热能转换复习题

001. 太阳能的利用方式
光-热转换：将太阳能转换成热能加以利用；分为低温利用和高温利用；
光-热-电转换：先将太阳能集中起来，加热水而产生蒸汽，然后通过蒸汽动力装置转换成电能；
光-电转换：利用半导体材料直接将太阳能转换成电能； 光-化学能转换：由植物的光合作用完成；
002. 能源结构包括
能源生产结构：各种能源的生产量占整个能源工业总产量的比重；
能源消费结构：国民经济各部门所消耗的各种能源量占能源总消费量的比重；
003. 的定义：在一定环境条件下，通过一系列的可逆变化，最终达到与环境处于平衡时，所能做出的最
大功；
004. 热量定义：系统所传递的热量在给定环境条件下，用可逆方式所能做出的最大功称为热量； 005. 能级(或有效度)：通常将能量中所占的比例称为能级，即，λ=E X /E ，
对于高能级λ=1；对于中能级λ<1；对于低能级λ=0；对于恒温热源Q ，其λQ = ηC ；
006. 基准条件下混合气体的值表达式为：
E xm =RT O 1
k i i x =∑ln x i io x ，其中R=(J/mol ·K)，T O =(K),x i 表示实际混合比；x io 表示基准条件下的混合比，其值通常
给出，例如书上P29表2-7； 007.
m 一般取对数平均温差
表示换热器端部，热流体与冷流体温差中较大的一个，
即为较小的一个 008. 能量分析方法对比
能量分析可分为热平衡（焓平衡）和分析；分析是不仅考虑能量的数量还顾忌能量的质量，在做分析时，需要计入各项损失才能保持平衡，其中内部不可逆的损失项在焓平衡中并未体现。

因此两种方法有本质区别，但它们又存在内在的联系; 平衡是建立在焓平衡的基础之上；
009. 余热回收方式：热利用和动力利用。

010. 低沸点工质的选则
有适当的沸点；蒸汽经透平膨胀后最好能处于过热状态；价格便宜；粘性系数小，运输方便、易于保存；
比热容Cp 、热导率λ、密度ρ要大；汽化潜热要小；在使用的温度范围，热稳定性要高；无毒性、无腐蚀性、不易燃烧； 011. 能源计量单位：实物量单位、标准燃料单位、能量单位；
012. 热电联产总热耗的分配方法
热量法：按照热电厂生产两种能量数量的比例来分配热耗量；
实际焓降法：按照汽轮机实际焓降和供热蒸汽在汽轮机中继续膨胀到凝气压力时的实际焓降的比例来分配热耗量，即按照汽轮机中实际转变为功的热能及供热蒸汽实际可能转变为功的热能来分配；
值法：以上两种分配方法是极端情况，值法是一种折中的方法，即按照汽轮机进气与供热蒸汽的值来分配； 013. 单位综合能耗分为
单位产值综合能耗：指企业在统计报告期内的企业综合能耗与统计期内创造的净产值总量之比，即Ecz=E/G ；
单位产量综合能耗：对只生产单一品种的企业来讲，是指企业在统计报告期内的企业综合能耗与期内生产的合格产品量之比 014. 工序能耗：指企业的某一生产环节（生产工序）在统计期内的综合能耗，它是根据该工序的能源消耗
和耗能工质消耗的统计量均折算成一次能源量后进行计算；
015. 余热利用的途径
余热发电：利用余热锅炉、燃气轮机、低沸点工质（佛里昂等）带动发电机发电；
热泵系统：对于不能直接利用的低温余热，可以将它作为热泵系统的低温热源，通过热泵提高它的温度，然后加以利用 016. 蓄聚容量Z ：指蓄热器从最大充蓄量（一般取f=）至最小充蓄量（压力降至最低供汽压力时）所能蓄
聚的蒸汽量或热量，用蒸汽量kg(t)或kJ(MJ)表示，其中充蓄量指水空间占蓄热体总体积的份额
f(m 3/m 3)；
017. 郎肯循环的分析
组成：锅炉B 、汽轮机T 、冷凝器C 、给水泵P ，并由管路相互连接构成热力系统；
理想过程：锅炉为定压吸热、冷凝器为定压放热、汽轮机为绝热膨胀对外做功、给水泵为绝热压缩过程；
郎肯循环：4-1为水在锅炉中定压吸热汽化；1-1´为蒸汽流经管路和阀门时，由于阻力和散热造成的温降和压降；1´-2为蒸汽在汽轮机（透平）中的绝热膨胀做功，焓、压力、温度降低；2-3为低压蒸汽在冷凝器中被冷水冷却成饱和水的过程；3-4是低压水流经给水泵增压过程。

左图P69：B-锅炉、T-汽轮机、C-冷凝器、P-给水泵；右图P69：郎肯循环的T-s图；
018.提高蒸汽动力装置效率的主要途径：提高蒸汽的初参数t1和p1、采用再热循环、回热循环；
019.再热循环：将高温高压蒸汽首先在汽轮机内膨胀到某一中间压力p3，温度同时有所下降，然后又将蒸汽送回锅炉进行再次加热使蒸汽温度又升到初始温度T3=T，再送到低压汽轮机内膨胀做功。

