汽机专业第一部分基础知识

第一部分 基础知识第一部分 基础知识 1 什么叫热机 答 将热能转变成机械能的设备 统称为热机 2 什么叫工质 答 实现热能和机械能相互转换的媒介物质 称为工质 3 什么是能 能有几种形式 答 物体做功的能力叫做能 能的形式有动能 位能 光能 电能和热能等 4 什么是动能 如何计算 答 物体由于运动而具有的能叫动能 动能的计算公式如下式 动能 1 2 Mc2 式中 M 物体质量 千克 C 运动物体的运动速度 米 秒 5 什么叫位能 什么叫重力位能 答 由相互作用的物体间相对位置决定的能叫位能 物体由于所处位置高低而具有的能叫重力位能 6 什么是内能 答 物体内部分子热运动所具有的内动能和由于分子之间相互吸引力所形成的内位能的总 和称为内能 7 什么是温度 有几种表示方法 答 温度是表示物体冷热程度的物理量 温度的表示方法 工程上常用的有两种 即摄氏温标和绝对温标 1 摄氏温标 是取在标准大气压力下 冰的熔点为 0 水的沸点为 100 将 0 100 之间等分为 100 个刻度 每个刻度就是摄氏温标的 1 2 绝对温标 与摄氏温标每刻度的大小是相同的 但绝对温标的零点 则是摄氏温标的 273 15 摄氏温标和绝对温标两者之间的关系如下 T t 273 15 K 式中 T 绝对温度 单位 K t 摄氏温标 单位 8 什么是压力 有几种表示方法 答 单位面积上所受到的垂直作用力叫压力 压力的大小可用单位面积上作用力的大小或 液柱的高度来表示 其单位如下 1 国际单位制 压力单位以帕斯卡表示 即每 1 平方米的面积上作用 1 牛顿的力称 1 帕斯 卡 Pa 简称帕 由于帕的单位太小 常用千帕 kPa 兆帕 MPa 表示 1 千帕 103 帕 1 兆帕 106 帕 2 工程单位制 以工程大气压作为压力单位 1 工程大气压 1 千克力 厘米 2 104 千克力 米 2 1 工程大气 9 8 10 牛顿 米 2 0 098 兆帕 735 6 毫米汞柱 9 什么是表压力 什么是绝对压力 答 用压力表测量压力所得到的数值 是高于大气压力的数值即表压力 是指在大气压力 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 10 什么是真空 什么是真空度 答 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 11 什么是重度 什么是比容 答 物体单位体积上的重量叫重度 其单位是克 厘米 3 或千克 米 3 物体单位重量所占有的容积称比容 其单位是厘米 3 克或米 3 千克 12 什么是比热 它的单位是什么 答 比热是一个物理量 它的定义是 1 千克的物质温度升高或降低 1 所吸收或放出的热 量 比热用字母 C 表示 它的单位是千焦 千克 13 什么是功 什么是功率 它们的单位是什么 答 物体在力的作用下 沿力的方向发生的位移 该力和沿力方向上位移的乘积称为功 功 力 距离 功的单位 国际单位是焦耳 工程单位是千瓦小时 千克力米 功率 单位时间内所做的功称为功率 其单位用瓦特表示 14 什么是物质三态 答 物质通常情况下有三种状态 即固态 液态和气态 15 何为理想气体 何为实际气体 答 理想气体是一种实际上不存在的假想气体 它的分子是弹性 不占体积的质点 分子 间没有相互作用力 反之 不具备上述条件的气体为实际气体 在发电厂中 空气和烟气可看做是理想气体 水蒸汽可看做是实际气体 16 什么是气体的状态参数 答 气体的状态参数分为基本状态参数和一般状态参数 基本状态参数 温度 压力 比 容 可通过仪表直接测量 一般状态参数有焓 熵 内能等 这些表明气体状态特征的物 理量 称为气体状态参数 17 什么是热力过程 火力发电厂中有哪些典型的热力过程 答 热力系统连续变化的过程叫热力过程 火力发电厂中典型的热力过程有等温 等压 等容 绝热过程 等温过程 工质在温度不变的条件下进行的热力过程称为等温过程 如给水的锅炉内的汽 化过程 等压过程 工质在保持压力不变的情况下进行的热力过程称等压过程 