【正文】 界輸出的能量為功 W，系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)本身所具有的能量只是內(nèi)能μ，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律可知， 輸入系統(tǒng)的能量－輸出系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)本身能量的增量，即當(dāng)工質(zhì)為 1kg時(shí)： q－ω＝Δμ 當(dāng)工質(zhì)為 m公斤時(shí)則： Q－ W＝Δ U （ 1— 16） 上兩式中 q， Q—— 外界加給工質(zhì)的熱量， J／ kg， J； Δμ ， Δ U—— 工質(zhì)內(nèi)能的變化量， J／ kg， J； ω ， W—— 工質(zhì)所做的功， J／ kg， J。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。 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。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。 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。單位質(zhì)量工質(zhì)內(nèi)能和壓力位能之和稱(chēng)為比焓。 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。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。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)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所具有的能量叫機(jī)械能。因此物體吸收或放出的熱能稱(chēng)為熱量。 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)。 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。速度越大，動(dòng)能就越大；質(zhì)量越大，動(dòng)能也越大。能的形式一般有：動(dòng)能、位能、光能、電能、熱能等。 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。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。 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。 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)。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。用符號(hào)“ pv”表示。 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。 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。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)。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)。 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。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)。 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)?、蒸汽等），依靠它在熱機(jī)中的狀態(tài)變化（如膨脹）才能獲得功。目前火力發(fā)電廠主要以水蒸氣作為工質(zhì)。對(duì)溫度高低量度的標(biāo)尺稱(chēng)為溫標(biāo)。 ⑵絕對(duì)溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)與絕對(duì)溫標(biāo)的關(guān)系為 t＝ T－ ℃。 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。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。其關(guān)系式為： pv＝ patm－ pa (1— 3) 發(fā)電廠有時(shí)用百分?jǐn)?shù)表示真空值的大小，稱(chēng)為真空度。 kg； V—— 物質(zhì)所占有的容積， m3。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。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)相連而組成的線表示工質(zhì)的熱力過(guò)程。 功的計(jì)算式為： W＝ FS ( J ) （ 1— 6） 式中 F—— 作用力， N； 4 S—— 位移， m。即： P＝ W／ t （ W ） (1— 7) 式中 W—— 功， J； t—— 做功的時(shí)間， s。熱力學(xué)中應(yīng)用的有動(dòng)能、位能和熱能等。 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。重力位能由物質(zhì)的重量（ G）和它離地面的高度（ h）而定。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)。 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)。物質(zhì)的質(zhì)量比熱容符號(hào)為 c，單體為 kJ／ (kg 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。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。 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。 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。 28．火電廠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。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： 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。 31．熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是什么？它說(shuō)明什么問(wèn)題？ 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學(xué)上的一種特定應(yīng)用形式。 33．什么叫等容過(guò)程？等容過(guò)程中吸收的熱量和所做的功如何計(jì)算？ 容積（或比容）保持 不變的情況下進(jìn)行的過(guò)程叫等容過(guò)程。＝ 181。由理想氣體狀態(tài)方程 pν＝ R T 9 對(duì)一定的工質(zhì)則 pν＝ RT＝常數(shù)，即等溫過(guò)程中壓力與比容成反比。 由理想氣體狀態(tài)方程 pν＝ R T 得 T／ν＝ p／ R＝常數(shù)，即等壓過(guò)程中溫度與比體積成正比。 