《发电厂电气部分》复习
第一章 能源和发电
1、火、水、核等发电厂的分类
火电厂的分类：
（1）按燃料分：燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。
（2）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。
（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
（4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂
（5）按发电厂总装机容量的多少分：小容量发电厂，中容量发电厂，大中容量发电厂，大容量发电厂。
水力发电厂的分类：
（1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用
调峰，填谷，备用，调频，调相。
3、发展联合电力的效益
（1）各系统间电负荷的错峰效益。
（2）提高供电可靠性、减少系统备用容量。
（3）有利于安装单机容量较大的机组。
（4）进行电力系统的经济调度。
（5）调峰能力互相支援。
4、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14
火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产
生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
5、水力发电厂的基本生产过程
答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
6、轻水堆核电厂的分类 (缺生产过程及区别)
答：轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站。
第二章 发电、变电和输电的电气部分
1、一次设备、二次设备的概念
一次设备：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备
二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备
断路器、隔离开关的区别：断路器具有灭弧装置，正常运行时可接通或断开电路，在故障情况下，受继电保护的作用，能将电路自动切断。
2、断路器、隔离开关的区别
隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。安装隔离开关的目的是，在设备停运后，用隔离开关使停运的设备与带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。
3、母线的作用
母线的作用：起汇集和分配电能的作用
4、分相封闭母线的优缺点
分相封闭母线的优缺点：优点：（1）供电可靠性高（2）运行安全（3）由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热（4）运行维护工作量少
缺点：（1）母线散热条件差（2）外壳上产生损耗（3）金属消耗量增加
5、发电机中性点接地方式及作用
发电机中性点接地方式及作用：发电机中性点为高电阻接地方式，用来限制电容电流。发电机中性点为高电阻接地系统，目的是限制发电机电
压系统发生弧光接地时长生的过电压，使之不超过额定电压的2.6倍，以保证发电机及其其他设备的绝缘不被击穿。
6、影响输电电压等级发展的主要原因
第三章 常用计算的基本方法和理论
1、发热对电气设备的影响
答：(P63)使绝缘材料的绝缘性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触部分的接触电阻增加
2、导体发热和散热的主要形式
答：(P64)导体发热的主要形式有对流、辐射和导热三种。散热的主要形式是辐射和对流形式。
3、热稳定概念
答：当短路时导体的最高温度不超过所规定的导体短时发热允许温度时，认为导体在流过短路电流时具有热稳定性。
4、动稳定校验的概念
答：通过研究短路冲击电流产生电动力的大小和特征，选择适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。(不确定是否为动稳定校验的概念)
5、载流导体长期发热和短期发热的特点、载流导体短期发热的计算答：长期发热的特点：其温度变化范围不大，因此电阻R、比热容c及散热系数a均可视为常数。短期发热的特点：（1）发热时间短，产生的热量来不及向周围介质散布，可认为在短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度，即认为是一个绝热过程。（2）短路时导体温度变化范围很大，它的电阻和比热容不能再视为常数，而应为温度的函数。载流导体短期发热的计算：看看课本第三章第二节
6、导体的正常最高允许温度、短时最高允许温度
答：为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定限值。这个限值叫做最高允许温度。按照有关规定：导体的正常最高允许温度，一般不超过＋70℃。（P63）
导体通过短路电流时，短时最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝及铝锰合金可取200℃，硬铜可取300℃。（P64）
7、可靠性分析及计算
第四章 电气主接线以及设计
1、电气主接线定义、主接线基本要求及设计程序
答：电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。
基本要求：可靠性，灵活性，经济性。
设计程序：1.对原始资料分析。2.主接线方案的拟定与选择。3.短路电流计算和主要电气选择。4.绘制电气主接线图。5.编制工程概算。
2、主接线型式及分类