如给水在锅炉内加 热 汽化 过热等过程 等容过程 工质在保持容积不变的情况下进行的热力过程称为等容过程 绝热过程 工质与外界没有热交换的热力过程称为绝热过程 18 什么是热力循环 火力发电厂中有几种热力循环 答 工质经过一系列的状态变化 重新回到原来状态的全部过程的综合 叫热力循环 火力发电厂中常见的有朗肯循环 回热循环和再热循环 19 水蒸汽的形成分为哪几个阶段 答 水蒸汽的形成一般分为三个阶段 1 水的等压预热过程 即水从任意温度加热到饱和状态 所加的热量叫液体热或预热热 2 饱和水的等压等温汽化过程 即从饱和水加热到干饱和蒸汽 所加的热量叫汽化热 3 干饱和蒸汽的等压过热过程 即从干饱和蒸汽加热到任意温度的过热蒸汽 所加的热叫 做过热热 20 什么是饱和水 什么是饱和蒸汽 答 当汽液两相处于动态平衡状态时为饱和状态 此时的水称为饱和水 此时的蒸汽称为 饱和蒸汽 21 什么是饱和温度 什么是饱和压力 答 饱和水的温度和蒸汽的温度是相同的 饱和温度即在饱和状态下所对应的温度 在饱 和状态下所对应的压力就叫做饱和压力 22 什么是汽化现象 什么是凝结现象 答 物质从液态变为汽态的过程叫汽化 汽化方式有两种 即蒸发和沸腾 物质从汽态变成液态的现象叫凝结 在一定的压力下 液体的沸点也就是蒸汽的凝结温度 凝结与汽化是两个相反的过程 23 什么是过热蒸汽 什么是蒸汽的过热度 答 在同一压力下 对饱蒸汽再加热 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 24 什么是液体的汽化潜热 答 在定压下 将 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 25 什么是凝结热 答 在一定压力下 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 26 热力学第一定律的主要内容是什么 答 热能和机械能可以互相转换 但不能创生也不能消减 消失了一定量的热必产生一定 量的功 消耗了一定量的功 必产生与之相当的一定量的热 27 热力学第二定律的主要内容是什么 答 热力学第二定律的主要内容是 1 在热力循环中 工质从热源吸收的热量不可能全部转变为功 其中一部分不可避免地要 传给冷源而成为冷源损失 2 任何一个热机必须有一个高温热源和一个低温热源 3 热能不可能从冷源自发地传给热物体 28 什么是回热抽汽 答 由汽轮机中间级抽出送到加热器加热给水或凝结水的蒸汽叫回热抽汽 29 采用回热循环有什么意义 答 采用给水回热循环 一方面利用汽轮机抽汽所具有的较低品位热量来提高锅炉的给水 温度 另一方面使汽轮机排汽量减少 从而减小冷源损失 在蒸汽初终参数相同的情况下 采用给水回热循环的热效率比朗肯循环热效率有明显提高 30 什么是汽轮机中间再热 答 蒸汽中间再热 就是把在汽轮机高压缸内已经做了部分功的蒸汽 再引入到锅炉的再 热器中重新加热 使蒸汽温度又提高到初始温度 然后再送回汽轮机 在中 低压缸内继 续膨胀作功 31 采用蒸汽中间再热的目的是什么 答 为了提高发电厂的热经济性和适应大机组发展的需要 蒸汽初参数不断提高 但是 随着蒸汽初压力的提高 蒸汽在汽轮机中膨胀终了的湿度增大 为了使排汽湿度不超过允 许的限度 改善汽轮机末级叶片的工作条件 因而采用蒸汽中间再热 采用中间再热循环 后 可使循环热效率和机组经济性大大提高 32 什么是汽耗率 汽耗率的计算公式是怎样的 答 汽轮发电机每发出 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 汽轮机每小时的耗汽量 千克 小时 Nf 发电量 千瓦 33 什么是热耗率 凝汽式汽轮机的热耗率是怎样计算的 答 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 用字母 q 表示 计算公 式 q d I0 t q 热耗率 千焦 千瓦时 d 汽耗率 千克 千瓦时 I0 蒸汽焓 千焦 千克 t 给水焓 千焦 千克 34 什么叫节流 