第一篇 培训内容公用基础.doc

《第一篇 培训内容公用基础.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一篇 培训内容公用基础.doc（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 第一篇 汽机专业基础知识 第一章 热力学基础 热力参数的名称、计量单位 热力学第一、第二定律 什么是压力？什么是表压力?什么是绝对压力? 压力：物体单位面积是上受到的垂直作用力称为压力(压强) 表压力：用压力表测量压力所得的数值,是高于大气压力的数值,即表压力.它指的是在大气压力的基础上测得的压力值。 绝对压力：将大气压力计算在内的数值才是压力的真正数值,工程上称这个压力为绝对压力。 表压力和绝对压力的关系如下: P表 = P绝 - B 或 P绝 = P表 + B 式中 P表-工质的表压力 P绝-工质的绝对压力 B-当时当地的大气压力(近似等于1工程大气压). 大气压及标准大气压 包围在地球

2、外表面的大气层，由于它的重力而形成的作用力即为大气压力。 大气压力一般和高度，当地温度和湿度有关。 标准大气压：物理学规定，450纬度的海平面上，常年的大气压力平均值为1个标准大气压。气压计显示为760mmHg 压力常用单位的换算： 1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa工程大气压：1工程大气压=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? 当密闭容器中的压力低于大

3、气压力时,称低于大气压力的部分为真空. 用百分数表示的真空,叫真空度.即:用测得的真空数值除以当地大气压力的数值再化为百分数. 用公式表示: h真空 真空度 = -100% h大气温度和比容 温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量，是物体冷热程度的标志，它与物体内部大量分子的不规则热运动有关，温度越高，分子运动越剧烈。 摄氏温标和热力学温标 T=273.15+t 比容v 单位质量工质所占的容积 密度r ：单位容积内工质的质量 能、内能 能：任何物体只要具有做工的能力，我们就说这个物体具有能。能的形式很多，（动能、位能、内能等） 动能：物体因为运动而具有的做功能力 E=0.5mv2

4、热能：物体内部由于热运动而具有的能力称为内动能，有叫热能，它与温度有关。 位能：物体由于具有一定高度所具有的能成为重力位能或势能。 内能：指储存于物体内部的能量。内能有时又称为内热能，它包括内动能和内位能。什么是焓?什么是比焓? 焓是汽体的一个重要的状态参数.焓的物理意义为:在某一状态下汽体所具有的总能量,它等于内能和压力势能之和.（工质在流动时传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量） 即+ 比焓：单位质量的工质所具有的焓（kj/kg） 焓降（比焓降）蒸汽机、汽轮机的对外作功都是通过工质的焓降得到的什么是熵?什么是比熵? 熵：熵是热力学中的一个导出参数.熵的微小变化起着有无传热的标志作用.熵

5、的引入可以方便地反映出热力过程热量的转换及循 环的热效率.熵在数值上等于温度除热量所得的商。（在没用摩擦的平衡过程中，单位质量的工质吸收的热量与工质吸热时的绝对温度的比值叫做熵的增加量） 比熵：单位质量的工质所具有的熵 dsdq/（*） 向工质传入热量，热量取正号，工质向外界放热，则取负号，由于绝对温度总为正，于是熵增的正负就可判别此热力过程是放热还是吸热。 熵也是一个状态参数，它是衡量热力体系不能利用的热能指标，熵增大，表示气体的做工能力减弱。 熵还可以表示为热变功的程度，具有相同热量的气体，温度高则熵小，熵小则热变功程度就高，温度低则熵大，熵大则热变功程度就低。示功图与示热图状态和状态参数

6、 状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述热力系状态的物理量，状态确定，则状态参数也确定，反之亦然。状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关。 平衡状态:在无外界影响条件下,气体的状态不随着时间而变化的状态.只有在平衡状态下(热平衡、力平衡），工质才能用确定的状态参数去描述. 电厂常用状态参数：压力、温度、比容、焓、熵、内能。 基本状态参数：压力、温度、比容工质、热力循环 将热能转变为机械能的媒介物质叫工质为使热机能连续工作，要求工质必须能连续不断流过热机，所以工质必须有良好的流动性，工质是在热机中膨胀中做功的，所以工质必须有良好的膨胀性，另外工质必须有无毒、价廉、易得无腐蚀的优