答：分为有汇流母线和无汇流母线，有汇流母线可概括分为单母线接线和双母线接线，无汇流母线接线主要有桥形接线、角形接线和单元接线3、单母（分段）、双母（分段）及其带旁路接线、一台半断路器接线的主接线图、运行方式及其典型的倒闸操作步骤
单母接线P105图4－1、单母分段接线P107图4－2；双母接线P107图4－3、双母分段接线P107图4－4；带旁路接线P108――109图4－5、4－6、4－7、4－8；一台半断路器接线P111图4－10；运行方式P111――113；倒闸操作P105（廖老师的PPT）
4、限制短路电流的措施
1. 装设限流电抗器
2. 低压侧分裂绕组变压器
3 采用不同的主接线方式和运行方式
5、分裂电抗器限制短路电流的原理
正常运行时，两个分支上的电流大小相等，方向相反。产生相反的磁通。每臂上的运行电抗X＝XL-Xu=(1-f).可见正常时每个臂的工作电抗减少；当分支发生短路时，两臂的总电抗为：X12＝2（1+f）XL..可见有效地抑制短路电流。
6、变压器类型和容量的选择依据（PPT中得来，内容较多，自己看着办）
1、单元接线的主变压器
单元接线的主变压器容量应按照发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。
采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定。
2、具有发电机电压母线接线的主变压器
(1)当发电机电压母线上的负荷最小时，应能将发电机剩余的功率送入系
统。
(2)当接入发电机电压母线上的最大一台发电机停用时，能由系统倒送功率供给机压母线的最大负荷。
(3)对于装有2台及以上的主变压器时，当其中1台故障或检修时，其他主变压器应能输送母线剩余功率传输功率的70%。
(4)当丰水季节为充分利用水能发电而对本厂发电机出力进行限制时，应能从系统返送电能满足发电机电压母线的最大负荷
3、连接两种升高电压母线的联络变压器
联络变压器一般只设一台，最多不超过两台，否则会造成布置和引接线的困难。
(1)容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换；
(2)容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。
4、变电站主变压器
一般应按5~10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。
第五章 厂用电
1、厂用电源的类型、厂用电率概念
发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。
2、厂用负荷的分类、厂用电负荷的计算方法（缺）
答：Ⅰ类厂用负荷、Ⅱ类厂用负荷、Ⅲ类厂用负荷、事故保安负荷、不间断供电负荷
3、明备用、暗备用概念
备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用方式，设置专用的备用变压器（或线路），经常处于备用状态（停运），当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全
部厂用负荷。按备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时，该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。4、厂用电动机自启动概念、分类及其自启动校验的原因
若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间内，厂用又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程成为电动机的自启动。
三类：失压自启动，空载自启动，带负荷自启动。
校验原因：若参加自启动的电动机数量多、容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此必须进行电动机自启动校验。
5、厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点
（1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；
（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；
（3）将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。
第六章 导体和电气设备的原理与选择
1、最大持续工作电流的选取，环境条件对设备选择的影响及修正，哪些情况下可不校验热稳定或动稳定。
最大持续电流的选取：P170
环境条件对设备选择的影响及修正：P170-171
下列情况下可不校验热稳定或动稳定：
（1）用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定
（2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定
（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不验算动、热稳定
2、电弧的形成与熄灭的基本原理，近阴极效应
在t＝0电流过零瞬间，介质强度突然出现0a（0a’、0a”）升高的现象，
称为近阴极效应（P174）。电弧的形成主要是碰撞游离所致。决定熄弧的基本因素是弧隙的介质强度恢复过程和加在弧隙上的弧隙电压恢复过程。耐受电压大于恢复电压。（P174-175）
3、现代高压开关电器的常用灭弧方法
答：1、利用灭弧介质。
2、利用特殊金属材料作灭弧触头。
3、利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却而复合。
4、采用多断口熄弧。
5、提高断路器触头的分离速度。（迅速拉长电弧，降低弧隙电场强度；并使电弧的表面加大，利于冷却电弧和带电质点的在周围介质中的扩散和离子复合。）
