【導(dǎo)讀】蒸汽輪機、燃氣輪機、汽油機、柴油機等。19.煤粉燃燒器分類：按空氣動力特性可分為旋流燃燒器和直流燃燒器兩種。至燃燒器出口附近，加熱并點燃煤粉。

　　

【正文】 ：指汽輪機在不同工況運行時，主汽門、調(diào)節(jié)汽門均全開，機組功率的變動靠汽輪機前主蒸汽壓力的改變來實現(xiàn)。主蒸汽壓力隨機組工況的變動而變動，而主蒸汽溫度保持額定值不變。汽輪機滑壓運行時，保持鍋爐出口蒸汽溫度為設(shè)計值而改變其壓力使蒸汽經(jīng)過全開或開度不變的調(diào)節(jié)閥后進入沒有調(diào)節(jié)級的汽輪機，汽輪機的負荷將隨鍋爐出 口壓力的升降而增減，以適應(yīng)外界負荷變化的需要?；瑝哼\行在部分負荷下節(jié)流損失最小。 （ 4）復(fù)合調(diào)節(jié) ： 定壓運行和滑壓運行的組合。 簡述燃氣輪機裝置的組成及工作過程。 答：燃氣輪機是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的高速回轉(zhuǎn)式動力機械。一般由壓氣機、燃燒室、透平三大部件及基本輔助設(shè)備和控制系統(tǒng)組成。大多采用等壓燃燒開式循環(huán)，以空氣和燃氣為工質(zhì)。 工作過程：壓氣機吸進空氣，增壓后送入燃燒室，燃料泵將燃料經(jīng)噴嘴噴入燃燒室內(nèi)與空氣混燃，燃燒生成的高溫高壓燃氣再進入渦輪膨脹作功，最后將廢氣放回大氣并向大氣放熱。 燃氣輪機的膨脹功分為兩 部分： ①一部分通過傳動軸傳給壓氣機及其他輔助機械； ②其余的膨脹功則對外輸出，用于發(fā)電或作動力。 燃氣輪機循環(huán)的主要指標有哪些？ 答： (1)性能參數(shù)有 1)裝置比功 Wn：指流過燃氣輪機單位質(zhì)量空氣所作的有用凈功，即氣耗率的倒數(shù)。 若忽略壓氣機與透平中流量的差別及機械損失等，則燃氣輪機的裝置比功近似等于透平比功 WT與壓氣機比功 Wc 的差值 Wn=WT－ Wc。裝置比功越大，氣耗率越小，發(fā)出相同功率所需工質(zhì)流量越小，裝置的幾何尺寸也就越小。 16 2)裝置的熱效率：指裝置輸出功率與單位時間的輸入燃料 所含熱值之比，它是反映裝置熱經(jīng)濟性好壞的重要指標。 3)有用功系數(shù) (也稱功比 )λ：為裝置比功與透平比功的比值。有用功系數(shù)表明變工況時裝置性能對各部件性能變化的敏感性。λ大，同功率的裝置可造的較小，且因 Wc 占 WT的比例小，壓氣機性能對裝置性能的影響較小。因此λ越大，裝置性能也就越好。 (2)熱力參數(shù) 1)溫比：為循環(huán)最高 (透平進氣 )滯止溫度與最低 (壓氣機進氣 )滯止溫度之比值。溫比表示工質(zhì)被加熱的程度，是決定循環(huán)性質(zhì)的重要參數(shù)。溫比愈大，燃氣輪機性能愈好，但對耐熱材料或冷卻技術(shù)的要求也愈高。 2)壓比： 是壓氣機出口氣體滯止壓力與進口氣體滯止壓力的比值。 什么是等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)？ 答：等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)是假定工質(zhì)為理想氣體，工質(zhì)在壓氣機中等熵壓縮，在燃燒室中等壓加熱，在透平中等熵膨脹，最后向大氣等壓放熱 。 什么是燃氣輪機的回?zé)帷⒅虚g冷卻、中間再熱？ 答： ①回?zé)幔豪脺囟容^高的排氣（可達 700K）通過回?zé)崞鱽砑訜嵋褖嚎s后的空氣。 ②中間冷卻：壓比相同時，等溫過程比等熵過程的壓縮功小，為此可以采用中間冷卻來靠近等溫壓縮過程。 ③中間再熱：等溫膨脹比等熵膨脹作功更大，為此可以采用中間再熱來靠 近等溫膨脹過程。 中間冷卻可以減小壓縮功，但壓縮終了的空氣溫度降低，使加熱過程的熱量增加。 中間再熱可以增加膨脹功，但要增多加熱量。 中間冷卻和中間再熱兩種措施都可以顯著地增加比功，但對效率η 的改善不明顯。 回?zé)釡p小了相同比功下的循環(huán)吸熱量，提高了循環(huán)的熱效率，但理想的回?zé)嵫h(huán)并不能提高裝置比功和有用功系數(shù)。 