答 工质在管道内流动时 由于通流截面积突然缩小 使工质的压力降低 这种现象称节 流 35 工质节流前 后状态参数有什么变化 答 节流过程可以认为是绝热过程 节流前后工质的焓值不变 压力降低 温度降低 熵 和比容增加 对湿蒸汽 绝大多数节流后 干度增加 湿蒸汽节流后可以变为饱和蒸汽 饱和蒸汽节流后可以变为过热蒸汽 蒸汽在节流前后虽然焓值不变 但因熵增加 使蒸汽 品质下降 做功能力下降 36 什么是流速 什么是流量 答 流体在单位时间内流过的距离称为流速 其单位是米 秒 单位时间内流体流过某断面的量的多少称为流量 其单位是米 3 小时或千克 小时 37 什么是热应力 答 物体内部温度变化时 只要物体不能自由伸缩 或其内部彼此约束 则在物体内部就 产生应力 这种应力称为热应力 38 什么叫弹性变形 答 物体在受到外力作用时 不论大小都要发生变形 当外力停止作用后 如果物体能够 恢复到原来的形状和尺寸 则这种变形称为物体的弹性变形 39 什么是塑性变形 答 物体受外力作用时 当外力增大到一定程度即使停止外力作用 物体也不能恢复到原 来的形状和尺寸 这时物体的变形称为塑性变形 40 什么是热疲劳 答 当金属零部件被反复加热和冷却时 其内部就会产生交变热应力 在此交变应力反复 作用下 零部件遭到破坏的现象称为热疲劳 41 什么是应力松弛 答 零件在高温和某一初始应力作用下 若维持总变形不变 则随时间的增长 零件的应 力逐渐降低 这种现象叫应力松弛 42 什么是热冲击 答 金属材料受到急剧加热或冷却时 在其内部将产生很大的温差 引起很大的冲击热应 力 这种现象称为热冲击 43 什么是金属的低温脆性转变温度 答 低碳钢和其些高强度合金钢在某些温度下具有较高的冲击韧性 但随着温度的降低 其冲击韧性将有所下降 冲击韧性显著下降时的温度称为低温脆性转变温度 金属的低温 脆性转变温度是脆性断口占 50 时的温度 44 什么叫沸腾 沸腾有哪些特点 答 在液体表面和液体内部同时进行的剧烈的汽化现象叫沸腾 沸腾有下列特点 1 在一定的外部压力下 液体升高到一定温度时 才开始沸腾 这个温度叫沸点 2 沸腾时汽体和液体同时存在且汽体和液体温度相等 是该压力下的饱和温度 3 整个沸腾阶段虽然吸热 但温度始终保持沸点温度 45 气体的比容与压力 温度有什么关系 答 气体的比容与压力 温度有密切关系 当温度不变 压力提高时 气体的比容变小 即气体体积缩小 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 之间的关系是 PV RT 式中 P 压力 V 比容 T 绝对温度 R 气体常数 46 热量的单位有哪几种表示方法 它们之间有什么关系 答 热量的单位现阶段有两种表示方法 一种是国际单位制 焦耳或千焦 另一种是用工 程单位制 卡或大卡来表示 它是废除单位 热量单位的换算关系是 1 卡 4 1868 焦耳 47 什么是气体的状态方程式 答 对于理想气体 表明压力 体积 温度三者之间变化规律的方程式 就叫做状态方程 式 PV RT 式中 P 压力 V 比容 T 绝对温度 R 气体常数 48 气体常数有什么意义 答 气体常数 R 表明 1 千克气体温度升高或降低 1 度所具有的做功本领 R 取决于气体的性质 不同的气体 R 值也不同 它与气体所处状态无关 氢气的 R 值 最大 4121 88 焦 千克 K 因此 发电机采用氢气冷却比采用空气冷却效果好 49 什么是能量转换和能量守恒定律 答 能的形式有多种 各种形式的能可以相互转换 如电能转换为光能 机械能转换为电 能 电能又能转变为机械能等 以上是能量的转换 能量既不能创造 也不能消灭 但它可以从一种形式转变为另一种形式 这就是能量守 恒定律 50 什么是水的临界压力 答 水的压力达到 22 56MPa 温度升到 374 15 时 水与蒸汽的重度相同 这时分不出水 和蒸汽的界限 水在不需要汽化热的情况下就会变成水蒸汽 这个压力称为临界压力 51 什么是焓 答 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 