能源与能量-中国节能在线

1、第一章 能源与能量 三、理解要点 （一）能源与能量 1 1、能源：能源是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资 源。 2 2、能量：是物质运动的度量 。 （二）能源与能量的关系 1 1、能源具有两个重要的特征：能源是一种自然资源；能源能够提供能量。 2 2、能源的总量是不断变化的；能量的总量不变。 四、掌握重点 （一）能量的特性 1 1、状态性：能量取决于物质所处的状态，物质的状态不同，所具有的能量也不同（包括数量和质量） 2 2、可加性：物质的量不同，所具有的能量也不同，可相加。 3 3、转换性：各种形式的能量可以相互转换，其转换方式、转

2、换数量、难易程度均不尽相同，即他们之间的转换效率是不一 样的。 4 4、传递性：能量可以从一个地方传递到另一个地方，也能从一种物质传递到另一种物质。 5 5、作功性：各种能量转换为机械功的本领是不一样的，转换程度也不相同。 6 6、贬值性：能量在传递与转换过程中，由于多种不可逆因素的存在，总伴随着能量损失，表现为能量质量和品位的降低， 即作功能力的下降，直至达到与环境状态平衡而失去作功本领，成为废能，这就是能的质量贬值。 第二章 能源概述 三、理解要点 1 1、能源的意义：人类社会发展重要的物质基础、国民经济发展的基本保证、人类生存的根本要素。 2 2、节能的意义： 七个方面：基本国策、发展战

3、略、重要手段、有效途径、重要抓手、基本前提、重要措施。 四、掌握重点 1 1、能源安全： 国家安全的基石与核心内容。 能源安全的要求四个方面：保持较高的自给水平；多元化发展；符合低碳经济要求；开放的能源市场。 2 2、能源与环境： 物质要素、污染根源之一。 （效率升 10% 10% ，污染降 25%25%）。 3 3、能源与可持续发展： 是指不断提高人群生活质量和环境承载能力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的、满足一个地区或 一个国家人群需求又不损害别的地区或国家人群满足其需求能力的发展。 （要做到五个方面的要求） 第三章 节能概述 二、理解要点 1 1、节能的定义：加强用能管

4、理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各 个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。 2 2、节能的基本原则：坚持突出节能是科学发展的本质要求；坚持把节能放在首位的能源发展战略；坚持政府引导和市场运 作机制；坚持全社会共同参与 3 3、节能的保障措施：加快假设资源节约型社会；制定和实施统一有利于节能的产业经济政策；增强自主创新能力，加快节 能技术开发、示范和推广；完善法规标准，强化依法管理，建立监督机制；推行适应市场经济要求的节能新机制。 4 4、节能的方式：不适用资源；降低能源消耗；通过技术进步提高能源利用率；通过调整经济结构实现节能。 不使用

5、能源；降低能源消耗；通过技术进步提高能源利用率；通过调整经济结构实现节能 三、掌握重点 1 1、管理节能： （十四个方面） 考核评价制度；标准体系；统计制度；节能评估和审查；淘汰落后产能制度；认证管理；电力需求侧管理；建筑节能；空 调温度控制；公共机构节能；运输节能；监督检查；支持服务机构；帮扶行业协会。 2 2、技术节能： （八个方面）资金与研发；创新技术；重点领域节能；工艺节能；设备节能；输配电系统节能；余热利用； 国际交流。 3 3、结构节能： （八个方面）完善政策；控制两高；淘汰落后；调整钢铁工业结构；调整电力结构；产品、产业调整；综合 运输节能；能源结构调整。 第四章 热工基础知识

6、第一节 工程热力学 （一）基本概念和基本参数 1.1. 基本概念： 工质：生产过程中工作物质的简称 热源：工质从中吸收热能的物体或系统 冷源：接受工质排出热能的物体 系统：闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统 平衡状态：热力系统不受外界影响，始终保持不变 热力过程：系统从一个状态变化到另一个状态经历的全部状态的总和 准平衡过程：平衡被破坏后能迅速达到新的平衡，工质偏离平衡状态极小 可逆过程：逆向沿原过程回到初态，相关外界回到原态，不给外界留下任何影响 正向循环：高温热源吸热，向低温热源放热，部分热量转换为功 逆向循环：向高温热源放热，从低温热源吸热，同时消耗外界的功 2.2. 状态参数： 压

7、力 p p ： 温度 T T ： 比体积 v v 热力学能 焓 H H ： H=U+pV H=U+pV ，即热力学能加推动功 总能 E E：E=U+Ek+EpE=U+Ek+Ep 熵S S : （二）热力学第一定律的实质和描述 热力学第二定律的实质和描述 三） 孤立系统熵增原理 四） 水蒸汽 1.1. 饱和状态:水的汽化与液化速度相等，汽、液两相共存达到动态平衡的状态 特点:饱和温度和饱和压力一一对应 2.2. 水的定压汽化过程: 二线三区五态 汽化潜热:饱和水变为饱和蒸汽所需的热量 临界点：温度tsts为374.15 374.15 C，压力PsPs为22.212MPa22.212MPa （五）

8、气体和蒸汽的流动 促使流速改变的条件: Ma1 Ma1 时，若使流速增大，应有 dA0 dA1 Ma1 时，若使流速增大，应有 dA0 dA0 ，横截面积应逐步增大。 （六）气体动力循环 1.1. 混合加热理想循环: 5 5个过程（ 2 2绝热 2 2定压 1 1定容）四冲程柴油机，由绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定 容放热 5 5 个过程组成，增大压缩比和定容增压比，减小定压预胀比可以提高热效率。 2.2. 定容加热理想循环: 4 4 个过程（ 2 2 绝热 2 2 定容）四冲程汽油机，由绝热压缩、定容加热、绝热膨胀和定容放热 成，增大压缩比可以提高热效率 （七）蒸汽动力循环 1.