簡述燃氣輪機的工作原理。 答：燃氣輪機是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的高速回轉(zhuǎn)式動力機械。燃氣輪機一般由壓氣機、燃燒室、透平三大部件及基本輔助設(shè)備和控制系統(tǒng)組成。其循環(huán)方式大多采用等壓燃燒開式循環(huán)，以空氣和燃 氣為工質(zhì)。 燃氣輪機工作原理是：壓氣機吸進空氣，增壓后送入燃燒室，燃料泵將燃料經(jīng)噴嘴噴入燃燒室內(nèi)與空氣混燃，燃燒生成的高溫高壓燃氣再進入渦輪膨脹作功，最后將廢氣放回大氣并向大氣放熱。 燃氣輪機的膨脹功一部分通過傳動軸傳給壓氣機及其他輔助機械，其余的膨脹功則對外輸出，用于發(fā)電或作動力。 增加燃氣輪機裝置的比功和有用功系數(shù)可以從哪些方面著手 ? 答：裝置比功 Wn 指流過燃氣輪機單位質(zhì)量空氣所作的有用凈功。燃氣輪機的裝置比功近似等于透平比功 WT與壓氣機比功 Wc 的差值 Wn=WT－ Wc。因此要增加燃氣輪機裝 置的比功 Wn可以從增加透平比功 WT和減小壓氣機比功 Wc 兩方面入手。 對透平機等溫膨脹比等熵膨脹作功更大， 因此可采用 中間再熱 來 靠近等溫膨脹過程 。 對壓氣機等溫過程比等熵過程的壓縮功小，因此可采用 中間冷卻來靠近等溫壓縮過程。 即 中間冷卻可以減小壓縮功 ， 中間再熱可以增加膨脹功， 這 兩種措施都可以顯著地增加比功，但對效率η 的改善不明顯。 什么是理想復(fù)雜循環(huán)？ 答：同時采用能提高比功的再熱、間冷和能提高熱效率的回?zé)幔M成理想復(fù)雜循環(huán)。 怎樣防止燃氣輪機貧油？ 答：避免貧油的措施：讓空氣沿火焰管上所開的孔分股進入火焰管 。 17 一小部分空氣 (一次空氣 )經(jīng)旋流器和火焰管頭部前面的兩排小孔及主燃孔進入火焰管。一次空氣與燃料混合燃燒后，可達到很高的溫度。由于溫度高，燃料化學(xué)反應(yīng)很激烈，使燃燒過程在火焰管頭部附近的燃燒區(qū)內(nèi)基本完成。 大部分空氣 (二次空氣 )沿火焰管后段的射流孔進入火焰管，與高溫燃氣摻混而降低燃氣溫度，達到渦輪所要求的溫度。 什么是渦輪機與負載機組的自平衡特性？ 答：當(dāng)外界負荷改變時，渦輪機可以從一個穩(wěn)定工況過渡到另一穩(wěn)定工況，這種特性稱為渦輪機與負載機組的自調(diào)節(jié)特性或自平衡特性。 簡述渦輪機與負載機組的自平衡過程。 答：渦輪機發(fā)出的主力矩 Mt 是蒸汽量 (或燃油量 )和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。不同蒸汽量 (或燃油量 ) 有不同的主力矩－轉(zhuǎn)速特性曲線。當(dāng)蒸汽量 (或燃油量 )一定時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，主力矩逐漸減小。 不同負載有不同的阻力矩－轉(zhuǎn)速特性曲線。同一負載下，隨著轉(zhuǎn)速的升高，阻力矩逐漸增大。 在平衡狀態(tài)下，主力矩 Mt 與阻力矩 Mf 相等，即是主力矩－轉(zhuǎn)速特性曲線與阻力矩－轉(zhuǎn)速特性曲線的交點；在非平衡狀態(tài)下，主力矩與阻力矩不相等，轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生角加速度，即轉(zhuǎn)速會升高或降低。 渦輪機與負載機組在運行時具有自平衡特性。例如如圖所示，若額定參數(shù)時，機組 穩(wěn)定工作于 a 點，此時 Mfa= Mta，當(dāng)外界負荷減小為 Pf2 時，阻力矩將減小為 Mf= Mb’。若不調(diào)整蒸汽量 (或燃油量 )，則 Mt=Ma，故 MtMf，轉(zhuǎn)速將升高。阻力矩隨轉(zhuǎn)速升高沿 Mf2 特性線增大；主力矩隨轉(zhuǎn)速升高沿 Mt1特性線變??；當(dāng)轉(zhuǎn)速升至 nb 時， Mt=Mf，兩者又重新平衡，渦輪機與負載機組穩(wěn)定工作于 b 點。 