7、点，所以火电厂常用水蒸汽作为工质。 热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环理想气体和理想气体的热力性质 理想气体定义：忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,仅具有弹性质点的气体，注意：当实际气体p0 v的极限状态时，气体为理想气体。 当实际气体 p 很小, V 很大, T不太低时, 即处于远离液态的稀薄状态时, 可视为理想气体。 实际气体：火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等 理想气体：空气、烟气、燃气气体的比容 与压力、温度有什么关系? 气体的比容与压力、温度有密切的关系,当温度不变,压力提高时,气体的比容 缩小；如果压力保持不变,只提高温度,则气体的体积膨

8、胀,比容增大.它们之间的关系式为: Pv = RT 式中 P - 压力； v - 比容； T - 绝对温度； R - 气体常数.2-2 理想气体的比热 23 混合气体的性质热力学第一、第二定律 热力学第一定律：即能量转换和守恒定律，它可以表述为热可以转变为功（机械能），功也可以变热，一定数量的热消失，必产生一定数量的功，反之，一定数量的功消失，必产生与之对应的一定数量的热。 热力学第二定律：说明的热功转换的方向、条件、深度问题。说法一：不可能制造成只从一个热源取得热量，使之完全转变为功，而不引起其他变化的发动机。说法二：单一热源的热机是不存在的。 热转变为功是非自发的，实现这种过程需要一定的补

9、充条件。热机工作时不仅需要供吸热用的热源还要有供放热用的冷源。热机的效率永远小于100%第二章水蒸汽的形成过程及流动规 律 水蒸汽在定压下的形成过程 水蒸汽表和焓熵图 水蒸汽的热力过程水蒸汽的形成过程 水蒸汽的形成过程：未饱和水、饱和水、未饱和蒸汽（湿蒸汽）、干饱和蒸汽、过热蒸汽 蒸汽干度：千克湿蒸汽中饱和蒸汽所占总重量的百分比叫干度，用符号x表示；千克湿蒸汽中含有饱和水的重量百分比叫做湿度。 过热蒸汽：在同一压力下,对饱和蒸汽再加热,则蒸汽温度开始上升,超过饱和温度,这时的蒸汽就叫过热蒸汽. 过热度 ：过热蒸汽的温度与饱和蒸汽的温度之差叫蒸汽的过热度.过热度越大,则表示蒸汽所储存的热能越多,

10、对外做功的能力越强. 过热热 临界压力；随着压力的增高，饱和水线和干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交，相交点即为临界点，临界点的状态参数为临界参数，对水蒸汽来说，临界压力.a，温度为t=374.15，比容为v=0.003147m3/kj 为什么饱和蒸汽的温度随压力的升高而升高 是否存在400 的液态水？什么是汽化、凝结、汽化潜热? 物质从液态变为汽态的过程叫汽化.汽化方式有两种:蒸发；沸腾. 物质从汽态变为液态的现象叫凝结. 在一定的压力下,液态的沸点也就是蒸汽的凝结温度.凝结与汽化是两个相反的热力过程. 蒸发：液体表面在任何温度下进行的比较缓慢的汽化现象叫蒸发。 沸腾：液

11、体内部和表面同时进行的饿剧烈的汽化现象叫沸腾。 在定压下把1千克的饱和水加热成1千克干饱和蒸汽所需要的热量,叫做该液体的汽化潜热. 在定压下,1千克蒸汽完全凝结成同温度的水所放出的热量叫做凝结热. 汽化热与凝结热有什么关系? 答： 在一定的压力和温度下,液体的汽化热与相同压力、温度下的凝结热相等,即在温度相等、压力相同的情况下,1千克饱和蒸汽凝结时放出的热量等于1千克饱和水汽化时所吸收的热量.水蒸汽表和焓熵图 水蒸汽表主要有饱和水蒸汽表、水和过热蒸汽表，用于查找不同压力温度下的水和蒸汽的状态参数 水蒸汽的焓熵图 定压线群、定温线群、定干度线群（是湿蒸汽区间的特有线群）、定容线群水蒸气的热力过程