9、1. 郎肯循环: 4 4个过程（ 2 2绝热 2 2定压） 2.2. 再热循环:朗肯循环的改进 3.3. 回热循环: （八）理想气体混合物和湿空气 理想气体混合物 1 1 混合物的成分表示:质量分数和摩尔分数三、理解要点 描述系统状态的物理量。 力除以面积，又称压强 物体的冷热程度 ：体积除以质量，又称比容 U U ：储存在系统内部的能量 孤立系统内的熵职能增大或维持不变，不可能减小 4 4 个过程组 4 4个基本过程 P1/T1 P1/T1 = = P2/T2P2/T2 2.2.定压过程：压力不变， V1/TV1/T仁V2/T2V2/T2 P1V1= P2V24.P1V1= P2V24.绝热

10、过程：工质与外界没有热量交换 ， pv pv k=k=常数 （四）热力学第二定律 1.1. 主要描述（理解）： 克劳修斯说法： 开尔文说法： 2.2. 卡诺循环与卡诺定律（掌握）： 卡诺循环（见图 4.14.1- -6 6）： 2 2个定温过程和2 2个绝热过程 热效率：n t t =1 =1 - T2/T1T2/T1 卡诺定理： 定理1 1:相同高温热源和低温热源间工作的可逆循环热效率相等 定理2 2:温度相同的高温热源和低温热源间工作的可逆热机热效率大于不可逆热机热效率 孤立系统熵增原理（理解）：孤立系统内的熵只能够增大或维持不变，不可能减小2.2.分压力定律：理想气体混合物的总压力等于各

11、组分分压力之和。 湿空气：含有水蒸气的空气。 2.2.含湿量 4.4.焓- -含湿图 1.1.加热（或冷却）过程 2.2.冷却去湿过程 1 1. .相对湿度 3 3. .湿空气焓 湿空气过程： 四、掌握重点 （一）热力学第一定律 1.1. 表述（理解）：当热能与其他形式的能量相互转换时，能量的总量保持不变。 2.2. 能量方程式： 闭口系统能量方程式（重点）： q= q= u+wu+w P50P50例题1 1 开口系统表达能量方程式（重点） :P51P51例题2 2 .V.V hi) hi) + + 2(c2(c； c c：) ) + + (gz2(gz2 3.3.干燥过程 - -gZgZ)

12、) + + Wj Wj = = A A h h + + wt 技术功 四、掌握重点 （二）理想气体性质 1.1. 状态方程： 2.2. 比热容： P1V1/TP1V1/T仁 P 2V2/T2 P 2V2/T2 = = P V/T= RP V/T= R 比定容比热容CVCV、比定压比热容 cpcp （三）理想气体热力过程： 1.1.定容过程：比体积不变, 3.3.定温过程：温度不变， 第二节 传热学 三、理解要点 （一）导热、对流（使用最多）和辐射换热特点 1.1. 导热4 4个特点：有温差；直接接触；依靠微观粒子热运动传递热量；单纯导热只发生在密实固体中 2.2. 对流换热3 3个特点：不是传

13、热的基本方式；是导热与热对流两种方式的综合作用；必须存在流体与固体壁面的相 对运动，在壁面处会形成边界层 3.3. 辐射换热3 3个特点：不需要中间介质；伴随着能量形式的转换；大于 由高温物体传到低温物体 （二） 导热基本概念 1.1. 温度场：某时刻空间所有各点温度分布的总称。是时间和空间的函数。 2.2. 等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。 3.3. 等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到一个等温线簇。 4.4. 导热系数：物质的重要热物性参数，其数值是物体中单位温度梯度、单位时间通过单位面积的导热量。 （三） 导热过程的单值性条件 单值性条件是导热

14、微分方程确定唯一解的附加补充说明条件。包含：几何、物理、时间、边界。边界条件可分为三类： 1.1. 第一类边界条件：任一瞬间导热体边界上温度值 2.2. 第二类边界条件：物体边界热流密度的分布及变化规律 3.3. 第三类边界条件：边界面周围流体的温度和传热系数 （四） 对流换热的影响因素 1.1. 流动的起因和流动状态：自然对流与强迫对流、层流与紊流 2.2. 流体的热物理性质：比热容、热导率、密度、动力黏度、运动黏度、膨胀系数 3.3. 流体的相变：单相、相变 4.4. 换热的几何因素：壁面尺寸、粗糙度、形状、流体相对位置 5.5. 定性温度与定型尺寸： （五） 辐射换热基本概念 1.1.

15、黑体：指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体。 2.2. 辐射力：指单位时间内物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。 3.3. 单色辐射力：指单位时间内物体单位面积在波长附近的单位波长间隔内，向半球空间所发射的辐射能。 4.4. 角系数：指表面发射出的辐射能中直接落到另一表面上的百分数。 四、掌握重点 （一） 导热热阻、对流热阻、辐射热阻定义 1.1. 导热热阻：当热量在物体内部以热传导的方式传递时遇到的热阻。 2.2. 对流热阻：在对流换热过程中，固体壁面与流体之间的热阻。 3.3. 辐射热阻：两个温度不同的物体相互辐射换热时的热阻。 （二） 毕渥数、雷