4、断路器开断三相电路、首先开断相、后续开断相
答：当三相发生短路时，断路器就开断三相电路，但是，各相电流过零时间不同，因此，电弧电流过零就有先后。先过零的一相电弧熄灭，此相称为首先开断相。其后开断的相，称为后续开断相。
（由于题目的的问题并不是很明确，这里就再列一点知识）
断路器开断三相电流包括开断中性点不直接接地与直接接地系统的三相接地短路电路，断路器在开断短路电路时，首先开断相的恢复电压最大，所以，断口电弧的熄灭，关键所在于首先开断相。但是，后续开断相，燃弧时间将比首先开断相延长0.005s，相对来讲，电弧能量又较大，因而可能使触头烧坏、喷油、喷气等现象比首先开断相更为严重。
5、隔离开关的作用
答：1.隔离电压 2.倒闸操作 3.分、合小电流
6、为何电流互感器二次绕组严禁开路
答：因为二次绕组开路时，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，
= 0 ,励磁磁动势由正常为数甚小的
骤增为
，铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此，二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千伏甚至上万伏，危及工作人员安全和仪表、继电器的绝缘，由于磁感应强度骤增，会引起铁心和绕组过热，此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。（结合图6－8a 将有助于你的理解）
7、电压互感器、电流互感器的准确级定义
答：电流互感器：在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。
电压互感器：在规定的一次电压合二次负荷变化范围内，符合功率因数为额定值时，电压误差的最大值。
8、电流互感器常用的接线方式。
答：单相接线、星形接线、不完全星形接线。
9、3－35kV、100kV及以上不同电压等级时，电压互感器与电网的连接方式
答：3－35KV电压互感器：经隔离开关和熔断器接入高压电网。
110KV及以上：只经过隔离开关与电网连接。
10、电压互感器、电流互感器的配置原则
答：电压互感器的配置：P197
(1)母线：工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器。
(2) 线路：35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。
(3)发电机：一般在发电机出口装设2~3组TV。
(4)变压器：变压器低压侧有时为了满足同期或保护要求，需要设置一组TV。
电流互感器的配置:P197
(1)所有支路均应按测量及继电保护要求装设电流互感器。(发电机、变压器、出线、
母线分段、母联、旁路等回路)
(2)保护用电流互感器装设地点应按尽量消除主保护装置的死区设置。
(3)为防止互感器套管闪络造成母线故障，其互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。
(4)为减轻内部故障对发电机损伤，励磁调节用TA应布置在发电机定子出线侧，为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量TA布置在发电机中性点侧。
11、如何选择普通电抗器的电抗百分数、（半）穿越电抗、分裂电抗定义及大小关系
普通电抗百分比：（P198,公式请大家自己补充）
a.按将短路电流限制到一定数值的要求来选择。
b.正常运行时电压损失校验。
c.母线残压校验。
（半）穿越电抗：（没发现在哪…）
分裂电抗：（P198-199，公式自己补充）
a. 按将短路电流限制到要求值来选择
b. 电压波动检验
c. 短路时残压及电压偏移校验
12、F－C回路的概念 P199
高压熔断器与高压接触器配合，被广泛用于300~600MV大型火电机组的厂用6KV系统，称为F－C回路。
13、导体截面选择方法
导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。（P204,公式自己补充）
第七章 配电装置
1、最小安全净距的定义及分类（P216，图7－1，图7－2）
最小安全净距是指再这一距离下，无论再正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。
对于敞露再空气中的屋内、外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类。
A值：
A1－带电部分至接地部分之间的最小电气净距
A2－不同相的带电导体之间的最小电气净距
B值：
B1－带电部分至栅状遮拦间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离
B2－带电部分至网状遮拦间的电气净距
C值：无遮拦裸导体至地面的垂直净距。保证人举手后，手与带电裸体间的距离不小于A1值。
D值：不同时停电检修的平行无遮拦裸导体之间的水平净距。
E值：屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道路面的距离。
2、屋内、屋外配电装置的分类
发电厂和变电站的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分成三层式，二层式和单层式。（详细请见P222）
根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。（详细请见P227）
3、GIS的定义、成套配电装置的特点
GIS：由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳体内充一定压力的SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。
成套配电装置的特点：
