热能与动力工程基础复习整理

热能与动力工程基础

第一章

1、能源的分类：①一次能源与二次能源②可再生能源与非再生能源③常规能源与新能源④清洁能源与非清洁能源

2、人类需要能源的形式：①热能②机械能③电能

3、燃烧设备、热能动力机以及它们的辅助设备统称为热能动力装置。主要分为两大类：一种是以燃烧产生的燃气直接进入发动机进行能量交换；另一种则首先将燃料燃烧产生的热能传递给某种液体使其汽化，然后将蒸气导入发动机进行热功转换。

4、热能动力装置的分类：①暗能量转换方向分类，原动机、工作机。

②按机械运动方式分类，回转式、往复式。③按工质流动方式分类，轴流式、径流式、混流式。④按用途分类。

5、功率：功率是做功快慢程度的度量，通常用单位时间内所作的功或消耗的功来表示。额定功率——原动机长期连续运行中所能保持的最大功率。经济功率——设计机器是=时作为热力计算依据的功率。

6、热能动力设备的其他评价指标：①排放②使用寿命③变负荷能力④使用燃料⑤装置效率

7、（名词解释)平均有效压力——发动机单位气缸工作容积所发出的有效功。它是衡量发动机动力性能的一个很重要的指标。对于气缸总工作容积一定的发动机而言，其平均有效压力反映了发动机输出扭矩的大小。升功率——标定工况下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率与平均有效压力和转速的乘积成正比，单位为kw/l。

8、热能动力设备对环境的影响：①热污染及水污染②大气污染③噪声污染④热能利用中的其他污染

9、（简答）环境保护的策略：①提高能源转换效率②实现煤炭的清洁利用③新能源与可再生能源的开发和利用④研发代用燃料及新的带用工质⑤改进技术实现低污染排放⑥环境污染的综合防治

第二章

1、（名词解释）锅炉参数：锅炉的参数是指锅炉的容量、出口蒸汽压力、蒸汽温度和进口给水温度。锅炉的容量用额定蒸发量来表示，是指锅炉在额定的出口整齐参数和进口给水温度以及在保证效率的条件下，连续运行时所必需保证的蒸发量，单位为t/h或kg/s，也可用与汽轮机发电机组配套的功率表示为kw或mw。

2、层燃烧设备燃烧特性（附图，课本p48）：燃烧顺序：受热干燥，挥发分析出并着火燃烧，焦炭燃烧和燃尽，最后形成灰渣。燃烧过程中，

煤是逐渐的由煤闸门移动到炉排末端的，因此燃烧的各个阶段也就依次的分布在整个炉排长度上，如图所示。新煤进入炉膛后，煤层上表面受到炉膛火焰和炉拱的高温辐射，就开始进入燃烧的热力准备阶段。从煤层下方来的空气一般预热温度不超过200℃，对新煤虽有一定的加热作用，但不及煤层上方的辐射强烈。因此煤层从最上面开始，然后通过传热逐渐向下传播。由于传热方向是自上而下的，而煤层的移动方向是水平的，结果煤层中燃烧过程各阶段的分界面都是斜面。

3、省煤器和空气预热器（特点、好处）：①省煤器主要是充分利用锅炉尾部烟气温度来加热给水，提高进入锅筒的水温，同时把离开锅炉的烟气温度进一步降低。这样可以提高锅炉效率，节省燃料，这就是“省煤器”的由来。按照省煤器出口工质的状态可将其分为沸腾式和非沸腾式两种。按其所用材料的不同科分为铸铁式和钢管式两种。许多省煤器都采用光管受热面。②空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。空气预热器可吸收烟气热量，使排烟温度降低并减少排烟热损失，提高锅炉效率；同时提高了燃烧空气的温度，有利于燃料的着火、燃烧和燃尽，增强了燃烧稳定性并可提高锅炉燃烧效率；空气预热还能提高炉腔内烟气温度，强化炉内辐射换热。主要有间壁式和蓄热式。

4、燃煤设备的脱硫技术可分为三类：燃烧前对燃料进行脱硫、燃烧中脱硫和烟气脱硫。燃烧前燃料脱硫用的较多的是洗选技术。由于煤中硫化亚铁比重较大，因此可以通过洗选法脱除部分的硫化亚铁以及其他矿物质，常规洗选法可以脱除30%~50%的硫化亚铁。其他的燃料脱硫技术还有化学浸出法、微波法以及细菌脱硫等，还可以将煤进行气化或者液化，转化成情洁的二次燃料，以达到脱硫的目的。燃烧中脱硫主要是指燃烧过程中so2遇到碱金属氧化物，便会发生反应而被脱除掉。目前煤粉炉中采用的脱硫技术主要是烟气脱硫。烟气脱硫又可分为湿法、干法和半干法。

