第三章熱量傳遞的幾種基本方式什么是導熱?直接接觸的物體或物體本身各部之間的熱量傳遞現(xiàn)象叫導熱?；鹆Πl(fā)電廠中常見的導熱現(xiàn)象如管壁、汽缸壁、汽包壁內(nèi)外表面間的熱量傳遞。什么是對流換熱? 流動的流體與固體壁面之間的熱量交換或流動的流體與流體之間的熱量交換均稱為對流換熱.火力發(fā)電廠中常見的對流換熱現(xiàn)象如:煙氣對省煤器；工質(zhì)對水冷壁；汽機排汽對凝汽器銅管；循環(huán)水對銅管；空氣對暖器等.什么是熱輻射? 波長在0.4 - 40 微米

18、的射線能被物體吸收后又可能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這樣的射線叫熱射線.熱射線傳播熱能的過程叫熱輻射.熱輻熱是一種不需要物質(zhì)直接接觸而進行的熱量傳遞方式.如火電廠中,爐膛內(nèi)火焰與水冷壁屏式過熱式,墻式再熱式之間的傳熱. 一切物質(zhì)只要溫度高于絕對零度，總是隨時隨地向外界發(fā)出輻射，溫度越高，輻射能越大。 物體吸收輻射的能力越強，其輻射能力也越強。在物體溫度一定時，其黑度越大，輻射力越大。（黑度取決于材料表面的輻射力強弱程度，只取決于材料的熱輻射性能，與溫度和表面狀況有關(guān)）什么是熱應力? 熱沖擊？對厚重的金屬部件受單向加熱和冷卻時,其各部分的溫度是不均勻的,這樣,熱膨脹也不均勻.作為部件的整體是有連續(xù)性的,各部分

19、之間有著相互約束和牽制的作用力,這使熱的部分膨脹不出去而受到壓縮；冷的部分被拉長,因而在部件內(nèi)部產(chǎn)生了應力.這種由于加熱不均而產(chǎn)生的應力稱為熱應力.（由于零部件的內(nèi)、外或兩側(cè)溫差引起的零部件變形受到約束，而在物體內(nèi)部產(chǎn)生的應力）熱沖擊：金屬材料受到急劇的加熱和冷卻時，其內(nèi)部將產(chǎn)生很大的溫差，從而引起很大的沖擊熱應力，這種現(xiàn)象稱為熱沖擊。一次大的熱沖擊，產(chǎn)生的熱應力能超過材料的屈服極限，而導致金屬部件損壞。熱疲勞金屬部件被反復的加熱和冷卻時，其內(nèi)部產(chǎn)生交變熱應力，在此交變熱應力反復作用下零部件遭到破壞的現(xiàn)象叫熱疲勞。金屬材料在長期交變應力的作用下,雖然應力數(shù)值遠比強度極限小,但是仍能使金屬材料遭到破壞,這種現(xiàn)象稱為金屬疲勞.汽輪機在啟動、停機過程中,如果蒸汽溫度變化較大,與金屬溫差加大,轉(zhuǎn)子表面和汽缸壁都要受到很大的熱應力的沖擊.沖擊時間雖短,但其沖擊力很大,如果材料呈現(xiàn)脆性時更為危險,不僅要校檢材料的屈服極限,也要考慮所引起的熱疲勞損傷.汽輪機動葉片在沖擊汽流力的多次反復作用發(fā)生共振現(xiàn)象,如果發(fā)生共振,嚴重時可能導致疲勞斷裂.由于轉(zhuǎn)子遭受到的熱疲勞損傷則是由于多次交變的熱應力所造成的.由于熱應力循環(huán)的頻率非常低,例如,啟、停一次或負荷升、降一次做為一個同期，就整緞轉(zhuǎn)子而言，啟動時有