16、诺数和普朗特数 1. 1. 毕渥数 2.2.雷诺数 3.3. 普朗特数 （三） 自 然 对 流换热 因温差引起流体的密度差产生浮升力而形成的流体换热。 1.1. 层流和紊流 2.2. 大空间和有限空间 （四） 辐射换热基本定律 1.1. 普朗克定律：描述黑体辐射能量沿波长分布的规律。 2.2. 斯蒂芬 - -玻尔兹曼定律：描述黑体辐射力随温度的变化规律。 3.3. 兰贝特定律：描述黑体辐射能量沿半球空间方向的变化规律。 4.4. 基尔霍夫定律（了解） （五） 平壁导热： （六） 单相流体对流换热 1.1. 管内受迫流动换热 2.2. 外掠圆管流动换热：0 0 K K 的物体，相互间辐射能量，总

17、结果热量 ：又称毕渥准则，是一个准则数，无量纲、具有物理意义，表示导热热阻与对流热阻的比值。 ：表征流体受迫流动时惯性力与黏滞力的相对比值，反映了流体流态对对流换热的影响。 ：又称物性准则，反映流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小。 ：描述单色定向发射率与单色定向吸收率的变化规律 应用： P75 P75 例题 6 6 （七）凝结换热与沸腾换热 1.1. 凝结换热：膜状凝结与珠状凝结 影响因素：蒸气速度、蒸气含不凝性气体、表面粗糙度、蒸气含油、过热蒸气 增强措施：改变表面几何特征、有效排除不凝性气体、加速凝结液的排除、形成珠状凝结的方法 2.2. 沸腾换热：大空间沸腾与强制对流沸腾；饱和沸

18、腾和过冷沸腾。 影响因素：不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加速度、沸腾表面结构 增强措施：在管表面用烧结法覆盖一层多孔铜或多孔铝或用机械加工方法使管表面形成微孔层 （八）强化传热与削弱传热的方法 1.1. 强化传热方法： 7 7 种。 扩展传热面；改变流动状态；改变流动物性；改变表面状况：增加粗糙度、改变表面状况； 改变换热面积形状和大小；改变能量传递方式；靠外力产生振荡。 2.2. 削弱传热的方法： 2 2 种 覆盖绝缘材料；改变表面状况。 第三节 流体力学 三、理解要点 （一）压力体：与该体积内有无液体或是否充满液体无关，是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包容的体积。 （二）绝对压强、

19、相对压强、真空 绝对压强 ：以完全真空为基准 相对压强 ：以当地压强 真空 ：低于 的数值 （三） 动能修正系数 1 1 （ P103P103）: 特征：取决于过流断面上流速分布的均匀程度及断面的形状和大小。流速分布愈均匀， 匀， 愈大。 （四） 雷诺数：判别流体流动状态的准则数。 工程中，一般取圆管的临界雷诺数 （五） 声速与马赫数 声速：微弱扰动波在弹性介质中的传播速度 马赫数：气体在某点的流速与当地声速之比 （六） 泵与风机的性能曲线 1.1. 性能曲线：在一定的转速下，以流量作为基本变量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。 2.2. 种类：流量与扬程、流量与轴功率、流量与效率 四、掌握

20、重点 （一）流体的粘性 1. 1. 定义：流体内部产生的摩擦阻力 3.3. 形成原因：一是流体分子间的引力，一是流体分子的热运动 体粘性增大，液体粘性减小 （二）静力学基本方程 适用范围：理想流体和黏性流体 静压强特性： 1.1.方向与作用面相垂直，并指向内法线方向 2.2.静止流体任一点压强与作用面在空间方向无关 （三） 连续性方程和动量方程 1.1. 连续性方程：定常流动两截面间流动空间内流体质量不变 可压缩流体： （ 4.34.3- -1515） 不可压缩流体： （ 4.34.3- -1616） 2.2. 定常流动的动量方程： 适应范围：任何流体 求解注意问题：矢量方程，具有方向性 （四

21、） 黏性流体总流的伯努利方程 1.1. 理想流体：公式（ 4.34.3- -1818）：适用于理想不可压缩重力流体作一维定常流动时一条流线或一个微元流管 2.2. 黏性流体： 公式（ 4.34.3- -1919）：适用于在重力作用下不可压缩粘性流体作定常流动时的任意两个缓变流截面，不必顾及这两 个缓变流截面之间是否有急变流的存在 （五） 流体流动的状态 层流：当流场中流动的流体质点互不干扰，迹线层次分明 紊流：当流场中流动的流体质点相互掺混，杂乱无章地向某一方向运动 （六） 边界层的概念 定义：当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物体时，在壁面附近出现一个流速由壁面上的零值 迅速增至与来流速度相

22、同数量级的薄层 处理：边界层内为粘性流体的有旋流动；边界层以外可看作理想流体的无旋流动。 （七） 绕流物体的阻力 1.1.物体阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 2.2.摩擦阻力：作用在物体表面的切向应力在来流方向上的分力总和为基准 愈接近 1 1，流速分布愈不均 ReRecrcr= 20002000。 2.2.性质：流体的固有属性，只有在运动的时候才能表现出来 4.4.变化规律： 气体和液体粘性随压强的变化很小升高气 判断：Rex=5 Rex=5 X 105105 产生原因：流体黏性 3.3. 压差阻力：作用在物体表面法向应力在来流方向的分力的总和。 产生原因：由于物体尾部形成旋涡使流体的能量耗损

23、，从而形成前后压强差。 （八）泵与风机的主要性能参数 1.1. 流量：单位时间内输送的流体量，用体积流量或质量流量表示 2.2. 扬程（全压） ：单位重量 （体积 ）液体（气体）通过泵（风机）时所获得的能量增加值 3.3. 功率：有效功率、轴功率和原动机功率。 4.4.转速：泵或风机轴每分种的转数。 5.5. 汽蚀余量（正吸入压头） ：泵汽蚀性能的重要参数 6.6. 损失与效率： 损失：机械损失、容积损失和流动损失 有效功率：轴功率除去这些能量损失 （九）离心式泵与风机的工况调节 工况调节就是改变工作点的位置 1.1. 方法：改变管路特性曲线；改变泵或风机本身性能曲线；两条曲线同时改变 2.2