5、高效间壁式热交换器的种类：螺旋板式、板式、板翅式、翅片管式及热管热交换器。

6、（课后题）为什么链条锅炉要进行分段送风？

答：不同地带的煤层进行着不同的燃烧阶段，因此各个地带燃烧所需的空气量和煤层中释放的气体成分也是不同的。为了适应煤层沿炉排长度方向分段燃烧这一特点，必须向燃烧炽烈的炉排中部送入足够数量的空气，并相应减少送至尚未开始燃烧的新煤区和炉排末端燃尽区的空气量。为此，就必须将炉排下面的风室隔成几段，每段装有单独调节的风

门，根据炉排上煤层燃烧的需要对送风进行分段调节，这就叫做分段送风。

7、（课后题）链条锅炉卢拱的作用是什么？

答：前拱位于炉排的前部，主要起引燃作用。后拱位于炉排后部，其功能主要在于引导高温烟气，具体作用包括①引燃②混合③保温促燃

第三章

1、简述轴流式原动机的工作原理（附图）：从图中可知，具有一定压力和温度的工质（蒸汽或燃气）先在喷嘴1中膨胀加速，工质的压力、温度降低，流速增加。此过程完成了热能到动能的转换。从喷嘴出来的高速气流，以一定的方向进入装在叶轮3上的动叶栅2中，气流速度受叶片作用改变大小及方向后排出。这样气流便对叶片产生一作用力，推动叶轮作功，完成了动能到机械能的转换。

2、流动模型与简化假设：①在推导能量转换的各种表达式时不考虑工质的粘性，而将粘性仅以能量损失计入。②工质在叶栅通道中的流动为定常稳定流动。③工质的流动是平面二元流动。④流动是等熵的或是绝热的。⑤定性分析时将工质作为理想气体看待，因而适合于理想气体的公式皆可使用。

3、级的分类：①纯冲动级②带反动度的冲动级③反动级④复速级

4、损失简述：①叶高损失是喷嘴和动叶汽道上下端壁附面层内的摩擦和二次流所造成的损失②扇形损失③叶轮摩擦损失简称摩擦损失④部

分进汽损失是由鼓风损失和斥汽损失两部分组成的⑤内部漏气损⑥湿

气损失

5、齿形轴封工作原理简述：曲径式轴封是由许多高低相错、依次排列且固定在汽封圈上的环形薄金属汽封片组成，它维持着与曲径式转子表面之间的径向间隙，形成许多环形间隙，每两个齿隙之间形成一个环形气室。当蒸汽从高压侧流向低压侧时，必须依次通过这些齿隙和气室。当蒸汽通过环形齿隙时，由于流通面积缩小，蒸汽流速增大，压力降低。此后蒸汽进入环形汽室，流通面积突然变大，流速降低，汽流转向，产生涡流，汽流速度在等压下降到接近于零，蒸汽具有的动能重又变为热能加热蒸汽本身。

6、对轴封系统的基本要求：①应按蒸汽品味的高低对轴封漏气加以利用②为防止轴承温度过高应向轴封供给低压低温蒸汽③应防止蒸汽由

轴封向外泄露④应防止空气由轴封漏入处于真空状态的汽缸内。

7、轴向推力的平衡方法：①设置平衡活塞②采用具有平衡孔的叶轮③采用气缸对置及对称分流装置

8、汽轮机功率的调节方式：①喷嘴调节②节流调节③滑压调节

9、简述汽轮机装置及工作原理（简答）：燃气轮机是将热能转变为机械能的高速回转式动力机械。燃气轮机装置一般由压气机、燃烧室、透平三大部件及基本辅助设备和控制系统组成。大多数燃气轮机采用等压燃烧开式循环，以空气和燃气为工质。工作原理：压气机1从大气中吸进空气，增压后送入燃烧室4，燃料泵3将燃料经喷嘴5喷入燃烧室内与空气混燃，燃烧生成的高温高压燃气再进入涡轮8中膨胀作功，最后将废气放回大气。

10、燃气轮机与汽轮机的差异主要有：①燃气轮机在相对来说比较高的初温下工作②燃气轮机在较低的燃气初压下工作③燃气轮机的可用焓降为汽轮机的1/3~1/5④燃气轮机的相对内效率每减少1%时，其装置效率并不像汽轮机装置那样也减少1%，而是减少2%~4%⑤多级燃气轮机的喷嘴、动叶栅及级的热力过程计算和汽轮机相似，它们之间的主要差别在于工质性质上的差异及其参数的不同⑥燃气轮机的级内损失和汽轮机相似，虽然在燃气轮机中不存在湿气损失，但却增加了叶片及叶轮的冷却损失⑦燃气轮机末级排气轴向分速一般在150~200m/s左右⑧燃气轮机的装置的燃气中通常含有相当多的氧气