12、 定压过程：在整个过程中工质压力均不发生变化（省煤器、空预器、凝汽器） 绝热过程：在过程进行的每一瞬间工质和外界都无热量交换的过程，在理想的状况下，不考虑能量损失时的绝热过程的熵增等于零。 蒸汽在汽轮机中流过，由于流速很快，来不及和汽缸进行热交换，所以近似可以看作理想的绝热过程。 蒸汽绝热膨胀时焓降低，一般情况下，绝热膨胀还会使湿蒸汽的干度降低利用焓熵图计算循环效率 例：一台汽轮机初参数p0=10MP ,t0=500,凝汽器背压p1=0.005MP ，给水回热温度t2=180,求该机的循环效率t=? 解：查表得下列值： i0=3372kJ/kg i1=2026kJ/kg(理想排汽焓) i218

13、04.1868=753.6kJ/kg 汽轮机的循环效率为 t=（i0- i1）/（i0- i2）100=（3372-2026）/（3372-753.6）100=51.4 答：该机的循环效率为51.4。 问题：为什么（以#3机为例）在低抽压力不变的情况下，负荷降低，抽汽温度升高？ 问题：随着机组功率的增大，进汽参数的提高为什么要采用中间再热？蒸汽的节流及其应用 工质在管道内流动时由于通道截面突然缩小，使工质压力降低，这种现象称为节流。因为在缩口处存在摩擦，使部分动能转变为摩擦热，所以蒸汽节流时其状态参数均发生变化。蒸汽在经过节流孔时，工质不与外界发生热交换，同时也不做工，位能差可以不考虑，所以稳

14、定流动方程为 h1+（c1）2 h+（c）2 由于节流前后的两个截面处流速变化不大，加上流体的动能和焓值相比小很多，动能差可以忽略不计，所以可以写成h1h2即在绝热节流前后的焓值相等。这是节流过程的特性，但绝不能将所有的节流过程都理解为等焓过程 蒸汽经过绝热节流后，各参数变化为：压力降低，比容增加，熵增加，焓不变，温度降低。蒸汽的总能量不变，但蒸汽的品质发生了变化，蒸汽的做功能力降低了。 节流过程在工程上的应用：利用节流减少汽轮机汽封系统中的蒸汽泄漏量，利用节流测定流量，利用节流调节汽轮机功率。例压力为2MPa,温度470的蒸汽,经过节流后压力降为1MPa,然后绝热膨胀到0.01MPa,问节流

15、后蒸汽温度变化了多少,熵变化了多少,做功能力变化了多少 解:h1=3400jkj/kg,s1=7.35kj/kg*K, 节流后温度t12=463 ,s12=7.67 h2=2344 h1-h2=3400-2344=1056 H22=2444 3400-2444=956 1056-956=100第三章 几种典型的热力循环 热力循环：工质从某一状态点开始，经过一系列状态变化有回到原来这一状态点的封闭变化过程叫做热力循环，简称循环。 什么是循环热效率?它说明了什么? 工质每完成一个热力循环所做的有用功和工质在每个热循环过程中从热源吸收的热量的比值叫做循环热效率. 循环热效率说明了循环中热能转变为功的

16、程度,效率越高,说明工质从热源吸收的热量转变为有用功的比例越高；反之,效率越小,说明转变为有用功的热量越少.热力循环正循环热力循环的评价指标卡诺循环是由哪些过程组成的?它在 T-S 图上如何表示？ 卡诺循环是由两个可逆的定温过程和两个可逆和绝热过程组成的.它在 T- S 图上所示. 1-2 过程是可逆的等温吸热过程； 2-3 过程是可逆的绝热膨胀过程； 3-4 为可逆的等温放热过程； 4-1 为可逆的绝热压缩过程.卡诺循环的热效率怎样计算? 卡诺循环热效率用卡表示. q1- q2 T1(S2- S1) - T2(S2- S1) 卡 = - = - q1 T1(S2 - S1) T1- T2 =

