汽机专业培训教材

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第一篇 汽机专业基础知识

1.什么是表压力?什么是绝对压力?

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.

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).

2.什么是真空?什么是真空度?

当密闭容器中的压力低于大气压力时,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

3.什么是经济真空? 什么是极限真空?

所谓经济真空是提高真空使汽轮发电机增加的负荷与循环水泵多消耗的电功率之差为最大时的真空.

如真空再继续提高,由于汽轮机末级喷嘴的膨胀能力已达极限,汽轮机的功率不再增加,此时真空称为极限真空.

4.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.

5.什么是汽化现象?什么是凝结现象?

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.

6.什么是过热蒸汽?什么是蒸汽的过热度?

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,对外做功的能力越强.

7.什么是焓?

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.

8.什么是熵?

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.熵的引入可以方便地反映第 2 页 共 32页

出热力过程热量的转换及循 环的热效率.

9.什么是液体的汽化潜热?

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.

10.什么是凝结热?

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.

11.汽化热与凝结热有什么关系?

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.

12.什么是循环热效率?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.

13.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.

14.卡诺循环的热效率怎样计算?

卡诺循环热效率用η卡表示.

q1--- q2 T1(S2--- S1) --- T2(S2--- S1)

η卡 = --------------- = --------------------------------------

q1 T1(S2 --- S1)

T1--- T2

= --------------- = 1 --- -------

T1 T1

式中 η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. 第 3 页 共 32页

15.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,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.

16.怎样在 T --S 图上表示朗肯循环?

如图所示: 4 --- 5 --- 6 --- 1 过程是工质 (水) 在锅炉中被定压加热、汽化和过热过程； 1 --- 2 过程是过热蒸汽在汽轮机中等熵膨胀做功过程； 2 --- 3 过程是做完功的蒸汽 (排汽) 排入凝汽器中定压凝结放热过程； 3 --- 4 过程是凝结水在给水泵中等熵压缩过程.

17.什么叫汽耗率?汽耗率的计算公式是怎样的?

汽轮发电机组每发出1千瓦小时的电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率.用字母 d 表示.

计算公式 :

d = D/Nf

式中 d -------- 汽耗率, 千克/千瓦·时 ；

D -------- 汽轮机每小时的汽耗量, 千克/时 ；

Nf -------- 发电量, 千瓦 .

18.什么是热耗率? 凝汽式汽轮机的热耗率怎样计算?

汽轮发电机组每发1千瓦小时的电能,所需要的热量叫热耗率.用字母 q 表示.

计算公式 :

q = d ( io --- t )

式中 q -------- 热耗率, 千焦/千瓦·时 ；

d -------- 汽耗率, 千克/千瓦·时 ；

io-------- 蒸汽初焓, 千焦/千克 ；

t -------- 给水焓, 千焦/千克 .

19.什么是导热?

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. 第 4 页 共 32页

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.

20.什么是对流换热?

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.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.

21.什么是热辐射?

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.

22.什么叫热应力?

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.

23.什么叫金属疲劳?

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。

24.什么是金属的蠕变?蠕变过程分哪几个阶段？

金属材料在长期高温和静应力的作用下,逐渐产生塑性变形的过程称为金属的蠕变.