焓用符号 i 表示 i u pv u 表示工质具有的内能 千焦 千克 p 工质所受压力 牛顿 米 2 v 工质的比容 米 3 千克 52 什么是水蒸汽的熵 答 熵也是一个常用的状态参数 它是衡量热力体系中不能利用的热能指标 熵增大 表 示气体做功的能力减小 在一定条件下 熵在数值上等于热量除以温度所得的商 用符号 S 表示 单位千焦 千克 53 什么是循环热效率 它说明了什么 答 工质每完成一个热力循环所做的有用功和工质在每个热力循环过程中从热源吸收的热 量的比值叫做循环热效率 用符号 表示 W q1 q1 q2 q1 100 式中 表示循环水热效率 W 表示工质完成热力循环所做的功 焦 千克 54 什么是发电厂的煤耗率 答 发电厂生产单位电能所耗用的煤量 称为发电厂煤耗率 单位是千克 千瓦时 55 何谓换热 换热有几种基本形式 答 当有温差传递时 热量总是从高温物体传向低温物体 物体间的这种热量交换 称为 换热 换热有三种基本方式 导热 对流和热辐射 56 什么是导热 答 在同一物体中 热量自高温部分传至低温部分 或两个温度不同的固体彼此接触时 热量自高温部分传至低温部分的过程称为热传导 57 什么是对流换热 答 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 58 什么是辐射换热 答 它是高温物质通过电磁波等把热量传递给低温物质的过程 这种热交换现象称为辐射 换热 辐射换热与热传导 热对流有本质上的不同 它不仅产生能量的转移 而且还伴有 能量形式的转换 即由热能转变为辐射能 再由辐射能转变为热能 59 影响辐射换热的因素有哪些 答 1 黑度的大小影响辐射能力及吸收率 2 度高低影响辐射能力和吸收率 3 角系数由形状和位置而定 它们影响有效辐射面积 4 物质不同 影响辐射传热 如气体与固体不同 气体辐射受到有效辐射层厚度的 影响 60 影响对流放热的因素有哪些 答 1 流体流动 强制对流使流体的流速高 放热好 自然对流流速低 放热不好 2 流体有无相态变化 对同一种流体有相变时的对流放热比无相变时的来得强烈 3 流体的流动状态 对同一种流体 紊流时的放热比层流时高 4 几何因素 流体所能触及的固体表面几何形状 大小及流体与固体表面间的相对位 置 5 流体的物理性质 如比重 比热 动力粘性系数 导热系数 体积膨胀系数 汽化 潜热等 61 什么是给水回热加热 什么是给水回热循环 答 给水回热加热是指利用汽轮机的抽汽加热锅炉给水 以提高循环热效率 有给水回热 的热力循环叫给水回热循环 62 什么是金属的蠕变 答 处于高温和稳定应力的作用下 即使金属材料的应力远远低于室温下的屈服极限 也 能产生缓慢的塑性变形 这种现象称为金属的蠕变 蠕变发展到某一程度后会突然迅速发 展 导致部件很快发生破裂 63 什么是金属部件松弛 答 机械部件在高温和某一初使应力的作用下随着时间的推移 应力自行缓慢降低的现象 称为金属部件的松弛 64 什么是流体的压缩性 答 当温度保持不变 流体所承受的压力增大时其体积缩小的性质称为流体的压缩性 液体的压缩性很微小 故常近似地称液体为不可压缩的流体 气体的压缩性比较明显 即压力增大时气体体积明显缩小 故称气体为可压缩流体 65 什么是流体的膨胀性 答 当流体的压力保持不变时 流体体积随温度升高而增大的性质 称为流体的膨胀性 液体的膨胀性很小 气体的膨胀性很大 66 什么是流体的粘滞性 答 流体流动时 在流体层之间发生内磨擦力的特性 称为流体的粘滞性 由于流体存在 着这种粘滞性 因此在流动过程中要引起能量的损失 但流体粘滞性的存在是润滑油对转 动机械很好润滑的主要原因 67 什么是流体的层流运动 答 流体的流动时是整齐的层状流动 各层间液体互不混杂 液体质点运动轨迹是直线或 有规则的平滑曲线 这种运动状态称为层流运动 在流速小 管径小或流体粘滞性较大的 情况下才发生层流状态的流动 68 什么是流体的紊流运动 答 液体流动时 液体质点之间有强烈的互相混杂 各质点都呈现出杂乱无章的紊乱状态 运动轨迹不规则 除了