a.电气设备布置在封闭或半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；
b.所有电气设备已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；
c.运行可靠性高，维护方便；
d.耗用钢材较多，造价较高。
4、五防P225
防止误拉合隔离开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误入带电间隔
5、电抗器的安装布置方式
垂直布置、品字形布置、水平布置。P226
垂直布置时B相应放在上下两项之间：品字形布置时不应将A、C相重叠在一起，其原因是B相电抗器线圈的缠绕方向与A、C相线圈相反，这样在外部短路时，电抗器相间的最大作用力是吸引力，而不是排斥力，以便利用瓷绝缘子抗压强度比抗拉强度大得多的特点。
第八章 发电厂和变电站的控制与信号
1、发电厂的控制方式，及各种控制方式的区别
宏观：
主控制室控制方式：机炉电相关设备的控制采用分离控制，即设电气主控制室、锅炉分控制室和汽机分控制室。主控制室为全厂控制中心，负责起停机和事故处理方面的协调和指挥。
机炉电集中控制方式：一般将机、炉、电设备集中在一个单元控制室（简称集控室控制）。
微观：分为模拟信号测控方式和数字信号测控方式。
2、变电站的控制方式
变电站的控制方式：
按有无值班员分为值班员控制方式、调度中心或综合自动化站控制中心远方遥控方式。即使对于值班员控制方式，还可按断路器的控制手段分为控制开关控制和计算机键盘控制；控制开关控制方式还可分为在主控室内的集中控制和在设备附近的就地控制。
按控制电源电压的高低变电站的控制方式还可分为强电控制和弱电控制。
3、集控站概念
220KV及以上的变电站一般采用值班员控制方式，并常常兼作其所带的低电压等级变电站的控制中心，称为集控站。
4、图8－3（P260）、图8－4（P260）的继电器动作原理
5、断路器“跳跃”现象的概念
因断路器合闸时，如遇永久性故障，继电保护使其跳闸，此时，如果控制开关未复归或自动装置触点被卡住，将引起断路器再次合闸继又跳闸，即出现“跳跃”现象，容易损坏断路器。
6、图8－9（P266）灯光监视的断路器控制回路和信号回路、各种操作的动作过程
题型
填空题、简答题、论述题、判断及改错题
画/识图及倒闸操作，计算题。
汽轮机专业中级工职业技能鉴定试题及答案 一、选择题 1.1001 当容器内工质的压力大于大气压力，工质处于（） （）正压状态；（）负压状态；（）标准状态；（）临界状态。 2.1002 在焓—熵图的湿蒸汽区，等压线与等温线（） （）是相交的；（）是相互垂直的；（）是两条平引的直线；（）重合。3.1004 朗肯循环是由（）组成的。 （）两个等温过程，两个绝热过程； （）两个等压过程，两个绝热过程； （）两个等压过程，两个等温过程； （）两个等容过程，两个等温过程。 4.1005 金属材料的强度极限σ是指（）。 （）金属材料在外力作用下产生弹性变形的最大应力； （）金属材料在外力作用下出现塑性变形时的应力； （）金属材料在外力作用下断裂时的应力； （）金属材料在外力作用下出现弹性变形时的应力。 5 .2007 凝汽器内蒸汽的凝结过程可以看作是（） （）等容过程；（）等焓过程；（）绝热过程；（）等压过程； 6.2008 沸腾时气体和液体同时存在，气体和液体的温度（） （）相等；（）不相等；（）气体温度大于液体温度；（）气体温度小于液体温度。 7.2009 已知介质的压力p 和温度t，在该温度下，当p 小于p 饱时，介质所处的状态是（） （）未饱和水；（）湿蒸汽；（）干蒸汽；（）过热蒸汽。 8.2010 沿程水头损失随水流的流程增长而（） （）增大；（）减少；（）不变；（）不确定； 9.3012 两台离心水泵串联运行，（） （）两台水泵的扬程应该相同； （）两台水泵的扬程相同，总扬程为两泵扬程之和； （）两台水泵扬程可以不同，但总扬程为两泵扬程之和的1/2； （）两台水泵扬程可以不同，但总扬程为两泵扬程之和。 10.1016 油系统多采用（）阀门。 （）暗；（）明；（）铜制；（）铝制； 11.1017 减压门属于（） （）关（截）断门； （）调节门； （）旁路阀门； （）安全门。 12.1018 凝汽器内真空升高，汽轮机排汽压力（） （）升高；（）降低；（）不变；（）不能判断。 13 1019 加热器的种类，按工作原理不同可分为（） （）表面式加热器，混合式加热器；
第1章电磁学教学大纲 （包括讲座共60学时） 第2章静电场参考学时 10 §1 库仑定律 ?扭称实验及其它实验，电力平方反比律?库仑定律的物理内涵 ?库仑定律的成立条件? 电荷守恒定律，电荷的量子性§2 电场电场强度 ?电场，电场强度矢量?场强叠加原理 §3 静电场的高斯定理 ?源与旋，通量与环流?静电场的高斯定理 §4 静电场的环路定理电势 ?静电场的环路定理?关于静电场高斯定理和环路定理的几点说明?电势?场强与电势的微分关系 §5静电场的基本微分方程* 讲座：“电力平方反比律的理论与示零实验”； 第3章静电场中的导体和电介质参考学时 8 §1导体和电介质 §2 静电场中的导体 ?导体的静电平衡条件?导体空腔与静电屏蔽 ?导体的静电平衡的基本性质?静电场边值问题的唯一性定理 ?尖端放电及其应用 §3电容和电容器 ?孤立导体的电容?电容器及其电容 ?平行板电容器球形电容器同轴柱形电容器 ?分布电容?电容器的串并联 §4 电介质极化 ?极化的微观机制?极化的描绘 ?极化强度矢量P和极化电荷q’的关系
