【正文】 1 汽輪機(jī)技術(shù)問(wèn)答 一、 基礎(chǔ)知識(shí) 1． 什么叫工質(zhì)？火力發(fā)電廠(chǎng)采用什么作為工質(zhì)？ 工質(zhì)是熱機(jī)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種媒介物質(zhì)（如燃?xì)狻⒄羝龋揽克跓釞C(jī)中的狀態(tài)變化（如膨脹）才能獲得功。 為了在工質(zhì)膨脹中獲得較多的功，工質(zhì)應(yīng)具有良好的膨脹性。在熱機(jī)的不斷工作中，為了方便工質(zhì)流入與排出，還要求工質(zhì)具有良好的流動(dòng)性。因此，在物質(zhì)的固、液、氣三態(tài)中，氣態(tài)物質(zhì)是較為理想的工質(zhì)。目前火力發(fā)電廠(chǎng)主要以水蒸氣作為工質(zhì)。 2．何謂工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)？常用的狀態(tài)參數(shù)有幾個(gè)？基本狀態(tài)參數(shù)有幾個(gè)？ 描述工質(zhì)狀態(tài)特性的物理量稱(chēng)為狀態(tài)參數(shù)。 常用的工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比容、焓、熵、內(nèi)能等，基本狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比容。 3．什么叫溫度、溫標(biāo)？常用的溫標(biāo)形式有哪幾種？ 溫度是衡量物體冷熱程度的物理量。對(duì)溫度高低量度的標(biāo)尺稱(chēng)為溫標(biāo)。常用的有攝氏溫標(biāo)和絕對(duì)溫標(biāo)。 ⑴攝氏溫標(biāo)。規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)為 0℃，沸點(diǎn)為 100℃，在 0℃與 100℃之間分成 100 個(gè)格，每格為 1℃，這種溫標(biāo)為攝氏溫標(biāo)，用℃表示單位符號(hào)，用 t 作為物理量符號(hào)。 ⑵絕對(duì)溫標(biāo)。規(guī)定水的三相點(diǎn)（水的固、液、汽三相平衡的狀態(tài)點(diǎn)）的溫度為 。絕對(duì)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的每刻度 的大小是相等的，但絕對(duì)溫標(biāo)的 0K，則是攝氏溫標(biāo)的－℃。絕對(duì)溫標(biāo)用 K作為單位符號(hào)，用 T 作為物理量符號(hào)。攝氏溫標(biāo)與絕對(duì)溫標(biāo)的關(guān)系為 t＝ T－ ℃。 4．什么叫壓力？壓力的單位有幾種表示方法？ 單位面積上所受到的垂直作用力稱(chēng)為壓力。用符號(hào)“ p”表示，即 p=F／ A (1— 1) 式中 F—— 垂直作用于器壁上的合力， N； A—— 承受作用力的面積 m2。 壓力的單位有： 2 ⑴國(guó)際單位制中表示壓力 采用 N/m2，名稱(chēng)為 [帕斯卡 ]，符號(hào)是 Pa。 1Pa=1N/m2，在電力工業(yè)中，機(jī)組參數(shù)多采用 MPa（兆帕）， 1MPa=106N/m2。 ⑵以液柱高度表示壓力的單位有：毫米水柱（ mmH2O）、毫米汞柱（ mmHg）， 1 mmHg=133 N/m2， 1 mmH2O= N/m2。 ⑶工程大氣壓的單位為 kgf/cm2，常用 at作代表符號(hào)， 1at= N/m2，物理大氣壓的數(shù)值為 kgf/cm2，符號(hào)是 atm， 1 atm= 10⒌ N/m2。 5．什么叫絕對(duì)壓力、表壓力？ 容 器內(nèi)工質(zhì)本身的實(shí)際壓力稱(chēng)為絕對(duì)壓力，用符號(hào) p表示。工質(zhì)的絕對(duì)壓力與大氣壓力的差值為表壓力，用符號(hào) pg表示。因此，表壓力就是我們用表計(jì)測(cè)量所得的壓力，大氣壓力用符號(hào) patm表示。 絕對(duì)壓力與表壓力之間的關(guān)系為： pa＝ pg＋ p atm 或 pg＝ p a－ p atm （ 1— 2） 6．什么叫真空和真空度？ 當(dāng)容器中的壓力低于大氣壓力時(shí)，把低于大氣壓力的部分叫真空。用符號(hào)“ pv”表示。