17、 - = 1 - - T1 T1 式中 卡 - 卡诺循环热效率； q1 - 工质由高温热源吸收的热量, 焦耳/千克 ； q2 - 工质向低温热源放出的热量, 焦耳/千克 ； T1 - 高温热源的绝对温度, K ； T2 - 低温热源的绝对温度, K ； 在相同的温度范围内,卡诺循环的热效率最高,但总是小于1.朗肯循环是通过哪些设备实现的?各热力设备在热力循环中起什么作用? 朗肯循环是火力发电厂的基本热力循环,它是通过蒸汽锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵这四个主要热力设备实现的. 各热力设备所起的作用如下: (1) 锅炉的作用: 锅炉包括省煤器、炉膛水冷壁和过热器,它将给水定压加热,最终产生过热蒸汽

18、,即主蒸汽,然后通过主蒸汽管路送入汽轮机； (2) 汽轮机的作用: 蒸汽进入汽轮机进行绝热膨胀做功,将热能转变为机械能,做完功的排汽排入凝汽器； (3) 凝汽器的作用:将汽轮机的排汽加以冷却,使其在定压下凝结成饱合水,其压力等于汽轮机排汽压力 (4) 给水泵将凝结水进行绝热压缩,升高压力送回锅炉,送入锅炉的水称为给水.朗肯循环第四章热量传递的几种基本方式 什么是导热? 直接接触的物体或物体本身各部之间的热量传递现象叫导热. 火力发电厂中常见的导热现象如管壁、汽缸壁、汽包壁内外表面间的热量传递. 什么是对流换热? 流动的流体与固体壁面之间的热量交换或流动的流体与流体之间的热量交换均称为对流换热.

19、火力发电厂中常见的对流换热现象如:烟气对省煤器； 工质对水冷壁；汽机排汽对凝汽器铜管；循环水对铜管；空气对暖器等. 什么是热辐射? 波长在0.4 - 40 微米的射线能被物体吸收后又可能转变为热能,这样的射线叫热射线.热射线传播热能的过程叫热辐射.热辐热是一种不需要物质直接接触而进行的热量传递方式.如火电厂中,炉膛内火焰与水冷壁屏式过热式,墙式再热式之间的传热. 一切物质只要温度高于绝对零度，总是随时随地向外界发出辐射，温度越高，辐射能越大。 物体吸收辐射的能力越强，其辐射能力也越强。在物体温度一定时，其黑度越大，辐射力越大。（黑度取决于材料表面的辐射力强弱程度，只取决于材料的热辐射性能，与温

20、度和表面状况有关） 稳定导热：物体各点的温度不随着时间变化而变化的导热叫做稳定导热。（火电厂中的大多数热力设备在稳定运行的时候其壁面间的传热都属于稳定导热。什么是热应力? 热冲击？ 对厚重的金属部件受单向加热和冷却时,其各部分的温度是不均匀的,这样,热膨胀也不均匀.作为部件的整体是有连续性的,各部分之间有着相互约束和牵制的作用力,这使热的部分膨胀不出去而受到压缩；冷的部分被拉长,因而在部件内部产生了应力.这种由于加热不均而产生的应力称为热应力.（由于零部件的内、外或两侧温差引起的零部件变形受到约束，而在物体内部产生的应力） 热冲击：金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从而引

21、起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件损坏。热疲劳 金属部件被反复的加热和冷却时，其内部产生交变热应力，在此交变热应力反复作用下零部件遭到破坏的现象叫热疲劳。 金属材料在长期交变应力的作用下,虽然应力数值远比强度极限小,但是仍能使金属材料遭到破坏,这种现象称为金属疲劳.汽轮机在启动、停机过程中,如果蒸汽温度变化较大,与金属温差加大,转子表面和汽缸壁都要受到很大的热应力的冲击.冲击时间虽短,但其冲击力很大,如果材料呈现脆性时更为危险,不仅要校检材料的屈服极限,也要考虑所引起的热疲劳损伤. 汽轮机动叶片在冲击汽流力的多次反复作用发生