?极化强度矢量P和总电场E的关系——极化规律 ?各向异性电介质铁电体?例题 §4有介质时的静电场 ?有介质时的高斯定理电位移矢量?应用例举 §5静电场的边界条件 ?D的法向分量连续?E的切向分量连续 §5带电体系的静电能 ?带电体系的静电势能?电容器储存的静电能 ?静电场的能量 第4章直流电参考学时 4 §1电流的连续性方程恒定条件 ·电流和电流密度矢量·电流的连续性方程恒定条件§2欧姆定律 · 欧姆定律（积分形式）·电阻率和电导率 ·欧姆定律（微分形式）·焦耳定律 ?金属导电的经典微观解释 §3 电源和电动势 ?电源的电动势?电源的路端电压 ?电源的功率?直流电路中的静电场的作用?温差电动势 §4 直流电路 ?简单电路·复杂电路基尔霍夫定律 第5章恒定磁场参考学时 10 §1奥斯特实验 ?磁的基本现象?奥斯特实验?相关实验?研究课题§2毕奥-萨伐尔定律 ?毕奥-萨伐尔定律的建立?磁感应强度?载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”和“安培环路定律”
汽轮机试题 一、填空题 1、凝结水温度（低于）汽轮机排汽的（饱和温度）数值称凝结水的过冷却度。 2、凝结器按换热方式可分为（混合式）和（表面式）两大类。 3、抽气器的作用是不断地抽出凝结器内（不凝结）气体和漏入的空气（保持）凝结器的真空。 4、位于（给水泵）和（锅炉省煤器）之间的加热器为高压加热器。 5、蒸汽在汽轮机（动叶片）中的焓降与级的（理想焓降）之比称为级的反动度。 6、汽轮机的损失包括（外部）损失和（内部）损失。 7、高速弹簧片式调速器主要由（重锤）、（调速块）钢带座和枕套等部件组成。 8、采用喷嘴调节的多级汽轮机，其第一级进汽面积随（负荷）的变化而变，因此通常称第一级为（调节级）。 9、中间再热式汽轮机必须采用一机（一炉）或一机（二炉）的单元配汽方式。 10、汽轮机在冷态启动和加负荷过程中，蒸汽温度（高于）汽缸内壁金属温度；在停机和减负荷过程中，蒸汽温度（低于）汽缸内室金属温度。 11、超高压汽轮机的高、中压缸采用双层缸结构，在夹层中通入
（蒸汽），以减小每层汽缸的（压差和温差）。 12、汽轮机调速系统由转速感应机构、（传动放大）机构、配汽机构和（反馈）机构等四部分组成。 13、汽轮机危急保安器有（重锤）式和离心（飞环）式之分。 14、蒸汽在汽轮机内膨胀做功，将热能转变为机械能，同时又以（对流）传热方式将热量传给汽缸内壁，汽缸内壁的热量以（传导）方式由内壁传到外壁。 15、蒸汽对汽轮机转子和汽缸等金属部件的放热系数不是一个常数，它随着蒸汽的流动状态，以及蒸汽的（压力）、（温度）和流速的变化而变化。 16、离心泵的基本特性曲线有流量一扬程（Q_H）曲线、（流量一功率（Q_N））曲线和（流量一效率（Q_n ））曲线。 17．汽轮机的法兰螺栓加热装置是为了（减少）汽轮机启动停止和（变工况）过程中汽缸、法兰、螺栓之间的温度。 18、汽轮机隔板在汽缸中的支承与定位主要由（销钉）支承定位、（悬挂销和键）支承定位及Z 形悬挂销中分面支承定位。 19、若汽轮机的喷嘴只装在圆周中的某一个或几个弧段上，其余弧段不装喷嘴称（部分）进汽。装喷嘴的弧段叫（工作）弧段。 20、要提高蒸汽品质应从提高（补给水）品质和（凝结水）品质着手。 21、冷态压力法滑参数启动过程的主要启动程序为（锅炉点火及暖管）、冲转升速及暖机、（并网）及带负荷等几个基本阶段。
复习提纲 第一章 §1运用库仑定律 §2理解电场强度电场线能用叠加原理求电场分布（包括离散的电荷分布和电荷的连续分布）求带电体在电场中所受的力及其运动 §3高斯定理熟练运用高斯定理求解电场 §4 理解电势和电势差理解静电场力作功与路径无关及静电场的环路定理能运用叠加原理和电势定义式求电势分布理解等势面理解电势梯度及与电场的关系 §5 熟悉导体静电平衡条件理解静电平衡导体的性质、导体上的电荷分布、静电屏蔽熟练掌握有静电平衡导体问题的一般求法 §6 了解静电能的概念 §7 了解孤立导体的电容熟知典型电容器的电容能熟练求解简单电容器的电容、电容器的能量 §9 理解电流密度矢量熟悉并且能运用欧姆定律的微分形式，理解电流的连续性方程、稳恒电流条件理解电动势并且能在电路中运用 熟悉例题1—15，22—27。 参考习题 3、13、18、25、36、37、46、52、66 第二章 §1 理解电流的磁效应了解安培定律、电流单位的定义 §2 理解B的定义熟悉毕萨定律并且能求解简单情况下的问题（包括2.3, 2.4, 2.5的情形） §3 熟悉安培环路定理且能熟练应用求解问题 §4 了解磁场的高斯定理 §5 熟悉安培力熟练求解导体棒和线圈在磁场中所受的力和力矩 §6 熟悉洛仑兹力及特点，能求解简单磁场分布下带电粒子在磁场中的运动问题理解霍尔效应并且能求解 熟悉例题5—8，12--13 参考习题 1、2、3、4、7、14、16、17、23、28、32、43、50 第三章 §1 熟悉电磁感应现象能熟练应用电磁感应定律和楞次定律了解涡电流和电磁阻尼 §2 熟练应用动生电动势公式了解交流发电机原理理解感生电场能求轴对称磁场情况下感生电动势了解感应加速器 §5 理解互感和自感现象能求简单情况的自感和互感、两线圈顺接和反接的自感、互感系数和自感系数的关系熟悉自感磁能的公式，了解互感磁能 熟悉例题1—3，7—9， 参考习题 3、4、5、11、12、14、26、32、35 第四章 §1 理解极化概念了解极化的微观机制理解极化强度P的定义、退极化场的概念能求解极化电荷面密度熟悉D的定义，理解D、E、P三者的关系能熟练
工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量
)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃
汽轮机专业试题 一、选择题： 1、电机转速为3000rpm时，振动值应小于（A）mm。A0.06B0.10C0.12D0.16 2、给水泵平衡管的作用是（D）。 A防止泵过热损坏 B防止泵超压 C防止泵过负荷 D减少轴向推力 3．发现循环水泵备用中倒转时，应判断为（B）。 A、电机启动 B、出口门不严 C、泵未排空 D、入口门不严 4．凝汽器冷却面积为（A）m2。 A、11000 B、22300 C、14096 D、9410 5．备用给水泵启动前，应先关（B）。 A、入口门 B、出口门 C、空气门 D、密封水门 6．高压除氧器的水箱有效容积是（B）m3。 A、50 B、140 C、670 D、700