其關(guān)系式為： pv＝ patm－ pa (1— 3) 發(fā)電廠(chǎng)有時(shí)用百分?jǐn)?shù)表示真空值的大小，稱(chēng)為真空度。真空度是真空值和大氣壓力比值的百分?jǐn)?shù)，即： 真空度＝ pv / patm 100% (1— 4) 完全真空時(shí)真空度為 100%，若工質(zhì)的絕對(duì)壓力與大氣壓力相等時(shí)，真空度為零。 例如：凝汽器水銀真空表的讀數(shù)為 7100mmHg，大氣壓力計(jì)讀數(shù)為 750 mmHg，求凝汽器內(nèi)的絕對(duì)壓力和真空度各為多少？ 根據(jù) pa＝ (patm－ pv) / ＝ (750－ 710)／ ＝ ＝ 真空度＝ pv／ pamb 100%＝ 710／ 750 100%＝ % 7．什么叫比容和密度？它們之間有什么關(guān)系？ 單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積稱(chēng)為比容。用小寫(xiě)的字母ν表示，即： ν＝ V／ m m3/kg （ 1— 5） 3 式中 m—— 物質(zhì)的質(zhì)量。 kg； V—— 物質(zhì)所占有的容積， m3。 比容的倒數(shù)，即單位容積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱(chēng)為密度，用符號(hào)“ρ” ，單位為kg/m3。 比容與密度的關(guān)系為ρυ＝ 1，顯然比容和密度互倒數(shù)，即比容和密度不是相互獨(dú)立的兩個(gè)參數(shù)，而是同一個(gè)參數(shù)的兩種不同的表示方法。 8．什么叫平衡狀態(tài)？ 在無(wú)外界影響的條件下，氣體的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。只有當(dāng)工質(zhì)的狀態(tài)是平衡狀態(tài)時(shí)，才能用確定的狀態(tài)參數(shù)值去描述。只有當(dāng)工質(zhì)內(nèi)部及工質(zhì)與外界間，達(dá)到熱的平衡（無(wú)溫差存在）及力的平衡（無(wú)壓差存在）時(shí)，才能出現(xiàn)平衡狀態(tài)。 9．什么叫標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)？ 絕對(duì)壓力為 105Pa（ 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），溫度為 0℃ ()時(shí)的狀 態(tài)稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 10．什么叫參數(shù)坐標(biāo)圖？ 以狀態(tài)參數(shù)為直角坐標(biāo)表示工質(zhì)狀態(tài)及其變化的圖稱(chēng)參數(shù)坐標(biāo)圖。參數(shù)坐標(biāo)圖上的點(diǎn)表示工質(zhì)的平衡狀態(tài)，由許多點(diǎn)相連而組成的線(xiàn)表示工質(zhì)的熱力過(guò)程。如果工質(zhì)在熱力過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的每一個(gè)狀態(tài)都是平衡狀態(tài)，則此熱力過(guò)程為平衡過(guò)程，只有平衡狀態(tài)及平衡過(guò)程才能用參數(shù)坐標(biāo)圖上的點(diǎn)及線(xiàn)來(lái)表示。 11．什么叫功？其單位是什么？ 功是力所作用的物體在力的方向上的位移與作用力的乘積。功的大小根據(jù)物體在力的作用下，沿力的作用方向移動(dòng)的位移來(lái)決定，改變它的位移，就改變了功的大小，可見(jiàn)功不是狀態(tài)參 數(shù)，而是與過(guò)程有關(guān)的一個(gè)量。 功的計(jì)算式為： W＝ FS ( J ) （ 1— 6） 式中 F—— 作用力， N； 4 S—— 位移， m。 單位換算： 1J＝ 1N m， 1kJ＝ 104kW h 12．什么叫功率？其單位是什么？ 功率的定義是功與完成功所用的時(shí)間之比，也就是單位時(shí)間內(nèi)所做的功。即： P＝ W／ t （ W ） (1— 7) 式中 W—— 功， J； t—— 做功的時(shí)間， s。 功率的單位就是瓦特， 1 瓦特＝ 1焦耳／秒。 13．什么叫能？ 