其中蒸汽再热器是作为锅炉受热面的一部分预先设计在锅炉内的；
020.回热循环：从汽轮机的中间抽出部分做过功但仍具有某一中间压力p k的蒸汽，供至回热器（给水加热器）中，用来加热来自冷凝器的冷凝水，然后再经泵加压后一起供至锅炉；之所以称之为‘回热’，是因为蒸汽的焓增来自锅炉，经回热器后部分焓又返回锅炉；
左图P 77：再热循环图；右图P78：回热循环图；
021.燃气-蒸汽联合循环工作原理：利用燃烧产生的高温废气推动汽轮机直接做功，然后将高温废气作为余热锅炉的热源用以加热水产生蒸汽，再由蒸汽推动汽轮机对外做功将使总的热效率达到40%-47%。

022.闪蒸发电
闪蒸：将高压热水突然扩容、降压，使一部分水汽化变成蒸汽的过程；
原理：以高压水为工质，在余热回收的换热器内水吸热升温后但不汽化，然后在扩容器内扩容降压产生一定压力的蒸汽，再让蒸汽通过汽轮机膨胀对外做功发电；
左图P 80：燃气-蒸汽联合循环图，1-压气机、2-燃烧室、3-燃气轮机、4-余热锅炉、5-汽轮机、6-冷凝器、7-给水泵
右图P 97：闪蒸发电系统，T-汽轮机、C-凝汽器、P-水泵、K-扩容器、H-换热器；
023.热电联产
定义：先将蒸汽发电，后用于供热，使排气的热得到充分利用的过程；
热电分产（一）：能量转换设备只提供一种能量（电能或热能），则称为单一的能量生产，例如，发电厂的凝汽式机组只输出电能、供热锅炉设备只供应蒸汽和热水；
热电分产（二）：由一台锅炉并联供汽给凝汽式发电厂和热用户，虽然同时应用了电能和热能，但其生产过程仍属于热、电分产，或叫由共享锅炉并联供给热、电的方式；
左图P82:1-热用户、2-锅炉、3-回水箱、4-回水泵、5-给水泵、6-汽轮机、7-凝汽器、8-凝结水泵、9-给水箱；
右图P83：热电分产（二），1—9同左图标注，10-减温减压装置；
024.吸收式热泵工作原理
吸收剂B和工质A组成的溶液装于发生器1中高温热源对发生器中的溶液进行加热，由于工质容易汽化而在发生器中产生一定压力的水蒸气工质在冷凝器2中放热、经节流阀3降压降温、并在蒸发器4中从低温热源吸热将此时的低压蒸汽送至吸收器5中，再次被吸收剂吸收后送回发生器循环使用。

（吸收剂要求：对工质有强烈的吸收能力，且两者沸点要尽可能的大；发生器起到压缩机的作用）
025.汽化冷却系统
原理：对水预先进行软化处理，同时保证水的正常流动，防止局部停滞而产生膜态沸腾，进而避免形成气膜而使导热能力急剧下降，这样就完全可以提高冷却水的出口温度，直至形成蒸汽也能保证金属构件的工作安全。

K（指回路的循环水量G与产生的蒸汽量D之比），其值过大时，蒸汽含量太小，则循环压头会减小，进而容易产生循环不稳定，反之，管路中含汽段的长度会增加，流动阻力加大；
设计：在设计汽化冷却系统时，需要进行水循环计算，以判断水循环能否正常进行、系统布置和结构是否合理；
先确定锅筒的高度位置，一般在5-10m之间；
f与循环量G与循环量G的关系；
画出图，其中两条曲线的交点为阻力和压头的平衡点，从而求得实际的循环量G；
核算循环倍率K是否符合要求，若水循环不能满足要求时，可以通过调整锅筒高度或回路系统等方法来解决，然后
再次进行核算；
左图P108：吸收式热泵原理图，1-发生器、2-冷凝器、3-节流阀、4-蒸发器、5-吸收器、6-溶液泵；
右图P146：汽化冷却系统设计-水循环平衡点图；
计算题
如果室温为20℃，室外气温为-5℃，设它们与工质的传热温差为5℃，求热泵实际致热系数。

max
27320
11.72
(27320)(2735)
H
H L
T
T T
ϕ
+
===
-+--
1
max
12
27325
8.51
(27325)(27310)
T
T T
ϕ
+
'===
-+--
设热泵的有效系数η=，则实际致热系数max
==0.68.51=5.1
ϕηϕ'⨯
计算每摩尔含氧为95%及%的气体（其余为氮气）的值分别是多少设环境温度为20℃.空气的摩尔成分为x （氧气）=21%，x
（氮气）=79%。

工厂有80℃的余热热水500t/h，拟利用它作余热发电。

设环境温度为30℃，能量转换的效率为50%。

求实际最大发电效率和发电功率。

在冬天，拟将一台氨压缩制冷机改成热泵用于室内取暖。

蒸发器是从室外-5℃的环境吸热蒸发，蒸发温度为-10℃.蒸汽在室内的冷凝器中放热冷凝，氨的冷凝温度为40℃，室温为20℃.若向室内的供热量为100MJ/h，求
1）所需消耗的最小功率是多少（按逆卡诺循环）
2）热泵所需消耗的功率为多少（设热泵的有效系数η=）
3）若用电炉取暖，则所需消耗的功率是多少？
一台压缩机将空气从环境状态p o=1bar,To=298K等温压缩到p=7bar。

求压缩1kg空气所获得的有效能。

如果为非等温压缩，空气温度升高到80℃。

求空气所获得的有效能，空气的比热容为
(kmol·℃)。