7．正常巡检中，发现油净化器输油泵运行中跳闸，油位上涨，此时应首先（D）。 A、汇报 B、开放油门放油 C、关出口门 D、关闭来油门 8．水泵发生倒转时，应（B）。 A、关闭入口门 B、关闭出口门 C、开启放水门 D、立即合闸启动 9．离心泵启动正常后，开出口门时，出口压力和电流分别（B）。 A、升高，增加 B、下降，增加 C、下降，减小 D、升高，减小 10．离心泵在运行中发现供水压力低，流量下降，管道振动，泵窜轴， 则为（D）。 A、打空泵 B、打闷泵 C、出水量不足 D、水泵汽蚀 11．机组运行中，高加停止过程中，出口水温降低速度应控制在（B）℃/min以内。 A、1.5 B、2 C、2.5 D、3
12．高加注水时，用注水门控制其水侧压力上升速度不超过（D）Mpa/min。 A、0.2 B、0.3 C、0.4 D、0.5 13．10米备用油箱油位在上油位计（C）。 A、1/3以上 B、1/2以上 C、2/3以上 D、满油位 14．高压油泵投入前，调节系统充油赶空气时间为（C）min。 A、10 B、20 C、30 D、60 15．给水泵运行中润滑油压低于（B）Mpa时，给水泵跳闸。 A、0.01 B、0.05 C、0.08 D、0.10 16．发电机漏风量24h风压下降不大于（B）Mpa为合格。 A、0.01 B、0.015 C、0.02 D、0.005
第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试 写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何 一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就 烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析 其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热 量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。
第一章 静 电 场 §1.1 静电的基本现象和基本规律 计 算 题 ： 1、 真空中两个点电荷q 1=1.0×10-10C ，q 2=1.0×10-11C ，相距100mm ，求q 1受的力。 解：)(100.941 10 2 210排斥力N r q q F -?== πε 2、 真空中两个点电荷q 与Q ，相距5.0mm,吸引力为40达因。已知q=1.2×10-6C,求Q 。 解：1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿 C q F r Q r qQ F 13202 01093441 -?-==?=πεπε 3、 为了得到一库仑电量大小的概念，试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时 的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。 解：? ??=?=?==物体的重量相当于当万吨物体的重量 相当于当kg m r N m r N r q q F 900)1000(100.990)1(100.941 3 92210πε 4、 氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。根据经典模型，在正常状态下，电 子绕核作圆周运动，轨道半径是r=5.29×10-11m 。已知质子质量M=1.67×10-27kg ，电子质量m=9.11×10-31kg 。电荷分别为e=±1.6×10-19 C,万有引力常数G=6.67×10-11N ·m 2/kg 2。（1）求电子所受的库仑力；（2）库仑力是万有引力的多少倍？（3）求电子的速度。 解： 不计 万有引力完全可以略去与库仑力相比在原子范围内由此可知吸引力吸引力,,,/1019.241 41)3(1026.2/)(1063.3)2() (1022.841 )1(62 02 2 02394722 18 2 20s m mr e v r e r v m F F N r m m G F N r e F g e g e ?==?=?=??==?==--πεπεπε 5、 卢瑟福实验证明：当两个原子核之间的距离小到10-15米时，它们之间的排斥力仍遵守 库仑定律。金的原子核中有79个质子，氦的原子核（即α粒子）中有2个质子。已知每个质子带电e=1.6×10-19 C ，α粒子的质量为6.68×10-27 kg.。当α粒子与金核相距为6.9×10-15m 时（设这时它们仍都可当作点电荷）。求（1）α粒子所受的力；（2）α粒子的加速度。
1．火力发电厂汽轮机的主要任务是：（B） A. 将热能转化成电能 B. 将热能转化成机械能 C. 将电能转化成机械能 D. 将机械能转化成电能2．具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时（C） A. 压力下降，速度下降 B. 压力上升，速度下降 C. 压力下降，速度上升 D. 压力上升，速度上升3．汽轮机的级中做功能力最大的级为：（C） A纯动级 B. 带反动度的冲动级 C复速级 D. 反动级 4．汽轮机除级各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？（D） A. 湿汽损失 B. 隔板漏汽损失 C. 叶顶漏汽损失 D. 轴封漏汽损失 5．多级汽轮机相对效率降低的不可能原因是（D）。 A.余速利用系数降低 B.级损失增大 C.进排汽损失增大 D.重热系数降低 6．正常运行时，关于凝汽器真空的形成，判断下列四个答案中哪一个是正确答案？（B） A.抽气器抽成的 B.蒸汽在较低的温度下凝结形成的 C.凝结水泵将水从凝汽器抽出形成的 D.汽轮机的末级叶片比较长，蒸汽膨胀得比较充分形成的。7．并列运行的机组，同步器的作用是（C）