24、. 改变管路性能曲线的调节方法 在泵或风机转数不变的情况下，调节管路阀门开度（节流） 3.3. 改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机的转数； 改变风机进口导流阀的叶片角度； 风机的叶片宽度和角度 第四节 热工测量技术 三、理解要点 （一）测量范围和仪表精度： 2.2.仪表精度：测量结果与被测量真值相一致的程度 3.3. 仪表精度等级：仪表可能产生的最大误差与仪表量程之比，分为 （二）误差的分类及表示方法 1.1. 误差分析的目的：根据测量误差的规律性，找出消除或减少误差的方法，科学地表达测量结果，合理地设计测量系统 2.2. 误差表示方法 绝对误差： 相对误差： 引用误差： 3.3.

25、测量误差： 粗大误差、系统误差和随机误差 四、掌握重点 （一）数据处理 1.1. 有效数字：将测量结果中能准确读出的可靠数字和估读出来的欠准数字。 2.2. 0”0”的使用原则： 只与计量单位有关的数字 0 0”不计入有效数字；小数点后的 0 0” 一般不能随意省略 3.3. 有效数字的运算 常数运算：根据需要 加减法运算：计算取舍位数至比有效数字最少的多一位，结果按最 少位数取 乘除法运算：同上 4.4. 数据修约 测量结果修约：比被测量允许误差多一个数量级 5.5. 不确定度 定义：表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 分类： A A 类不确定度：用统计学方法评定的不确

26、定度 B B 类不确定度：用非统计学方法评定的不确定度 （四） 流速、流量和液位测量 1.1. 流速仪表：皮托管、热线风速仪和激光多普勒流速仪。 皮托管：通过测量流体动压，也称风速管，可测量各种流体速度； 热线风速仪：以热线或热膜为探头， 利用通电的探头在气流中热量散失强度与气流速度之间的关系来测量流速，用于微风速和脉动速度的测量 激光多普勒流速仪：利用激光多普勒效应进行测量，测量范围广，精度高 3.3.液位： 云母水位计：属于锅炉附属设备，就地安装，在锅炉启、停时用以监视汽包水位和正常运行时定期校对其它型式的水位计 差压式水位计：锅炉汽包、除氧器水箱等水位测量中使用最广泛的水位计 （五） 气

27、体成分测量 2.2. 主要分析仪器： 色谱分析仪： NO NO 等，其特点被测气体试样干燥而清洁，试样要进行除尘、除湿处理，改变管路性能曲线 切削泵的叶轮外径及改变 0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5和5.05.0共 7 7个等级 定量反映测量结果偏离真值的程度 反映本次测量的精确程度。 修约规则：四舍五入、奇进偶不进 1.1.取样方法：直接取样法、全量取样法、比例取样法以及定容取样法 氧化锆氧量分析仪：测量烟气含氧量 对混合物进行定性或定量分析，可测量 COCO、CmHnCmHn、NOx NOx 、SO2SO2、CO2 CO2 等多种气体成分，

28、其特点是 灵敏度高，分析速度快，适用范围广 红外气体分析仪 : :可测量非对称分子气体，如 COCO、 CO2 CO2 、H2O H2O 、CmHn CmHn 、 1部分电路欧姆定律: 第五章 电工基础知识 （一）直流电路的基本概念 1. 电路 2. 电流、 第一节 电磁学概论（理解内容） 概念、组成、开路、短路、通路。 电压、电动势、电阻 电流：概念、电流方向。 计算公式 ，单位：安培（A） 电压：电场中两点之间的电位差。 用U表示，单位：伏特（V） （3）电动势： 概念、电动势方向： 用E表示，单位：伏特（V） 电阻：概念，公式 3.电路的连接形式 4. 电功和电功率 （1） 电功： 概念

29、、计算公式： A=U I t。 （2） 电功率：概念、计算公式： P=U I 5.电流的热效应 概念、公式： （二） 电场和磁场的基本概念 1、 电场强度E :描述电场强弱的物理量。 2、 磁感应强度 B :描述磁场强弱的物理量 3、 自感：（日光灯镇流器） 4、 互感：（变压器） 5. 涡流、集肤效应 （1）涡流： 概念： 用途：涡流炼钢； 危害：变压器铁心发热。 （2）集肤效应： 高频电流在导体表面流动。 电视天线一般用铝（铜）管制作。 （三） 电场和磁场的基本定律 1.电荷守恒和电流连续性原理 电荷是守恒的，它既不能产生也不能消灭。 2. 库仑力定律 两个点电荷之间作用力的大小与两电荷量

30、乘积成正比，与距离的平方成反比。 3. 安培力定律 两个电流回路之间不但有电场力的作用，电流在磁场中还会受到磁场力的作用。 4.电磁感应定律 当导体与磁力线之间有相对运动或当导体闭合回路中的磁场变化时，导体回路中将产生感应电动势。 单位：欧姆（Q ） 电路有串联、并联和混联三种连接形式。 电源的连接也有串联和并联。 单位: 单位: Q=l2Rt。 焦耳J）、千瓦时（KW.h）即度” 瓦（W ）或（KW） 单位：焦耳（J）。 （掌握内容） （一）欧姆定律 部分电路： (二)单相交流电路 1. 交流电的定义 3 .交流电的基本物理量 (1) 瞬时值：交流电某一时刻的数值。 (2) 最大值：瞬时值中