22、共振现象,如果发生共振,严重时可能导致疲劳断裂.由于转子遭受到的热疲劳损伤则是由于多次交变的热应力所造成的.由于热应力循环的频率非常低,例如,启、停一次或负荷升、降一次做为一个同期，就整缎转子而言，启动时有热拉应力，停机时则有热压应力，整缎转子热应力方向与内孔相反，其热应力幅值叠加。在温度突变时可以达到8-10倍，所以容易产生热疲劳裂纹，在工况突变时使转子损坏。什么是金属的蠕变?蠕变过程分哪几个阶段？ 什么是脆性转变温度FATT？ FATT是指在不同温度下对金属材料进行的冲击试验，脆性断口占试验断口5%时的温度。含有缺陷的转子如果工作在脆性转变温度下，其冲击韧性显著下降，容易发生脆性破坏。 C

23、rMoV的FATT 为80130，并因热处理不同，而使FATT有所不同，且随高温运行时间的增长，FATT有逐渐升高的现象。 低压转子的FATT一般在0100 发生低温脆性断裂的条件：金属材料在低与FATT温度下工作；具有临界盈利或临界裂纹流体力学基础 作用在液体上的力有表面力（外力和内力），和质量力（重力和惯性力） 层流：各流体微团彼此平行地分层流动，互不干扰与混杂，轨迹是直线或是有规律的平滑曲线。 紊流：流体各微团间互相强烈的混合和掺杂，不仅有沿着主流方向的运动，还有垂直于主流方向的运动。（电厂的汽、水、风、烟等各种管道中的流动，绝大多数属于紊流） 流量：单位时间内通过过流断面（与流线相垂直

24、的截面）的液体数量（体积流量和质量流量） 平均流速：过流断面上各点流速的平均值（过流断面上的实际流速是不相同的）稳定流（流速不随时间变化而变化）方程式 稳定流连续性方程 m=Ac/v 稳定流能量方程 z1+p1/g +c12/2g= z2+p2/g +c22/2g +hs Z 位置水头 ，p/g 压力水头 c2/2g 流速水头 hs 水头损失 总水头 H= z+p/g +c2/2g H1=H2+ hs汽水流动时的阻力损失 沿程损失：单位质量的液体在流动过程中用于各副沿程阻力而损失的能量。 局部损失：当管道形状或大小改变而引起的断面流速的分布发生急剧的变化时，产生的阻力。 减少汽水流动损失的方法

25、：缩短管道长度，合理选择管径，减少管壁粗糙度，尽量采用圆管，提高流体输送温度，减少局部损失什么是管道中的水锤现象？有何危害？消除水锤现象的发生一般应采取哪些办法？ 答：A.当压力管道中的液体，遇到阀门突然关闭或开启以及水泵的突然停运或启动时，在瞬间内液体运动速度发生急剧的变化，引起其动量的迅速改变，从而造成管道中液体的压力显著地、反复地、迅速变化，这种现象称为水锤现象。（水锤有正水锤和负水锤之分,正水锤时,管道压力升高可以超过管道正常压力的几十乃至几百倍,致使管壁产生很大的应力,而压力反复变化将引起管道和设备震动,应力的交变变化,将造成管道及其管件和设备的损坏:负水锤是同样压力应力的变化也对设

26、备不利,压力过低也可能使管道形成不利的真空)B.发生水锤现象时，管道内液体压力骤然大幅度波动，其压力可能达到管中液体原来正常压力的几十倍甚至上百倍，可能导致管道系统的强烈振动、噪音、甚至使管道严重变形、爆裂及损坏水力设备等。C.消除水锤现象的发生一般采取如下措施：（1）增加阀门的启动时间；（2）尽量缩短管道的长度：（3）在管道上装设安全阀，以限制压力升高的数值。 D 产生水锤的内应因是流体的惯性和压缩性,外因是外部的扰动,如阀门的开关水泵的启停. E 为防止出现水锤现象,可采取增加阀门的启闭时间,尽量缩短管道的长度,在管道上装设安全阀或空气室,以限制压力突然升高的数值或压力降的太低的数值. 例：阀门突然关闭，在阀门附近水受压缩，压力升高，管壁也相应膨胀-回流-阀门处形成真空，水体膨胀，密度减少管壁收缩-顺流