A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压 C. 改变汽轮机功率 D. 减小机组振动 8．已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg，该级的反动度为0.187，则喷嘴出口的理想汽流速度为（D） A. 8 m/s B. 122 m/s C.161 m/s D. 255 m/s 9．关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：（C） A．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关 B．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关 C．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关 D. 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关 10．当各种条件相同时，冲动式汽轮机与反动式汽轮机的级数比约为：（C） A.2 B. 1 C.1/2 D.1/4 11.给水泵平衡管的作用是（D ）。 A防止泵过热损坏B防止泵超压 C防止泵过负荷D减少轴向推力 12、液体在沸腾时蒸汽和液体的温度(A) （A）相等；
3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作 用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210 K m W ?=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ?=，初始温度为250C 。问当它突然受到6500C 烟气加热 后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系 数为 )/(122 K m W ?。 解：采用集总参数法得： ) exp(0 τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ ) exp(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数： 05.0100095.04) /(3
工程传热学试题及其 答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热
汽轮机专业试题库 山东京能生物质发电有限公司工作组 二〇一〇年十月十五日 一、填空题 1、转子惰走中真空降到零时,立即停止向轴封供汽,既不宜过早又不宜过迟,原因就是: 停止过早,会吸入冷空气,转子轴封会受冷却,引起胀差过大;停止过迟,会造成上、下缸温差增大,转子受热不均,从而导致大轴弯曲与汽缸变形。 2、汽耗率就是指每发一度电耗用的蒸汽量__,其表达式d= 。倘若机组运行一段时间后,汽耗率d变大,则说明该机组经济性变差___。 3、常见轴向推力平衡措施有:1)__高、中压缸对置___;2) 低压缸分流 ;3)__设置平衡活塞;设置推力轴承。 4、最佳速比的物理意义就是__轴向排汽、余速损失最小,轮周效率最高(或内效率最高) 。纯冲动级最佳速比表达式就是(X1)OP=_(x1)op=cosα1/2。。 5、凝汽器的最佳真空就是指__在功率与tw！一定的前提下因提高真空而获得的净收益最大时的真空。 6、多级汽轮机中,凡就是_直接影响蒸汽状态的那类损失统称为内部损失,否则称为外部损失。例如轴封漏汽损失与中间再热管路损失分别属于__外部损失与内部损失。 7、油膜振荡一般发生在转子升速到两倍于第一临界转速时,消除油膜振荡措施的主要依据增大偏心率 ,具体的措施有增大轴承的压 比与降低润滑油的粘度。 8、调速系统迟缓率就是指在同一负荷下,由静态特性决定的最高转速与最低转速之差与额定转速n0的比值; 。迟缓的存在,使得单机运行机组会产 生转速自发飘动现象;并网运行机组会产生负荷自发晃 动现象。 9、热态启动时,应先向轴封供汽后抽真空,就是为了防止冷空气与金属接触,出现急剧冷却,产生过大局部负胀差。 10、调速系统静反馈的作用就是使调节系统稳定。动反馈的作用就是增加调节系统动态稳定 性。 11、油动机的两个重要技术指标就是:①提升力倍数;②油动机时间常数。对它们的要求分别就是保证任何情况下顺利开启调门与迅速关闭调门、防止超速。 12、叶轮式转子用于冲动式汽轮机,其结构可分为整锻式、套装式、组合式与焊接式四种型式,大功率汽轮机的高压转子均采用整锻 式转子。 13、中间再热机组需采用单元制的运行方式。与母管制方式运行的机组相比,单元制的运行方式带来了两个方面的问题:1) 机炉流量不匹 配 ;2) 机炉动态响应时间不匹配。 14、一个闭环的汽轮机自动调节系统可分为四个组成部分:1) 转速感受机 构 ; 2) 传动放大机构 ;3) 配汽机构 ;4) 调节对
传热学第五版课后习题答案
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及 w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--?? =-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W) Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=?
1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ 铝＝237W/(m·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜>λ 铝 >λ 黄铜 >λ 钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0.