31、的最大的数值。 (3) 有效值： 有效值是指在效应(热效应)上与交流电一个周期内的平均效应相等的直流量。 于交流电的有效值的 倍。 (4) 周期：T,单位：秒(s) (5) 频率：f ,单位：赫兹(Hz)o (6)角频率：单位时间内变化的角度。 周期与频率之间的关系： 位：表达式中的 。 初相位：t=0时的相位，表达式中的 。 相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差(同相、超前、滞后、反相) 4单相正弦稳态电路的功率 (1) (2) (4) 2全电路欧姆定律 全电路: I外 ;电 I路 I I 2 .正弦交流电的表达式: 正弦交流电的最大值等 (7 )相 (8) (9) 瞬时功率 有功功率(

32、也称平均功率) 单位:(KW) 实际消耗功率。 无功功率 (电源和电感、电容交换功率) 单位:(KVAR) 单位：(KVA) O 视在功率 (三) 三相交流电路 1.1. 三相交流电路 由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差 120弼正弦电动势作为供电电源的电路。 2.2. 对称三相电源的表达式： 三相电源的瞬时值之和为零 3.3. 相序： 正序(顺序)：A B C A ； 负序(逆序)： 4.4. 三相电源的联接 A AI I * Y Y联接：线电压大小是相电压的 倍； 心联接：线电压与相电压大小相等。 无中线连接时，三相电源对负载的连接为三相三线制，有中线时为三相四线制。 5.5. 三相负

33、载及其联接 三相负载也有星形和三角形两种联接方式 V3 (1)(1) 线电压、线电流、相电压、相电流概念 (2)(2) Y Y连接时，线电流与相电流相等，线电压是相电压的 倍。 (3)(3) 也形连接时，线电流是相电流的 倍，线电压与相电压相等。 6.6. 三相负载有功功率、无功功率和视在功率 P=3Upl pCoS =A/3UI| coS Q3Upip sin jein S二 3UPIP 二 A/3U,I, S = VPQ2 举例：两个标有 “220V 40V”和“220V 60V”的灯泡，下列说法正确的是（ ） 1. “ W”示电能的单位； 2. 60W的灯泡比40W的灯泡电阻小； 3.

34、额定电压下，流过 40W灯泡的电流比 60W灯泡电流小；（P =IU,I=P/U） 4. 相同时间内，60W灯泡消耗的电能比 40W灯泡多。 第二节 电力基础知识 （理解内容） （一） 供电质量的具体指标 1. 电网频率：电力系统正常偏差 2. 电压偏差 规定：35KV及以上，正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的 20KV及以下，正负偏差的绝对值之和为额定电压的 7% ； 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的 +7%，-10%。 3. 三相电压不平衡：电力系统公共连接点正常电压不平衡度为 2%，短时不能超4%。 4. 公用电网谐波 5. 电压波动和闪变 6. 可靠性：（四个主要指标） （1

35、）供电可靠率；（2）用户平均停电时间； （3）用户平均停电次数；（4）用户平均故障停电次数。 （二） 电能质量的基本参量（六个指标） 1. 电压偏差： 2. 电压波动： 3. 电压闪变： 4 .电压正弦波畸变率： 5. 负序电压系数 6. 频率偏差： （掌握内容） （一） 提高功率因数的意义（ 四个方面） 1. 在一定的有功功率下，可以减小供电线路和变压器的容量，减少供电投资。 2. 可以提高供电设备利用率。 3. 当输出的有功功率相同时，可以减小线路电流，减小线路损耗。 4. 变压器容量一定时，可以增大输出的有功功率，减小输出的无功功率。 高压供电系统功率因数应达到 0.90以上，其它用户功

36、率因数应在 0.85以上。 （二） 无功功率补偿原理 把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无 功功率进行补偿。10%; (三) 无功功率补偿的方法 1. 利用过激磁的同步电动机； 2. 利用调相机做无功功率电源； 3. 异步电动机同步化运行； 4. 电力电容器作为补偿装置。 (四) 电力电容器的补偿方法 1.串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。 2.并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，用电企业一般采用这种补偿方法。 (五) 并联电容器补偿无功功率 1.并联电容器的

37、作用 (1) (2) (3) (4) 补偿无功功率，提高功率因数； 提高设备出力； 降低功率损耗和电能损失； 改善电压质量。(不能改善电网频率) 2 .补偿容量 功率因数由cos提高到cos需并联的电容器为: P C 話(tg O- tgO) 例：某单相负载f=50Hz , U =220V，有功功率 P=10kW，功率因数cosO 1=0.707。若将功率因数提高到 cosO 2=0.866，求需 要并联的电容 C,并分别计算出补偿前后电路的总电流各是多少？ 解：cosO 1=0.707, O 1=45 , tanO 1= 1 ； cosO 2=0.866, O 2=30, tanO 2= 0

38、.577 需并联电容：(3 =2 n f=100 n =314) P 1010 由 P=l U COS 并联电容前 得 l=P / U COS P 10% 103 I = = A=64.3A P Uco01 2209707 I = - A =52.5A Uco少2 220.866 (六)并联电容器的补偿方式 1.并联电容器与电力网的联接 在三相供电系统中： 单相电容器的额定电压与电力网的额定电压相同时，应采用三角形接法； 三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压可直接接入。 2.并联电容器的补偿形式 个别补偿、分散补偿和集中补偿三种形式。 (1)个别补偿 个别补偿是指对单台用电设备所需