當(dāng)外界負荷變動時，僅靠機組自調(diào)節(jié)特性，渦輪機與負載機組的轉(zhuǎn)速變化很大，一來不能滿足用戶的要求，二來渦輪機與負載機組的強度不允許，采取什么措施可以減小轉(zhuǎn)速變化？ 答：渦輪機安裝自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使外 界負荷改變時，能自動調(diào)節(jié)蒸汽量 (或燃油量 )，使主力矩隨之改變。如負荷降低后將進汽量 (或燃油量 )減小，使機組穩(wěn)定在 c 點工作（若不調(diào)節(jié)蒸汽量，則會在 b 點工作），新轉(zhuǎn)速 nc 與原轉(zhuǎn)速 na 較接近。 簡述燃氣輪機調(diào)速器的工作原理。 答：當(dāng)外界負荷減小時，轉(zhuǎn)速升高飛錘向外張開，滑閥 2 下移，反饋套筒 8 的兩個孔口打開，高壓油進入油動機下腔室 B，上腔室 A 中的油經(jīng)反饋套筒孔口與回油管路相通。油動機活塞在較大的壓差作用下向上移動，開大回油針閥 5，增大回油量，進入發(fā)動機的燃油量減小，使渦輪機的主力矩與負載阻力矩相適應(yīng)，轉(zhuǎn)速下降 。油動機活塞上移時，通過反饋杠桿 7 使反饋套筒 8 向下移動。當(dāng)反饋套筒 8 下移到重新遮住孔口位置時，油動機上下腔室不再排油和進油，活塞停止運動，此時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)達到了新的平衡狀態(tài)。 什么是調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性？ 答：對未并網(wǎng)而孤立運行的渦輪機發(fā)電機組，在穩(wěn)定狀態(tài)下，渦輪機功率與轉(zhuǎn)速的一一對應(yīng)關(guān)系，稱為調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 渦輪機功率越大，則轉(zhuǎn)速越低?？蛰d時轉(zhuǎn)速最大，滿負荷時轉(zhuǎn)速最小。 同步器的主要作用有哪些？ 18 答 ： 同步器在調(diào)速系統(tǒng)中能平移靜態(tài)特性線的裝置。旋轉(zhuǎn)同步器手輪或手柄，可以改變飛錘離心力平衡彈簧的初緊力，使相 同轉(zhuǎn)速下滑環(huán)或油動機活塞的位置發(fā)生變化，即改變了相同轉(zhuǎn)速下渦輪機發(fā)出的功率。 ⑴ 單機運行時，若外界負荷增加，則通過同步器使特性線向上移，使機組在增加負荷時，仍保持原來的轉(zhuǎn)速 n。 ⑵ 機組并列運行時，則可在電網(wǎng)周波不變時，對并網(wǎng)運行機組間的負荷進行重新分配，只要使各機組負荷的總改變量等于外界負荷的變化即可。 簡述向心式渦輪機工作原理。 答：從進氣管進入蝸殼的工質(zhì)，首先在環(huán)形靜葉柵 (或無葉蝸殼 )中膨脹加速，然后在向心葉輪中轉(zhuǎn)換為輪周功，最后從向心透平中心沿軸向排出。 汽輪機噴嘴的作用是什么？ 答： 汽輪機噴嘴 的作用是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成動能，也就是使蒸汽膨脹降壓，增加流速，按一定的方向噴射出來推動動葉片而做功。 什么是反動作用原理？請用圖表示反動級的熱力過程線，并寫出反動度表達式及反動度的值。 答： 反動作用原理： 在渦輪機中，當(dāng)工質(zhì)在動葉片構(gòu)成的流道內(nèi) 膨脹加速 時，工質(zhì)必然對動葉作用一個由于加速而 產(chǎn)生的反動力 ，推動葉輪運動，作出機械功。 熱力過程線如 下 圖 純沖動級熱力過程線 反動級熱力過程線 反動度的表達式為 反動級： ? m = 請 畫出 水蒸汽在 反動 級的噴嘴和動葉中 的速度 變化 圖 、壓力變化圖 和熱力過程線。 19 答： 速度 變化 圖 、壓力變化圖 和熱力過程線 見 Pag90 請說明反動 式 渦輪 級 的特點，并畫出其熱力過程線，然后用熱力過程線上的參數(shù)寫出其內(nèi)效率的表達式。 