11、对电站用涡轮机来时，调节系统应满足以下要求：①调节系统应能保证机组在额定近汽压力和温度下，稳定地在满负荷至零负荷范围内运行，而且当进气压力和温度以及周波在允许的范围内变动时，仍能在额定负荷至零负荷内运行，并保证涡轮发电机组能顺利的并网和解列②为了保证稳定运行，由迟滞等原因引起的自发性负荷变动应在允许范围内，以保证机组的安全、经济运行③当负荷变动时，调节系统应能保证机组平稳地从某一工况过渡到另一工况，而不发生较大的和长期的摆动

④当机组突然甩去全负荷时，调速系统应能保证不使超速保安器动作

12、调节系统的基本结构（填空）：①转速感受机构②传动放大机构③执行机构④反馈机构

13、相似理论在泵与风机中的应用：①在新产品设计时的应用：进行模拟试验比较设计方案，改进设计缺陷②进行模化设计：根据实践证明效率高、性能好的泵与风机的资料，利用相似关系进行相似设计③参数变化时的性能分析：可获知泵与风机在改变转速、线性尺寸等时的性能参数变化④比转数概念

14、比转数的定义：相似定律表示了相似泵或风机在相似工况下性能参数间的关系，但用它们来判别泵或风机是否相似却并不方便。而在泵与风机的设计、选择及研究中，往往需要一个包括流量、能头及转速在内

的综合特征数，该特征数称为比转数，用符号ns表示。

15、泵的汽蚀发生的机理：液体在泵入口段的流动过程中，若某一局部区域的压力等于或低于被输送液体温度所对应的饱和压力是，液体就会在该处发生汽化，于是有大量的蒸汽及溶解气体逸出，形成许多蒸汽浴气体混合的小气泡。当气泡随液体从低压区流向高压区时，气泡在高压的作用下迅速凝结而破裂。在气泡破裂的瞬间，周围的液体以极高的速度冲向原先被气泡占有的空间，形成一个很大的冲击力。由于气泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间溶解或凝结，因此在冲击力的作用下又分成小气泡，再次被高压液体压缩、凝结。如此形成多次反复，使得冲击力形成的压力很大，冲击频率很大。由于气泡内夹杂有氧气，借助气泡凝结时放出热量，呈现高温高压状态，它可使金属表面氧化剥离，产生化学破坏，同时在高温下金属和氧化物之间形成热电偶，电解水而析出有强烈氧化作用的初生氧参与氧化腐蚀作用，从而加速了金属剥蚀的破坏速度。这种综合现象称为汽蚀。

16、四冲程内燃机与二冲程内燃机的比较如下：二冲程内燃机能在每两个行程内，即曲轴每旋转一周完成一个工作循环，作一次功。因此二冲程内燃机的功率为四冲程的1.5~1.8倍。②由于二冲程内燃机发生作功的频率较大，因此运转要比四冲程的均匀、平稳，这样可以使用较小的飞轮。③二冲程内燃机的配气机构较四冲程的结构简单④二冲程内燃机由于循环进行的更为频繁，气缸周围零件冷却比较困难，因而热负荷比较高⑤实现二冲程的换气良好比较困难，其耗气量比较大⑥二冲程汽油机的经济性和hc的排放不如四冲程汽油机。

第四章

1、汽油机与柴油机的比较：①汽油机有点火系统，而柴油机没有点火系统②汽油机有计算机控制的各种传感器和执行机构③柴油机由于压

缩比高，因为热效率高④柴油机油过量的空气进入气缸，一用于三处废气，二用于降低热负荷，三保证燃烧完全。汽油机燃油不可能完全燃烧，所以经济性差。⑤柴油机单位功率的重量比汽油机重。⑥柴油机振动和噪声比汽油机大。⑦柴油机造价比汽油机贵，维修比汽油机复杂。

2、内燃机的特性：所谓内燃机特性，是指内燃机实施某一用途运行时，燃烧耗油率be、过量空气系数、机械效率等的主要参数的变化规律，通常用曲线形式表示出来，即成为特性曲线。定义式：pe=c*n的m次方