物質(zhì)做功的能力稱(chēng)為能。能的形式一般有：動(dòng)能、位能、光能、電能、熱能等。熱力學(xué)中應(yīng)用的有動(dòng)能、位能和熱能等。 14．什么叫動(dòng)能？物體的動(dòng)能與什么有關(guān)？ 物體因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而具有做功的本領(lǐng)叫動(dòng)能。動(dòng)能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。速度越大，動(dòng)能就越大；質(zhì)量越大，動(dòng)能也越大。 動(dòng)能按下式計(jì)算： Ek＝ 1/2mc2 （ kJ） (1— 8) 式中 m—— 物體質(zhì)量， kg； c—— 物體速度， m／ s。 動(dòng)能與物體的質(zhì)量成正比，與其速度的平方成正比。 15．什么叫位能？ 由于相互作用，物體之間的相互位置決定的能稱(chēng)為位能。 物體所處高度位置不同，受地球的吸引力不同而具有的能，稱(chēng)為重力位能。重力位能由物質(zhì)的重量（ G）和它離地面的高度（ h）而定。高度越大，重力位能越大；重力物體越重，位能越大。重力位能 E p＝ Gh。 5 16．什么叫熱能？它與什么因素有關(guān)？ 物體內(nèi)部大量分子不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為熱運(yùn)動(dòng)。這種熱運(yùn)動(dòng)所 具有的能量叫熱能，它是物體的內(nèi)能。 熱能與物體的溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)的速度越快，具有的熱能就越大。 17．什么叫熱量？其單位是什么？ 高溫物體把一部分熱能傳遞給低溫物體，其能量的傳遞多少用熱量來(lái)度量。因此物體吸收或放出的熱能稱(chēng)為熱量。熱量的傳遞多少和熱力過(guò)程有關(guān)，只有在能量傳遞的熱力過(guò)程中才有功和熱量的存在，沒(méi)有能量傳遞的熱力狀態(tài)是根本不存在什么熱量的，所以熱量不是狀態(tài)參數(shù)。 18．什么叫機(jī)械能？ 物質(zhì)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般表現(xiàn)為宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)。物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所具有的能量叫機(jī)械能。 19．什么叫熱機(jī)？ 把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備稱(chēng)為熱機(jī)。如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、燃輪氣機(jī)等。 20．什么叫比熱容？影響比熱容的主要因素有哪些？ 單位數(shù)量（質(zhì)量或容積）的物質(zhì)溫度升高（或降低） 1℃所吸收（或放出）的熱量，稱(chēng)為氣體的單位熱容量，簡(jiǎn)稱(chēng)為氣體的比熱容。比熱容表示單體數(shù)量的物質(zhì)容納或貯存熱量的能力。物質(zhì)的質(zhì)量比熱容符號(hào)為 c，單體為 kJ／ (kg℃ )。 影響比熱容的主要因素有溫度和加熱條件，一般說(shuō)來(lái)，隨著溫度的升高，物質(zhì)比熱容的數(shù)值也增大；定壓加熱的比熱容大于定容加熱的比熱容。此外，還有分子中原子數(shù)目、 物質(zhì)性質(zhì)、氣體的壓力等因素也會(huì)對(duì)比熱容產(chǎn)生影響。 21．什么叫熱容量？它與比熱有何不同？ 熱容 Q＝ mc，熱容的大小等于物體質(zhì)量與比熱的乘積，熱容與質(zhì)量有關(guān)，比熱容與質(zhì)量無(wú)關(guān)，對(duì)于相同質(zhì)量的物體，比熱容大的熱容大，對(duì)于同一物質(zhì)，質(zhì)量大的熱容大。 6 22．如何用定值比熱容計(jì)算熱量？ 在低溫范圍內(nèi)，可近似認(rèn)為比熱值不隨溫度的變化而改變，即比熱容為某一常數(shù)，此時(shí)熱量的計(jì)算式為： q＝ c(t2－ t1) kJ／ kg (1— 9) 23．什么叫 內(nèi)以能？ 