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。 （1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。 （2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。 可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于 室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。
循环水考试题库 一、填空题 1、巡回检查方法采用眼看、耳听、鼻闻、手摸等方法来判断情况和发现问题。 2、离心泵的主要性能参数有：转速、流量、扬程、功率和效率。 3、传热的基本方式有传导、对流和辐射。 4、离心泵启动前出口阀应处于全关位置。 5、操作工的三懂四会：三懂是指：懂生产原理、工艺流程、设备构造。 6、离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 7、离心泵的轴承温度高的原因为轴承缺油或磨损严重。 8、正常运转的高速泵油窗油位1/2至2/3。 9、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生汽缚现象。 10、泵的密封水压力过低会造成密封损坏。 11、汽轮机的额定转速为6500，临界转速为4500，跳闸脱扣转速为7580。 14、汽轮机正常运转时，最大允许振动值外壳上为0.03mm，在越过临界转速时，最大允许振动值外壳上为 0.10mm。 15、汽轮机的基本工作原理是力的（冲动原理）和（反动原理）； 16、汽轮机的转动部分通常叫（转子），由（主轴）、（叶轮）、（动叶栅）、（联轴器）及其它装在轴上的零部件组成。 17、汽轮机的静止部分通常由（汽缸）、（隔板）、（汽封）、（轴承）等组成。 18、汽轮机的额定参数下的正常停机主要可以分为（减负荷）、（解列循环泵）和（转子惰走）几个阶段。 19、汽轮机应有以下自动保护装置：（自动主汽门）、（超速）、（轴向位移）、（低油压）和（低真空）保护装置。 20、汽轮机调速系统的静态试验是在汽轮机（静止）状态，起动（高压）油泵对调速系统进行试验，测定各部套之间的（关系）曲线，并应与制造厂设计曲线（基本相符）。 21、汽轮机的内部损失包括（进汽机构的节流）损失、（排汽管压力）损失、（级内）损失。 22、汽轮机调节系统一般由（转速感受机构）、（传动放大机构）、（执行机构）、（反馈装置）等组成。 23、汽轮机按热力特性分类分为（凝汽式汽轮机）、（调整抽汽式汽轮机）、（背压式汽轮机）。 24、排汽缸的作用是将（汽轮机末级动叶）排出的蒸汽导入（凝汽器）中。 25、汽轮机本体主要由（转动部分）、（静止部分）、（控制部分）组成。 26、汽轮机额定参数下的起动过程包括（新蒸汽管道的暖管）、（冲动转子）、（升速暖机）、（并列接带负荷）等。 27、过冷度增大主要是由凝结水的（水位）过高、凝汽器内积存（空气量）过多、循环水（入口）温度过底，凝汽器结构不合理等因素造成的。 28、汽轮机凝汽器的铜管结垢，将使循环水出入口温差（减少），造成凝汽器端差（增大），真空（降低）。 29、凝汽器热负荷是指凝汽器内（蒸汽）和（凝结水）传给冷却的总热量。 30、射汽式抽气器由（工作喷嘴）、（混合室）和（扩压管）三部分组成。 31、汽轮机供油系统主要由（主油泵）、（注油器）、（冷油器）、（滤油器）、（减压阀）、（油箱）等组成。 32、汽轮机故障停机一般分为：（紧急停机）和（一般性故障停机）。 33、汽封在汽轮机所处的位置可分为：（轴端汽封）、（隔板汽封）、和（围带汽封）三类。 二、判断题 1、汽轮机在停机过程中，汽缸内壁产生拉应力，而外壁产生压应力。（√） 2.开车时不得敲击、碰撞正在运转的设备及管道。（√） 3.循环水进塔温度42℃，出塔温度32℃。（√） 4.汽机转速超过6160r/min仍继续上升，如不能正确迅速制止，将发生超速的重大恶性事故。（√） 5、汽轮机正常运行中凝汽器的真空是靠抽气器来建立并维持的。（×） 6、速度变动率越大，系统的动态稳定性越好。（√） 7、迟缓率越小，调节系统的稳定性越差。（×） 8、汽轮机新蒸汽参数是指自动主汽门前的参数。（×） 9、汽轮机排汽压力越低，工质循环的热效率越高。（√） 10、在其它条件不变时，提高蒸汽初温度可以使汽轮机的相对内效率下降，提高蒸汽初压力可以使汽轮机的相对内效率提高。（×） 11、当气体的压力升高，温度降低时，其体积增大。（×）
1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体；暖气片外壁 辐射 墙壁辐射 人体 电热暖气片：电加热后的油 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体 红外电热器：红外电热元件辐射 人体；红外电热元件辐射 墙壁 辐射 人体 电热暖机：电加热器 对流换热和辐射加热风 对流换热和辐射 人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射 人体 太阳照射：阳光 辐射 人体 5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸
腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界
1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。 2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。 4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 6．经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7．促使系统状态变化的原因是什么？ 举例说明。 有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？ 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图
第一章作业 1-1对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不 同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用哪一种布置？ 解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。 （b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流 和热辐射。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用（a ）布置。 1-7一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2，平均导 热系数为1.04w/m ·k ，内外壁温分别是520℃及50℃。 试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-9在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d=14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式 1-14宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量？ 解：航天器单位表面上的换热量 2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =???=-=-εσ 1-27附图所示的空腔由两个平行黑体表面组 成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面2是厚δ=0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面3被高 温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？ 解： 表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量 第二章作业 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成， 且δA =2δB (见附图)。已知λA =0.1 w/m ?K ，λB =0.06 w/m ?K 。烘箱内空气温度 t f1=400℃，内壁面的总表面传热系数h 1=50 w/m 2?K 。为安全起见，希望烘箱炉门 的外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度t f2=25℃，外表面总表面传热系数h 2=9.5 w/m 2?K 。 解：按热平衡关系，有： 由此得，δB =0.0396m δA =2δB =0.0792 m t w3 ε=1.0 t w2=127℃ t w1=27℃ δ h 1 t f1 h 2 t f2 t δA δ B