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汽輪機技術問答汽輪機知識-在線瀏覽

2025-01-02 10:28本頁面
  

【正文】 ( 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。它說明了熱能與機械能互相轉(zhuǎn)換的可能性及其數(shù)值關系。實際的過程都是不可逆過程。由理想氣體狀態(tài)方程 pν= R T 得 p/ T= R/ν=常數(shù),即等容過程中壓力與溫度成正比。+ω=Δ 181。2- 181。 34.什么叫等溫過程?等溫過程中工質(zhì)吸收的熱量如何計算? 溫度不變的情況下進行的熱力過程叫做等溫過程。 其吸收熱量: q=Δ 181。 ( 1— 18) 35.什么叫等壓過程?等壓過程的功及熱量如何計算? 工質(zhì)的壓力保持不變的過程稱為等壓過程,如鍋爐中水的汽化過程 ,乏汽在凝汽器中的凝結(jié)過程,空氣預熱器中空氣的吸熱過程都是壓力不變時進行的過程。 等壓過程做的功: ω= p( ν 2-ν 1) ( 1— 19) 等壓過程工質(zhì)吸收的熱量: q=Δμ+ω=(μ 2-μ 1)+ p(ν 2-ν 1) =( μ2+ p2ν 2)-(μ 1+ p1ν)= h2- h1 ( 1— 20) 36.什么叫絕熱過程?絕熱過程的功和內(nèi)能如何計算? 在與外界沒有熱量交換情況下所進行的過程稱為絕熱過程。 因絕熱過程 q= 0,則 q=Δμ+ω ( 1— 21) ω= Δμ ( 1— 22) 即絕熱過程中膨脹功來自內(nèi)能的減少,而壓縮功使內(nèi)能增加。單原子氣體 k= , 雙原子氣體 k= ,三原子氣體 k= ??赡娴慕^熱過程,即沒有能量損失的絕熱過程為等熵過程。汽輪機工質(zhì)膨脹過程是個不可逆的絕熱過程。 熱力學第二定律說明了能量傳遞和轉(zhuǎn)化的方向、條件、程度。 ②從能量轉(zhuǎn)換角度來講:不可能制造出從單一熱源吸熱,使之全部轉(zhuǎn)化成為功而不留下任何其它變化的熱力發(fā)動機。 40.什么叫循環(huán)的熱效率?它說明什么問題? 工質(zhì)每完成一個循環(huán)所做的凈功ω和工質(zhì)在循環(huán)中從高溫熱源吸收的熱量 q 的比值叫做循環(huán)的熱效率,即: η=ω/ q ( 1— 24) 循環(huán)的 熱效率說明了循環(huán)中熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭?,η越高,說明工質(zhì)從熱源吸收的熱量中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠衷蕉啵粗?,轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠衷缴佟? ②卡諾循環(huán)熱效率只能小于 1,而不能等于 1,因為要使 Τ 1= ∞ (無窮大)或 T2=0(絕對零度)都是不可能的。 ③當 T1= T2時,卡諾循環(huán)的熱效率為零。 42.什么叫汽化?它分為哪兩種形式? 物質(zhì)從液態(tài)變成汽態(tài)的過程叫汽化。 液體表面在任何溫度下進行的比較緩慢的汽化現(xiàn)象叫蒸發(fā)。 43.什么叫凝結(jié)?水蒸氣凝結(jié)有什么特點? 物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象叫凝結(jié),也叫液化。這個凝結(jié)溫度 也就是液體沸點,壓力降低,凝結(jié)溫度隨之降低,反之,則凝結(jié)溫度升高。 