3、内燃机速度特性（名词解释）：是指油量调节器机构保持不变的情况下，主要性能指标随内燃机转速的变化规律。

4、火花塞的要求：①火花塞应具有足够的强度承受可燃混合气体燃烧

时的冲击载荷而不破裂②火花塞应能承受交变的高温和冷却作用而不

致因热疲劳而损坏③火花塞应具有在高温下承受20000~25000v的电压

的绝缘强度④火花塞应避免电极间因温度降低而形成积炭，造成点火不良，或温度过高引起早燃。⑤火花塞应具有良好的密封性能

5、压缩机的实际工作过程：①实际的压缩机气缸内有余隙容积②吸排气阀有阻力，造成压力损失③工质与缸壁有热交换④压缩机的漏气损失

⑤压缩机各运动部件之间存在的摩擦损失

6、（课后题）二冲程与四冲程的换气过程有什么特点？

第五章

1、制冷循环的方法：①液体气化制冷②气体膨胀制冷③气体涡流管制冷④热电制冷

2、单级蒸汽压缩制冷系统主要由四个部件组成。

压缩机——将蒸发器出来的低温低压制冷剂蒸汽连续不断地吸入，并将其压缩升压至冷凝压力，然后送至冷凝器中。

冷凝器——将来自压缩机的高温高压制冷剂气体冷却并冷凝成同样压

力下的饱和液体或过冷液体。

节流元件——从冷凝器出来的制冷剂液体经节流元件后，压力下降，当其中部分液体发生汽化是温度下降，达到降温降压和流量控制的作用。蒸发器——经过节流后的低温低压制冷剂二相流在蒸发器中吸收热量

而汽化，从而产生制冷效果，在出蒸发器时制冷剂已变成饱和蒸汽甚至过热蒸汽。

3、蒸汽过热：从过热循环和理论循环的比较中看出：①过热循环中压缩机的排气温度升高了②过热循环中压缩机的单位理论功增大了③过

热循环中单位冷凝热量增加了④过热循环中制冷剂的质量流量减少了

4、制冷剂主要分为三类：无机物、氟利昂、碳氢化合物

5、共沸制冷剂特点：①在一定的蒸发压力下蒸发时，具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的各单组分的蒸发温度低②在一定的蒸发温度下，共沸制冷剂的单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大③共沸制冷剂的化学稳定性较组成它的单一制冷剂

好④在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电动机得到更好的冷却，电动机绕组温升减小

6、选择载冷剂是考虑的因素：①载冷剂在工作温度下应处于液体状态，其凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度。②比热容要大③密度小④粘度小⑤化学稳定性好⑥不腐蚀设备和管道⑦载冷剂应不燃烧、不爆炸、无毒，对人体无害⑧价格低廉，便于获得

7、含湿量（名词解释）：湿空气是由干空气和水蒸气组成的。在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸气量称为含湿量。

8、相对湿度（名词解释):另一种度量湿空气中水蒸气含量的剪接指标是相对湿度。其定义为湿空气的水蒸气分压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气分压力之比。

9、室外空气综合温度：实际上相当于将室外大气温度提高了一个由太阳辐射引起的附加值，并非实际存在的空气温度。

10、（课后题）制冷系数和热力完善度的定义是怎样的？

答：机械能或电能驱动的制冷机用制冷系数表示。用热力完善度来评价实际循环接近可逆循环的程度。（具体公式见课本p282、284）

11、（课后题）请分析冷凝温度、蒸发温度、过冷度、过热度对蒸汽压缩制冷循环性能的影响。

答：自己找课本，p353

12、（计算题）课本P298，1——6公式步骤等

第六章

1、提高蒸汽动力循环热效率途径：①提高蒸汽初参数②降低蒸汽终参数③蒸汽中间再热④给水回热加热

2、热力除氧原理：①基本原理：亨利原理、道尔顿定律②热力除氧过程：传热要求、传质要求③除氧器的热平衡和自生沸腾

3、原则性热力计算的步骤：①列出汽轮机、锅炉等主要热力设备的型号和额定参数值②列出计算中所需要的全部已知量③计算顺序通常是先外后内④按压力从高到低的顺序对机组内部的回热系统进行计算⑤汽耗量计算及功率核算⑥装置热经济指标计算

4、单回路系统：在单回路核电站热力系统中，载热剂回路与工质回路重合。优点：系统简单，设备造价较低。缺点：载热剂有放射性，对汽轮机及厂房需设置屏蔽。

双回路系统：在双回路核电站热力系统中，载热剂回路与工质回路是分开的。在其他条件相同的情况下，双回路热力系统核电站的经济型总是比单回路热力系统低，而造价是不相上下的。

5、核电站湿蒸汽汽轮机的特点：①蒸汽参数低：循环热效率低、理想焓降小②容积流量大③大多数级处于湿蒸汽区④单机极限功率较小⑤可靠性要求高⑥甩负荷时容易超速⑦生态保护问题

6、国外总能系统的发展主要有以下几个方面：①研究发展和建设多种类型的燃气/蒸汽联合循环发电装置②发展热电联供和区域性能源综合利用系统③发展新型热力循环系统