氣體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)所形成的內(nèi)動(dòng)能和由于分子相互之間的吸引力所形成的內(nèi)位能的總和稱(chēng)為內(nèi)能。 μ 表示 1kg 氣體的內(nèi)能， U表示 mkg 氣體的內(nèi)能。 即： U＝ mμ （ 1— 10） 24．什么叫內(nèi)動(dòng)能？什么叫內(nèi)位能？它們由何決定？ 氣體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能叫內(nèi)動(dòng)以能，它包括分子的移動(dòng)動(dòng)能，分子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和分子內(nèi)部的振動(dòng)動(dòng)能等。從熱運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)來(lái)看，氣體溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈，所以?xún)?nèi)動(dòng)能決定于氣體的溫度。氣體內(nèi)部分子克 服相互間存在的吸引力具有備用的位能，稱(chēng)為內(nèi)位能，它氣體的比容有關(guān)。 25．什么叫焓？ 在某一狀態(tài)下單位質(zhì)量工質(zhì)比容為ν，所受壓力為 p，為反抗此壓力，該工質(zhì)必須具備 pv的壓力位能。單位質(zhì)量工質(zhì)內(nèi)能和壓力位能之和稱(chēng)為比焓。 26．什么叫熵？ 在沒(méi)有摩擦的平衡過(guò)程中，單位質(zhì)量的工質(zhì)吸收的熱量 dq 與工質(zhì)吸熱時(shí)的絕對(duì)溫度 T 的比值叫熵的增加量。其表達(dá)式： Δ S＝ dq／ T。 其中Δ S＝ S2－ S1是熵的變化量，熵的單位是（ kJ/kg k） ， 若某過(guò)程中氣體的熵增加，即Δ S＞ 0，則表示氣 體是吸熱過(guò)程。 若某過(guò)程中氣體的熵減少，即Δ S＜ 0，則表示氣體是放熱過(guò)程。 若某過(guò)程中氣體的熵不變，即Δ S＝ 0，則表示氣體是絕熱過(guò)程。 7 27．什么叫理想氣體？什么叫實(shí)際氣體？ 氣體分子間不存在引力，分子本身不占有體積的氣體叫理想氣體。反之，氣體分子間存在著引力，分子本身占有體積的氣體叫實(shí)際氣體。 28．火電廠(chǎng)中什么氣體可看作理想氣體？什么氣體可看作實(shí)際氣體？ 在火力發(fā)電廠(chǎng)中，空氣、燃?xì)?、煙氣可以作為理想氣體看待，因?yàn)樗鼈冞h(yuǎn)離液態(tài)，與理想氣體的性質(zhì)很接近。 在蒸汽動(dòng)力設(shè)備中，作為工質(zhì)的水蒸汽，因其壓力高， 比容小，即氣體分子間的距離比較小，分子間的吸引力也相當(dāng)大。離液態(tài)接近，所以水蒸汽應(yīng)作為實(shí)際氣體看待。 29．理想氣體的基本定律有哪些？其內(nèi)容是什么？ 理想氣體的三個(gè)基本定律是：（ 1）波義耳 — 馬略特定律；（ 2）查理定律；（ 3）蓋呂薩克定律。其具體內(nèi)容： （ 1）波義耳 — 馬略特定律：當(dāng)氣體溫度不變時(shí)，壓力與比容成反比變化。用公式表示： p1ν 1＝ p2ν 2 （ 1— 11） 氣體質(zhì)量為 m 時(shí)： p1V1＝ p2V2（其中 V＝ mν）。 （ 1— 12） （ 2）查理定律：氣體比容不變時(shí)，壓力與溫度成正比變化。用公式表示為： p1／ T1＝ p2／ T2 （ 1— 13） （ 3）蓋呂薩克定律：氣體壓力不變時(shí)，比容與溫度成正比變化，對(duì)于質(zhì)量為 m的氣體，壓力不變時(shí)，體積與溫度成正比變化。用公式表示： ν 1／Τ 1＝ν 2／Τ 2 或 V1／ T1＝ V2／ T2 （ 1— 14） 30．什么是熱力學(xué)第一定律，它的表達(dá)式是怎樣的？ 熱可以變?yōu)楣?，功可以變?yōu)闊?，一定量的熱消失時(shí)，必產(chǎn)生一定量的功，消耗一定量的功時(shí)，必出現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的一定量的熱。 熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式如下：