39、无功功率就近补偿的办法。 并联电容后: (2) 分散补偿 分散补偿是指将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上。 (3) 集中补偿 集中补偿是指把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。 举例： 通过提高负载的功率因数，如给电动机、电感炉加装就地补偿电容器可以 减少线路电流； 降低线路损耗； 减少变压器的容量； 减少线路输送的无功功率。 (Q=IUsin ) 1、 2、 3、 电机与拖动 第三节 (理解内容) (一)变压器的损耗与效率 变压器的功率损耗包括铁芯中的铁损耗 iPFe和绕组上的铜损耗 APCu两部分。 铁耗与原边绕组所施加的电压有关，通常称为不变损耗； 铜耗为原

40、边、副边绕组电阻上所消耗的功率，故称之为可变损耗。 效率： n = P1 巳 + A 巳u+ APFe (二)电动机的工作原理 1 1直流电动机的工作原理 结构：定子(磁极)和转子(电枢)构成。 原理：左手定则原理。 (1(1)电枢感应电动势公式 (2 2)电枢回路电压平衡式、 E =KEE =KE n n。 等效电路图 -E+ laRa = KE n IaRa (3 )电磁转矩 T =KTQ Ia KT (4) 常数； 磁通量；la电枢电流。 2. (1) (2) (3) 转矩平衡关系 在电机运行时，T =T2+T0。 异步电动机的工作原理 旋转磁场： 旋转磁场的旋转方向：与相序有关。 旋转

41、磁场的极对数 P：与三相绕组的结构有关，也就是所说的电动机的极对数。 4)旋转磁场的转速： 又叫做同步转速。 (5)三相异步电动机的转动原理 定子绕组通入三相对 称交流电时产生旋转磁场； 磁通切割转子导条，导条 中就感应出电动势。 在电动势作用下，闭合的导条中就有电流。 电流与旋转磁场相互作用，而使转子导条受到 电磁力F，产生电磁转矩，转子就转动起来。 (6)转差率：同步转速和电动机转速之差与同步转速之比称为转差率，通常额定转差率约为 1% 9%。 n n。- n n （掌握内容） （一）变压器的额定值 1. 额定电压U1N、U2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值。

42、三相时U1N、U2N是一次、二次侧的线电压。 2. 额定电流I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。 三相时额定电流是一次、二次侧的线电流。 3.额定容量SN （ KVA） 传送功率的最大能力。 =U2NI2U1NI1N =/3U 2N I 2N 止 1N I1N 单相变压器： 三相变压器： SN （二）变压器的工作原理变压器原理图 变压器由闭合铁心和高低压绕组等几个主要部分组成。 1 1 .电磁关系 5 5 f f i ii i ( ( i ii iN Ni i) ) I I % % d d dt dt 、-M d M d e? e? _ _ N N 2 2 I dt

43、dt (1 -s)no o 忌 didi2 dt dt J Ji i2 2( i( i2 2N N2 2) )MoMo2 2f f e e。产- -L L2dtdt 丿片-A A 101,bn H0,m 0,通常n m 式子左端是输出变量 c c（t t）及其各阶导数对应的项，右端是输入变量 r r（t t）及其各阶导数对应的项 。 2.2. 传递函数 线性定常系统的传递函数是指零初始条件下， 系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比， 示。零初始条件：当 时系统输入输出以及它们的各阶导数均为零。 （二） 建立系统数学模型 系统数学模型的建立是利用控制理论中一种重要的分析工具 一一信号流图来

44、求系统传递函数。 绘制信号流图的原则：将结构图中的综合点、弓I I出点以节点替代，如果综合点在前，弓I I出点在后，且它们之间没有方框， 可以用一个节点来表示；方框中的环节传递函数对应为信号流图中的支路增益，写在各对应的支路上；各支路的方向与结 构图中信号线的方向一致；在根据以上规则绘制好的信号流图中，在首端加一个输入节点，在末端加一个输出节点。 （三） 线性系统的时域分析 1.1.稳定性 若系统受扰动偏离了平衡状态，当扰动消除后系统能够恢复到原来的平衡状态，则称系统稳定，反之称系统不稳定。 2.2.系统稳定的充要条件 设一个系统的闭环传递函数为： 则系统的特征方程为： D（s） = ans

45、an/s + 中 a1 a 0 系统稳定的充要条件就是系统闭环特征方程的根（闭环传递函数的极点）都具有负的实部，或所有闭环特征根均位于左半 s s平面。 3 3.劳斯判据 应用劳斯判据时，必须借助系统的闭环特征方程式的系数编制一个表格，称为劳斯行 列表。应用劳斯判据时，必须借助系统的闭环特征方程式的系数编制一个表格，称为劳斯行列表。 设系统特征方程式为： asn + a sn7+ +as+a = 0 ctn cin1 ciio dg u 式中：aOaO、 a1a1、a2a2, 、anan均为实数，且大于零。编制出劳斯行列表为： 如果劳斯行列表中第一列元素严格为正，则系统稳定；如果表中第一列元素

46、出现小于零的数，则系统不稳定；第一列元素 符号改变的次数，就是特征方程正实部根的个数 在应用劳斯判据时需要注几种特殊情况： （1 1） 在计算中，如发现某一行中第一列元素为零，而其它元素不全是零，可以用一个很小的正数代替这个为零的元 素，并继续完成劳斯行列表。 （2 2） 出现全零行时，系统可能出现一对共轭复根；或一对符号相反的实根；或两对实部符号相异、虚部相同的复根。通常用 第六章 燃料与燃烧 三、理解要点 （一）燃料的相关概念 1 1、燃料与燃烧的定义 燃料是指燃烧时能够放出热量或者产生动力，并且伴随着生成光的可燃物质。 燃烧是指燃料与氧化剂发生强烈化学反应，并伴有发光发热的现象。燃烧不是