答： 在在 反反 動動 級級 中中 ， 工工 質(zhì)質(zhì) 的的 熱熱 能能 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 為為 動動 能能 的的 過過 程程 ， 不不 僅僅 發(fā)發(fā) 生生 在在 噴噴 嘴嘴 葉葉 柵柵 中中 ， 也也 發(fā)發(fā) 生生 在在 動動 葉葉 柵柵 中中 ， 而而 且且 這這種種 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 在在 噴噴 嘴嘴 和和 動動 葉葉 中中 大大 約約 各各 完完 成成 一一 半半 特特 點點 ：： ①① ?m= △△ hn*=△△ hb=△△ ht* p1＞＞ p2 ②② 噴噴 嘴嘴 通通 道道 及及 動動 葉葉 通通 道道 均均 為為 漸漸 縮縮 型型 ， 動動 、 靜靜 葉葉 片片 形形 狀狀 相相 同同 ， 反反向向 安安 裝裝 。 反動級熱力過程線如圖， 圖圖 中中 △△ h b =△△ h*n 其內(nèi)效率的表達式 tuhh*?? 第 五章 按能量補償形式，制冷方法有哪能些？ 答： 按能量補償形式，制冷方法可分為二大類： 1） 以機械能或電能補償，如蒸汽壓縮式、氣體膨脹制冷、熱電制冷； 2） 以熱能補償，如吸收式制冷、 吸附式制冷。 無論何種制冷機，都需要補充能量而將低溫?zé)嵩臒崃酷尫沤o高溫?zé)嵩础? 要實現(xiàn)制冷循環(huán)，必須具備哪兩個基本條件，蒸汽壓 縮制冷循環(huán)的四個過程是什么過程？ 答：要實現(xiàn)制冷循環(huán)，必須具備的兩個基本條件是： 1）有一個使制冷工質(zhì)達到比被冷卻對象更低溫度的過程； 2）連續(xù)不斷地從被冷卻對象吸取熱量。 蒸汽壓縮制冷循環(huán)的四個過程是： 1）工質(zhì)低壓汽化吸熱 ； 20 2）蒸汽壓縮升壓、升溫 ； 3）高壓氣體放熱液化 ； 4）高壓液體節(jié)流降壓、降溫 。 什么是 制冷系數(shù)？ 答：對機械能驅(qū)動的制冷機用制冷系數(shù)ε c 來衡量 能量轉(zhuǎn)換 的 經(jīng)濟性 ，即消耗 一定量的補償能可以收到多少制冷量 ，WQε 0c?。 制冷系數(shù) cε 和熱力系數(shù) c? 與高溫?zé)嵩?Ta 與低溫?zé)嵩?Tc 有什么關(guān)系？ 答： 以機械能或電能驅(qū)動的制冷機： 1TT1WQεca0c??? 從上式可知，制冷系數(shù)與兩熱源的接近程度有關(guān)，越接近則系數(shù)越大。 制冷系數(shù)只與熱源溫度有關(guān)，與制冷劑性質(zhì)無關(guān) 。 以熱源驅(qū)動的制冷機：???????? ?????gacag0c TT11TT1? 從上式可知，驅(qū)動熱源溫度 Tg 越高、高溫?zé)嵩?Ta 與低溫?zé)嵩?Tc 越接近，則性能系數(shù)越大。 熱力系數(shù)只與熱源溫 度有關(guān)，與制冷劑性質(zhì)無關(guān)； 什么是熱力完善度？ 答： ε c 和ξ c 的表達式是可逆循環(huán)效率的表達式，是在一定熱源溫度下制冷循環(huán)的最高效率。實際的制冷循環(huán)存在不可逆損失，實際的制冷循環(huán)的效率ε和ξ總小于可逆制冷循環(huán)的效率ε c 和ξ c。 熱力學(xué)完善度η 反映 實際制冷循環(huán)接近可逆循環(huán)的程度：η＝ε /ε c ， η＝ ξ /ξ c。 ０＜η＜１ 怎么比較兩臺制冷機的循環(huán)經(jīng)濟性？ 答： 用性能系數(shù) （制冷系數(shù)和熱力系數(shù)） 來比較兩臺制冷機的循環(huán)經(jīng)濟性時，必須是 1）同類制冷機 — 不同的補償能量的 品位不同 2）相同的熱源條件 — 不同的 Ta/Tc 則性能系數(shù)不同 用熱力完善度來比較其熱力完善程度，則不受制冷機類型和熱源等限制，更具有可比性 ，η大則制冷機循環(huán)的經(jīng)濟性好。 熱泵與制冷有何區(qū)別？ 答