ω＝ [1／（ k－ 1） ]（ p1ν 1－ p2ν 2） （ 1— 23） k 為絕熱指數(shù)，與工質(zhì)的原子個(gè)數(shù)有關(guān)。在有能量損耗的不可逆過(guò)程中，雖然外界沒(méi)有加入熱量，但工質(zhì)要吸收由于摩擦、擾動(dòng)等損耗而轉(zhuǎn)變成的熱量，這部分熱量使工質(zhì)的熵是增加的，這時(shí)絕熱過(guò)程不為等熵過(guò)程。它有兩種敘述方法： ①?gòu)哪芰總鬟f角度來(lái)講：熱不可以能自發(fā)地不付代價(jià)地，從低溫 物體傳至高溫物體。 41．從卡諾循環(huán)的熱效率得出哪些結(jié)論？ 從 η ＝ 1－Τ 2／Τ 1 中可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： ①卡諾循環(huán)的熱效率決定于熱源溫度Τ 1 和冷源溫度Τ 2，而與工質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)，提高T1和降低 T1，可以提高循環(huán)熱效率。也就是說(shuō) ，在沒(méi)有溫差的體系中，無(wú)法實(shí) 11 現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的熱力循環(huán)，或者說(shuō)，只有一個(gè)熱源裝置而無(wú)冷卻裝置的熱機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 液體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行的劇烈的汽化現(xiàn)象叫沸騰。 ②在凝結(jié)溫度下，水從水蒸氣中不斷吸收熱量，則水蒸氣可以不斷凝結(jié)成水，并保持溫度不變。飽和狀態(tài)的水稱(chēng)為飽和水；飽和狀態(tài)下的蒸汽稱(chēng)為飽和蒸汽。濕飽和蒸汽繼續(xù)在定壓條件下加熱，水完全汽化成蒸汽時(shí)的狀態(tài)叫干飽和蒸汽。 48．什么叫臨界點(diǎn)？水蒸汽的臨界參數(shù)為 多少？ 隨著壓力的增高，飽和水線與干飽和蒸汽線逐漸接近，當(dāng)壓力增加到某一數(shù)值時(shí)，二線相交，相交點(diǎn)即為臨界點(diǎn)。 50．水蒸氣狀態(tài)參數(shù)如何確定？ 由于水蒸氣屬于實(shí)際氣體，其狀態(tài)參數(shù)按實(shí)際氣體的狀態(tài)方程計(jì)算非常 復(fù)雜，而且溫差較大不適應(yīng)工程上實(shí)際計(jì)算的要求，因此，人們?cè)趯?shí)際研究和理論分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，將不同壓力下水蒸氣的比體積、溫度、焓、熵等列成表或繪成圖。 13 干飽和蒸汽定壓加熱變成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱過(guò)程吸收的熱量叫過(guò)熱熱。將（ q－Δμ）這部分?jǐn)?shù)量的熱能所轉(zhuǎn)變成的功叫膨脹功，它是一種氣體容積變化功，用符號(hào)ω表示，對(duì)一般流動(dòng)系統(tǒng) ω＝ q－Δμ＝（ p2ν 2－ p1ν 1）＋ 1/2（ c22－ c12）＋ g（ z2－ z1） （ 1— 26） 54．什么叫噴管？電廠中常用哪幾種噴管？ 凡用來(lái)使氣流降壓增速的管道叫噴管。 節(jié)流過(guò)程中如果工質(zhì)與外界沒(méi)有熱交換，則稱(chēng)之為絕熱節(jié)流。 ⑴．鍋爐：包括省煤器、爐膛、水冷壁和過(guò)熱器，其作是將給水定壓加熱，產(chǎn)生過(guò) 14 熱蒸汽，通過(guò)蒸汽管道，送入汽輪機(jī)。 58．朗肯循環(huán)的熱效率如何計(jì)算？ 根據(jù)效率公式 η ＝ ω ／ q1＝（ q1－ q2） ／ q1 （ 1— 27） 式中 q1—— 1kg 蒸汽在鍋爐中定壓吸收的熱量， kJ／ kg； q2—— 1kg 蒸汽在凝汽器中定壓放出的熱量， kJ／ kg。 —— 凝結(jié)水焓， kJ／ kg。 ） （ 1— 31） 59．影響朗肯循環(huán)效率的因素有哪些？ 從朗肯循環(huán)效率公式η ＝（ h1－ h2） ／（ h1－ h2185。 都由參數(shù) p2決定，所以朗肯循環(huán)效率取決于過(guò)熱蒸汽的初參數(shù) p t1和終參數(shù) p2。這樣可使抽汽不在凝汽器中冷凝放熱，減少了冷源損失。 62．什么叫再熱循環(huán)？ 再熱循環(huán)就是把汽輪機(jī)高壓缸已經(jīng)做了部分功的蒸汽再引入鍋爐的再熱器，重新加熱，使蒸汽溫度又提高到初溫度，然后再引回汽輪機(jī)中、低壓缸內(nèi)繼續(xù)做功，最后的乏汽排入凝汽器的一種循環(huán)。 16 64．什么的熱電合供循環(huán)？其方式有幾種？ 在發(fā)電廠中利用汽輪機(jī)中做過(guò)功的蒸汽，（抽汽或排汽）的熱量供給熱用戶(hù)，可以避免或減少在凝汽器中的冷源損失，使發(fā)電廠的熱效率提高，這種同時(shí)生產(chǎn)電能和熱能的生產(chǎn)過(guò)程稱(chēng)為熱電合供循環(huán)。 直接接觸的物體各部分之間的熱量傳遞現(xiàn)象叫導(dǎo)熱。 66．什么叫穩(wěn)定導(dǎo)熱？ 物體各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱叫做穩(wěn)定導(dǎo) 熱。 68．什么叫對(duì)流換熱？舉出在電廠中幾個(gè)對(duì)流換熱的實(shí)例。流體流動(dòng)的動(dòng)力有兩種：一種是自由流動(dòng)；一種是強(qiáng)迫流動(dòng)。 ⑶流體的流態(tài)。 ⑸流體的物理性質(zhì)。 層流是各流體微團(tuán)彼此平行地分層流動(dòng)，互不干擾與混雜。 發(fā)電廠的汽、水、風(fēng)、煙等各種管道系統(tǒng)中的流動(dòng)，絕大多數(shù)屬于紊流運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中只用下臨界雷諾數(shù)，對(duì)于圓管中的流動(dòng)， Re＜ 2300 為層流，當(dāng) Re＞ 2300 為紊流。 實(shí)際流速與平均流速的區(qū)別：過(guò)流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過(guò)流斷面上是相等的（這是由于取算術(shù)平均值而得）。應(yīng)力交遞變化，對(duì)設(shè)備有不利的影響，同時(shí)負(fù)水錘時(shí)，如壓力降得過(guò)低可能使管中產(chǎn)生不利的真空，在外界壓力的作用下，會(huì)將管道擠扁。 76．什么叫強(qiáng)度？強(qiáng)度指標(biāo)通常有哪些？ 強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。 強(qiáng)度極限是指材料斷裂時(shí)的應(yīng)力 。即在應(yīng)力不大的情況下變形量隨應(yīng)力值成正比例增加，當(dāng)應(yīng)力去除后變形完全消失。當(dāng)應(yīng)力繼續(xù)增大，金屬在大量塑性變形之后即發(fā)生斷裂。這種載荷稱(chēng)為交變載荷，交變載荷在零件內(nèi)部將引起隨時(shí)間而變化的應(yīng)力，稱(chēng)為交變應(yīng)力。 82．什么叫熱沖擊？ 金屬材料受到急劇的加熱和冷卻時(shí) ，其內(nèi)部將產(chǎn)生很大的溫差，從而引起很大的沖擊熱應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱沖擊。 ⑵ 極熱態(tài)起動(dòng)時(shí)造成的熱沖擊。突然加負(fù)荷時(shí)，蒸汽溫度升高，放熱系數(shù)