47、单纯的化学反应，而是化学反应、流 动、传热和传质并存且相互作用的综合现象。 2 2、燃料应该具备以下性质： 单位质量的该物质燃烧能放出大量的热量； 容易并能充分燃烧； 在自然界中蕴藏丰富，能够大量开采，价格低廉； 燃烧产物对人体与环境无害。 3固态、液态燃料的表示方法、应用场合，以及各种基准的换算关系 收到基：将全部水分和灰分都包括在内的燃料作为 100%的成分，也是在实际情况下燃料的成分情况，用下标 示。 空气干燥基：将外在水分去掉后的燃料作为 标 ad 表。 干燥基：去掉全部水分的燃料作为 100% 的成分。使用干燥基表达煤质的成分可以排除环境潮湿与否对煤成分含量 的改变，更合理更明确得表

48、示煤的质量，用下标 d 表示。 干燥无灰基：去掉全部水分和灰分的燃料作为 100%的成分。使用干燥无灰基可以较为真实的反映燃料的燃烧特性， 用下标 daf 表示。 4 4气态燃料的表示方法，含湿量的定义 气态燃料一般用各组分的体积分数来表示。 含湿量： 1m3 干气体所吸收的饱和水蒸气的质量。 （二）煤的工业分析 1 1水分 ：煤的水分（全水分）可分为外在水分和内在水分两种。 2 2灰分 ：灰分是指煤在燃烧时，其中的不可燃杂质经高温分解和氧化后形成的残渣。 3 3固定碳 ： 4 4挥发分 ： 三）煤的燃烧特性 1 1发热量 ： 2 2挥发分 ： 易于燃烧完全。 3 3焦结性 ：焦结性很强的煤，

49、生成的煤焦呈现块状，焦炭内部难于与空气接触，使燃烧困难；同时，燃烧层也会因 焦结而粘连成片失去多孔性，既增大阻力、又会使燃烧恶化。 4 4灰熔点 ：对于层燃炉，灰熔点低，容易引起受热面结渣，熔化的灰渣会把未燃尽的焦炭裹住妨碍继续燃烧，甚至 会堵塞炉排的通风孔隙使燃烧恶化；对于煤粉炉，为避免炉膛出口结渣，出口烟温要比软化温度低 100C。 煤的灰熔点是用三个特征温度： 变形温度； 软化温度； 流动温度； 其值通常用角锥试验法测得。 （四）燃油的燃烧特点及过程 1 1 液态燃料的燃烧方式分为 ： 预蒸发型和喷雾型。 2 2燃油的雾化原理以及影响雾化质量的因素 : : 雾化原理是通过喷嘴将燃油破碎为

50、细小的颗粒 ; 影响燃油雾化质量的主要因素有油温、雾化剂的压力和流量、油压、油烧嘴结构等。 3 3燃油的配风原理和一次风、二次风的作用 配风：必须有根部风；油雾、空气早期混合要强烈；应有一个大小和位置都适当的回流区；后期混合要强烈。 一次风：一次风起根部风作用，并在着火前与油雾混合均匀；其中，一次风应是旋转射流，以产生一个适当的回流 区、保持火焰的稳定； 二次风：二次风可以是直流的，或者为了控制火焰的形状，可有一个不大的旋流强度，这样既有利于早期混合，又 由于直流气流的衰减比较慢，有利于后期混合。 ar 表 100%的成分，也是在实验室内进行燃料分析的分析试样的成分，用下 测定煤样除去挥发分和

51、水分后形成焦炭，从焦炭中减去灰分后残留的部分。 挥发分是将煤在规定条件下隔绝空气加热时挥发性有机物的产物。 发热量高的煤灰分少，着火、燃尽更容易。 挥发分含量高的煤，着火温度低，且析出挥发分后的焦炭疏松多孔，不但着火迅速，燃烧稳定，而且也 4 4乳化燃烧常用的三种方法 机械法、气动法、超声波法。 （五）燃油锅炉及燃油燃烧器的相关概念 1 1 燃油锅炉的结构 六种型式：干背式二回程锅壳式锅炉；干背式三回程锅壳式锅炉；干背式四回程锅壳式锅炉；半湿背式三回程锅壳 式锅炉；湿背式中心回焰二回程锅壳式锅炉和湿背式三回程锅壳式锅炉。 2 2燃油燃烧器的分类 燃油燃烧器一般按照其喷嘴形式或者配风方式来分类。

52、 （六） 燃气燃烧器的类型 三种类型：扩散式燃烧器；完全预混式燃烧器；大气式燃烧器。 （七） 新燃料燃烧技术 1 生物质燃烧技术类型：联合炉排、生物质流化床、生物质与煤混烧； 2水煤浆燃烧器分类：旋流燃烧器、直流燃烧器。 四、掌握重点 （一）燃料发热量及高位、低位发热量的定义 发热量 ：燃料的发热量（也称作热值）是指单位质量或者单位体积（气态燃料）的燃料完全燃烧时所能释放的最大 热量。它是衡量燃料作为能源的一个很重要的组成部分。 高位发热量：1kg （或1m3）的燃料完全燃烧后所产生的热量叫做燃料的高位发热量，它包括燃料燃烧时生成的水 蒸气完全凝结成水放出的汽化潜热。 低位发热量：1kg （或