44.什么叫動態(tài)平衡?什么叫飽和狀態(tài)、飽和溫度、飽和壓力、飽和水、飽和蒸汽? 一定壓力下汽水共存的密封容器內(nèi),液體和蒸汽的分子在不停地運動,有的跑出液面,有的返回液面,當從水中飛出的分子數(shù)目等于因相互碰撞而返回水中的分子數(shù)時,這種狀態(tài)稱為動態(tài)平衡。 在飽和狀態(tài)時,液體和蒸汽的溫度相同,這個溫度稱為飽和溫度;液體 和蒸汽的壓力也相同,該壓力稱為飽和壓力。 45.為何飽和壓力隨飽和溫度升高而增高? 溫度升高,分子的平均動能增大,從水中飛出的分子數(shù)目越多,因而使汽側(cè)分子密度增大。 12 46.什么叫濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽? 在水達到飽和溫度后,如定壓加熱,則飽和水開始汽化,在水沒有完全汽化之前,含有飽和水的蒸汽叫濕飽和蒸汽,簡稱濕 蒸汽。干飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱,蒸汽溫度上升而超過飽和蒸汽溫度時,就變成過熱蒸汽。 1kg 濕蒸汽中含有飽和水的重量百分數(shù)稱為濕度,以符號( 1χ)表示。臨界點的各狀態(tài)參數(shù)稱為臨界參數(shù),對水蒸氣來說:其臨界壓力 pc= ,臨界溫度為 tc= ℃,臨界比容為ν c= / kg。因為當水的溫度高于臨界溫度時(即 t> tc= ℃時)都是過熱蒸汽,所以不存在 400℃的液態(tài)水。利用查圖、查表的方法確定其狀態(tài)參數(shù),這是工程上常用的方法。 1kg 飽和水在定壓條件下加熱至完全汽化所加入的熱量叫汽化潛熱,簡稱汽化熱。 52.什么叫穩(wěn)定流動、絕熱流動? 流動過程中工質(zhì)各狀態(tài)點參數(shù)不隨時間而變動的流 動稱為穩(wěn)定流動。 53.什么叫軸功?什么叫膨脹功? 軸功即工質(zhì)流經(jīng)熱機時,驅(qū)動熱機主軸對外輸出的功,以“ω s”表示。電廠中常用的噴管有漸縮噴管和縮放噴管兩種。 55.什么叫節(jié)流?什么叫絕熱節(jié)流? 工質(zhì)在管內(nèi)流動時,由于通道截面突然縮小,使工質(zhì)流速突然增加,壓力降低的現(xiàn)象稱為節(jié)流。 56.什么叫朗肯循環(huán)? 以水蒸氣為工質(zhì)的火力發(fā)電廠中,讓飽和蒸汽在鍋爐的過熱器中進一步吸熱,然后過熱蒸汽在汽輪機內(nèi)進行絕熱膨脹做功,汽輪機排汽在凝汽器中全部凝結(jié)成水。 57.朗肯循環(huán)是通過哪些熱力設備實 施的?各設備的作用是什么? 朗肯循環(huán)的主要設備是蒸汽鍋爐、汽輪機、凝汽器和給水泵四個部分。 ⑵.汽輪機:蒸汽進入汽輪機絕熱膨脹做功將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 ⑷.給水泵:作用是將凝結(jié)水在水泵中絕熱壓縮,提升壓力后送回鍋爐。 對朗肯肯循環(huán) 1kg 蒸汽在鍋爐中定壓吸收的熱量為: q1= h1- h 給 kJ/ kg ( 1— 28) 式中 h1—— 過熱蒸汽焓, kJ/ kg ; h 給 —— 給水焓, kJ/ kg 。 kJ/ kg ( 1— 29) 式中 h2 —— 汽輪機排汽焓, kJ/ kg; h2185。 因水在水泵中絕熱壓縮時,其溫度變化不大,所以 hfw可以認為等于凝結(jié)水焓 h2185。則循環(huán)所獲得功為: ω= q1- q2=( h1― h 給 )―( h2― h2‘ ) = h1- h2+ h2‘ - h 給 = h1- h2 ( 1— 30) 所以 η = ω / q1=( h1- h2) /( h1- h2185。 )或以看出η取決于過熱蒸汽焓h1,排汽焓 h2以及凝結(jié)水焓 h2185。 h1和 h2185。 15 毫無疑問:初參數(shù)(過熱蒸汽壓力,溫度)提高,其他條件不變,熱效率將提高,反 之,則下降;終參數(shù)(排汽壓力)下降,初參數(shù)不變,則熱效率提高,反之,則下降。 61.采用給水回熱循環(huán)的意義是什么? 采用給水回熱加熱以后,一方面從汽輪機中間部分抽出一部分蒸汽,加熱給水提高了鍋爐給水溫度。另一方面,提高了給水溫度,減少給水在鍋爐中的吸熱量。 一般回熱 級數(shù)不止一級,中參數(shù)的機組,回熱級數(shù) 3— 4級;高參數(shù)機組 6— 7 級;超高參數(shù)機組不超過 8— 9 級。 63.采用中間再熱循環(huán)的目的是什么? 采用中間再熱循環(huán)的目的有兩個: ⑴降低終濕度:由于大型機組初壓的提高,使排汽濕度增加,對汽輪機的末幾級葉片侵蝕增大。 ⑵提高熱效率:采用中間再熱循環(huán),正確的選擇再熱壓力后,循環(huán)效率可以提高4%— 5%。熱電合供循環(huán)中供熱汽源有兩種:一種是由背壓式汽輪機排汽;一種是由調(diào)整 抽汽式汽輪機抽汽。 換熱有三種基本形式:導熱、對流換熱、輻射換熱。 在流體內(nèi),流體之間的熱量傳遞主要由于流體的運動,使熱流體中的一部分熱量傳遞給冷流體,這種熱量傳遞方式叫做以對流換熱。這種電磁波傳遞熱量的方式 叫做輻射換熱?;痣姀S中大多數(shù)熱力設備在穩(wěn)定運行時其壁面間的傳熱都屬于穩(wěn)定導熱。導熱系數(shù)與材料的種類、物質(zhì)的結(jié)構、濕度有關,對同一種材料,導熱系數(shù)還和材料所處的溫度有關。 流體流過固體壁面時,流體與壁面之間進行的熱量傳遞過程叫對流換熱。 17 69.影響對流換熱的因素有哪些? 影響對流換熱的因素主要有五個方面: ⑴流體流動的動力。強迫流動換熱通常比自由流動換熱更強烈。一般來說對同一種流體有相變時的對流換熱比無相變時更強烈。由于紊流時流體各部分之間流動劇烈混雜,所以紊流時,熱交換比層流時更強烈。流體接觸的固體表面的形狀、大小及流體與固體之間 的相對位置都影響對流換熱。不同流體的密度、粘性、導熱系數(shù)、比熱容、汽化潛熱等都不同,它影響著流體與固體壁面的熱交換。 70.什么叫層流?什么是紊流? 流體有層流和紊流兩種流動狀態(tài)。 紊流是各流體微團間強烈地混合與摻雜、不僅有沿著主流方向的運動,而且還有垂直于主流方向的運動。 紊流的流動特點:流體流動時,液體質(zhì)點之間有強烈的互相混雜,各質(zhì)點都呈現(xiàn)出雜亂無章的紊亂狀態(tài),運動軌跡不規(guī)則,除有沿流動方向的位移外,還有垂直于流動方向的位移。 72.什么叫雷諾數(shù)?它的大小能說明什么問題? 雷諾數(shù)用符號“ Re”表示,流體力學中常用它來判斷流體流動的狀態(tài)。 雷諾數(shù)大于 10000 時表明流體的流動狀態(tài)是紊流,雷諾數(shù)小于 2320 時表明流體的流動狀態(tài)是層流。 73.何謂流量?何謂平均流速?它與實際流速不什么區(qū)別? 流體流量是指單位時間內(nèi)通過過流斷面的液體數(shù)量。 平均流速:是指過流斷面上各點流速的算術平均值。 74.何謂水錘?有何危害?如何防止? 在壓力管路中,由于液體流速的急劇變化,從而造成管中的液體壓力顯著、反復、迅速地變化,對管道中有一種“錘擊”的特征,這種現(xiàn)象稱為水錘(或叫水擊)。 負水錘時,管道中的壓力降低,出會引起管道和設備振動。 