53、1m3）的燃料完全燃烧后所产生的热量减去燃料燃烧时生成的水蒸汽完全凝结成水放出的汽 化潜热后的差值。 （二）固态、液态燃料完全燃烧的计算 1 1、理论空气量：即根据化学反应式计算出来的燃料完全燃烧时所需的空气量。 收到基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 燃料可燃成分主要是 C C、H H、S S等元素 1kg 燃料完全燃烧需理论空气量为： V0=1 / 0.21 X (1.866Car+5.55Har+0.7Sar-0.7Oar) 经验公式：V0=1.05 X Qnet,ai74186+0.278

54、 2 2、过量空气量与空气系数 （ 1 1 ）过量空气量：一般情况下，实际空气量都大于理论空气量。比理论空气量多出的部分空气称为过量空气。 （ 2 2）空气系数：实际空气量 V V 与理论空气量 V0 V0 的比值就是空气系数： a =V/V0=V/V0 a低时，不完全燃烧损失大； a高时，排烟损失大。 3 3、理论水蒸气量 VH2O0 VH2O0 （来源有三个方面） ： （ 1 1）燃料中氢元素燃后生成水蒸气 VH2O01VH2O01 VH2O01=2 VH2O01=2 X 22.4/22.4/（2 2 X 2.0162.016） X Har=11.1HarHar=11.1Har7 7 (2

55、 2)燃料中所含水蒸气 VH2O02VH2O02 VH2O02=22.4/18 VH2O02=22.4/18 X Mar=1.24MarMar=1.24Mar (3 3 )理论空气V0V0带入的水蒸气容积 VH2O03VH2O03 VH2003=0.001293/0.804 VH2003=0.001293/0.804 X 10 10 V0=0.0161V0V0=0.0161V0 4 4、理论烟气量(Vy0Vy0)与实际烟气量(VyVy) 理论烟气量：锅炉在供应理论空气量时所产生的烟气容积。 Vy0=VC02+VS02+VN20+VH200Vy0=VC02+VS02+VN20+VH200 假如不

56、计入 VH2O0VH2O0，则称为理论干空气量，即： Vgy0=VCO2+VSO2+VN20Vgy0=VCO2+VSO2+VN20 实际烟气量：包括理论烟气量、过量空气量和与之对应的水蒸气量。 Vy=Vgy+ VH2O=Vy0+1.0161Vy=Vgy+ VH2O=Vy0+1.0161 ( a - -1 1) V0V0 经验公式： Vy0=1.04 Vy0=1.04 X QnetQnet,ar/4 186+0.77,ar/4 186+0.77 5 5、烟气焓的计算 烟气的焓不仅取决于烟温、煤质，还与计算点的空气系数有关。 1kg1kg燃料生成理论烟气焓为： Iy0=VC02 hCO2+Vs02

57、 hsO2+VH020 hHO2+VN20hN2Iy0=VC02 hCO2+Vs02 hsO2+VH020 hHO2+VN20hN2 每种气体的比焓(h h)都可查表取得。 1kg1kg燃料生成实际烟气中所含剩余空气量的焓为： Ik= Ik= ( a - -1 1) V0 hgk+ V0 hgk+ ( a - -1 1) 0.0161dV0hH2O0.0161dV0hH2O 则：Iy=Iy0+IkIy=Iy0+Ik 燃高灰分燃料时，烟气携带飞灰应计入烟气焓为： 则：Iy=Iy0+Ik+IfhIy=Iy0+Ik+Ifh (三) 固、液态燃料不完全燃烧的计算 1 .不完全燃烧方程式及燃料特性系数

58、： 不完全燃烧方程式 21=RO2+O2+0.605CO+ 21=RO2+O2+0.605CO+ 3 (RO2+CO)(RO2+CO) 3为燃料特性系数： 3 =2.35(Har=2.35(Har- -0.125Oar+0.038Nar)/(Car+0.375Sar)0.125Oar+0.038Nar)/(Car+0.375Sar) 2 .不完全燃烧的一氧化碳含量及空气系数 不完全燃烧的一氧化碳含量 CO=21CO=21- - 3 RO2RO2- -(RO2(RO2- -O2) O2) /(0.605+ /(0.605+ 3 ) ) 不完全燃烧空气系数： 21 ot ot = = - 02 0

59、.5CO 2179- ” I 100(RO2+O2 +C0 ) (四)基本燃煤燃烧设备的结构与工作原理 1 1 .层燃炉的原理、特点与结构 原理：将粒状煤放在某种金属支撑物上，形成一定厚度的燃料层，并将燃烧所需空气从支撑物下部通入，使煤与空 气燃烧过程处于气固两相流动中的固定床状态。 热解、挥发分着火、焦炭燃烧和燃尽四个阶段。 图6.26.2- -6 6链条炉排上每层燃烧阶段的分布 1 1- -新燃料区；2 2- -挥发分析出与燃烧区； 3a3a- -焦炭氧化区；3b3b- -焦炭还原区；4 4- -灰渣燃尽区lfh= lfh= a fhAarhfh fhAarhfh ; 特点：通常要经历干燥

60、、 f ft t = 工I I 2 图6.26.2- -5 5链条炉结构 1 1- -煤斗；2 2- -煤闸门； 7 7- -老鹰铁；8 8- -渣井; 3 3- -炉排；4 4- -送风道；5 5- -防焦道； 9 9- -灰斗；1010- -人孔；1111- -下导轨 2、煤粉燃烧特点、完全燃烧的基本条件、煤粉炉的结构 煤粉燃烧特点：煤粉随空气通过喷嘴送入燃烧室，在燃烧室空间以悬浮状态燃烧。煤粉颗粒平均直径应小于 0.08mm。 基本条件：足够高的炉膛温度； 适当的空气量；燃烧气流良好前期混合和后期扰动； 煤粉在炉内足够长的停留时间。 结构：炉膛、燃烧器。 循环流化床锅炉的燃烧特点 特点（