為了防止水錘現(xiàn)象的出現(xiàn),可采取增加閥門起閉時間,盡量縮短管道的長度,在管道上裝設安全閥門或空氣室,以限制壓力突然升高的數(shù)值或壓力降得太低的數(shù)值。如彈性、強度、硬度、 19 韌性 和塑性等。強度指標有彈性極限б e、屈服極限б s、強度極限б b。 屈服極限是指材料在外力作用下出現(xiàn)塑性變形時的應力。 77.什么叫塑性?塑性指標有哪些? 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力,塑性指標有延伸率和斷面收縮率。 任何金屬,在外力作用下引起的變形過程可分為三個階段: ⑴彈性變形階段。 ⑵彈 塑性變形階段。 ⑶斷裂。 79.什么叫剛度和硬度? 零件在受力時抵抗彈性變形的能力稱為剛度。 80.何謂疲勞和疲勞強度? 在工程實際中,很多機器零件所 受的載荷不僅大小可能變化,而且方向也可能變化,如齒輪的齒,轉(zhuǎn)動機械的軸等。零件在交變應力的長期作用下,會在小于材料的強 20 度極限 б b甚至小于屈服極限 б s的應力下斷裂,這種現(xiàn)象稱為疲勞。 81.什么叫熱應力? 由于零部件內(nèi)、外或兩側(cè)溫差引起的零、部件變形受到約束,而在物體內(nèi)部產(chǎn)生的應力稱為熱應力。一次大的熱沖擊,產(chǎn)生的熱應力能超過材料的屈服極限,而導致金屬部件的損壞。一般起動中要求起動參數(shù)與金屬溫度相匹配,并控制一定的溫升速度,如果溫度不相匹配,相差較大,則會產(chǎn)生較大的熱沖擊。單元制機組極熱態(tài)起動時,由于條件限制,往往是在蒸汽參數(shù)較低情況下沖轉(zhuǎn),這樣在汽缸、轉(zhuǎn)子上極易產(chǎn)生熱沖擊 。額定滿負荷工況運行的汽輪機甩去較大部分負荷,則通流部分的蒸汽溫度下降較大,汽缸、轉(zhuǎn)子受冷而產(chǎn)生較大熱沖擊。 ⑷ 汽缸、軸封進水造成的熱沖擊。 84.蒸汽對汽輪機金屬部件表面的熱傳遞有哪些方式? 蒸汽對汽輪機金屬部件表面的熱傳遞有兩種方式 :當金屬溫度低于蒸汽的飽和溫度時,熱量以凝結(jié)放熱方式傳遞給金屬 表面,當金屬表面溫度等于或高于蒸汽的飽和溫度時,熱量以對流放熱方式傳給金屬表面。凝結(jié)放熱有兩種。冷態(tài)起動初始階段蒸汽對汽缸內(nèi)表面的放熱就是這種方式,其放熱系數(shù)在 4652~ 17445( m2 ⑵ 蒸汽在金屬表面凝結(jié)放熱時,不形成水膜則這種凝結(jié)方式叫珠狀凝結(jié) 。珠狀凝結(jié)放熱系數(shù)相當大,一般達膜狀凝結(jié)放熱系數(shù)的 15~ 20倍。 蒸汽對金屬的放熱系數(shù)不是一個常數(shù),它與蒸汽的狀態(tài)有很大的關系,高壓過熱蒸汽和濕蒸汽的放熱系數(shù)較大。 87.何謂準穩(wěn)態(tài)點、準穩(wěn)態(tài)區(qū)? 在一定的溫升率條件下,隨著 蒸汽對金屬放熱時間的增長和蒸汽參數(shù)的升高,蒸汽對金屬的放熱系數(shù)不斷增大,即蒸汽對金屬的放熱量不斷增加,從而使金屬部件內(nèi)的溫差不斷加大。 汽輪機起動時進入準穩(wěn)態(tài)區(qū)時熱應力達到最大值。 89.什么叫熱疲勞? 金屬零部件被反復加熱和冷卻時,其內(nèi)部產(chǎn)生交變熱應力,在此交變熱應力反復作 22 用下零部件遭到破壞的現(xiàn)象叫熱疲勞。 91.什么叫應力松弛? 金屬零件在高溫和某一初始應力作用下,若維持總變形不變,則隨時間的增加,零
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