熱能轉(zhuǎn)換復(fù)習(xí)題

1、；001. 太陽能的利用方式· 光-熱轉(zhuǎn)換：將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能加以利用；分為低溫利用和高溫利用；· 光-熱-電轉(zhuǎn)換：先將太陽能集中起來，加熱水而產(chǎn)生蒸汽，然后通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換成電能；· 光-電轉(zhuǎn)換：利用半導(dǎo)體材料直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能；· 光-化學(xué)能轉(zhuǎn)換：由植物的光合作用完成；002. 能源結(jié)構(gòu)包括· 能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)：各種能源的生產(chǎn)量占整個能源工業(yè)總產(chǎn)量的比重；· 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)：國民經(jīng)濟(jì)各部門所消耗的各種能源量占能源總消費(fèi)量的比重；003. 的定義：在一定環(huán)境條件下，通過一系列的可逆變化，最終達(dá)到與環(huán)境處于平衡時，所能做出的最大功；

2、004. 熱量定義：系統(tǒng)所傳遞的熱量在給定環(huán)境條件下，用可逆方式所能做出的最大功稱為熱量；005. 能級(或有效度)：通常將能量中所占的比例稱為能級，即，=EX/E，· 對于高能級=1；對于中能級<1；對于低能級=0；對于恒溫?zé)嵩碤，其Q= C；006. 基準(zhǔn)條件下混合氣體的值表達(dá)式為：· Exm=RTOln，其中R=8.314(J/mol·K)，TO=298.15(K),xi表示實(shí)際混合比；xio表示基準(zhǔn)條件下的混合比，其值通常給出，例如書上P29表2-7；007. 傳熱平均溫差tm一般取對數(shù)平均溫差· 表示換熱器端部，熱流體與冷流體溫差中較大的

3、一個，即為較小的一個008. 能量分析方法對比· 能量分析可分為熱平衡（焓平衡）和分析；分析是不僅考慮能量的數(shù)量還顧忌能量的質(zhì)量，在做分析時，需要計(jì)入各項(xiàng)損失才能保持平衡，其中內(nèi)部不可逆的損失項(xiàng)在焓平衡中并未體現(xiàn)。因此兩種方法有本質(zhì)區(qū)別，但它們又存在內(nèi)在的聯(lián)系; 平衡是建立在焓平衡的基礎(chǔ)之上；009. 余熱回收方式：熱利用和動力利用。010. 低沸點(diǎn)工質(zhì)的選則· 有適當(dāng)?shù)姆悬c(diǎn)；蒸汽經(jīng)透平膨脹后最好能處于過熱狀態(tài)；價(jià)格便宜；粘性系數(shù)小，運(yùn)輸方便、易于保存；· 比熱容Cp、熱導(dǎo)率、密度要大；汽化潛熱要?。辉谑褂玫臏囟确秶?，熱穩(wěn)定性要高；無毒性、無腐蝕性、不易燃燒；01

4、1. 能源計(jì)量單位：實(shí)物量單位、標(biāo)準(zhǔn)燃料單位、能量單位；012. 熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗的分配方法· 熱量法：按照熱電廠生產(chǎn)兩種能量數(shù)量的比例來分配熱耗量；· 實(shí)際焓降法：按照汽輪機(jī)實(shí)際焓降和供熱蒸汽在汽輪機(jī)中繼續(xù)膨脹到凝氣壓力時的實(shí)際焓降的比例來分配熱耗量，即按照汽輪機(jī)中實(shí)際轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臒崮芗肮嵴羝麑?shí)際可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臒崮軄矸峙洌?#183; 值法：以上兩種分配方法是極端情況，值法是一種折中的方法，即按照汽輪機(jī)進(jìn)氣與供熱蒸汽的值來分配；013. 單位綜合能耗分為· 單位產(chǎn)值綜合能耗：指企業(yè)在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)的企業(yè)綜合能耗與統(tǒng)計(jì)期內(nèi)創(chuàng)造的凈產(chǎn)值總量之比，即Ecz=E/G；

5、83; 單位產(chǎn)量綜合能耗：對只生產(chǎn)單一品種的企業(yè)來講，是指企業(yè)在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)的企業(yè)綜合能耗與期內(nèi)生產(chǎn)的合格產(chǎn)品量之比014. 工序能耗：指企業(yè)的某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)（生產(chǎn)工序）在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的綜合能耗，它是根據(jù)該工序的能源消耗和耗能工質(zhì)消耗的統(tǒng)計(jì)量均折算成一次能源量后進(jìn)行計(jì)算；015. 余熱利用的途徑· 直接利用：預(yù)熱空氣或煤氣；預(yù)熱或干燥物質(zhì)；余熱制冷；· 余熱發(fā)電：利用余熱鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)、低沸點(diǎn)工質(zhì)（佛里昂等）帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；· 熱泵系統(tǒng)：對于不能直接利用的低溫余熱，可以將它作為熱泵系統(tǒng)的低溫?zé)嵩?，通過熱泵提高它的溫度，然后加以利用016. 蓄聚容量Z：指蓄熱器從最大充蓄

6、量（一般取f=0.8-0.9）至最小充蓄量（壓力降至最低供汽壓力時）所能蓄聚的蒸汽量或熱量，用蒸汽量kg(t)或kJ(MJ)表示，其中充蓄量指水空間占蓄熱體總體積的份額f(m3/m3)；017. 郎肯循環(huán)的分析· 組成：鍋爐B、汽輪機(jī)T、冷凝器C、給水泵P，并由管路相互連接構(gòu)成熱力系統(tǒng)；· 理想過程：鍋爐為定壓吸熱、冷凝器為定壓放熱、汽輪機(jī)為絕熱膨脹對外做功、給水泵為絕熱壓縮過程；· 郎肯循環(huán)：4-1為水在鍋爐中定壓吸熱汽化；1-1´為蒸汽流經(jīng)管路和閥門時，由于阻力和散熱造成的溫降和壓降；1´-2為蒸汽在汽輪機(jī)（透平）中的絕熱膨脹做功，焓、壓力

7、、溫度降低；2-3為低壓蒸汽在冷凝器中被冷水冷卻成飽和水的過程；3-4是低壓水流經(jīng)給水泵增壓過程。· · 左圖P69：B-鍋爐、T-汽輪機(jī)、C-冷凝器、P-給水泵；右圖P69：郎肯循環(huán)的T-s圖； 018. 提高蒸汽動力裝置效率的主要途徑：提高蒸汽的初參數(shù)t1和p1、采用再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)；019. 再熱循環(huán)：將高溫高壓蒸汽首先在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹到某一中間壓力p3，溫度同時有所下降，然后又將蒸汽送回鍋爐進(jìn)行再次加熱使蒸汽溫度又升到初始溫度T3=T，再送到低壓汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功。其中蒸汽再熱器是作為鍋爐受熱面的一部分預(yù)先設(shè)計(jì)在鍋爐內(nèi)的；020. 回?zé)嵫h(huán)：從汽輪機(jī)的中間抽出部分做過

8、功但仍具有某一中間壓力pk的蒸汽，供至回?zé)崞鳎ńo水加熱器）中，用來加熱來自冷凝器的冷凝水，然后再經(jīng)泵加壓后一起供至鍋爐；之所以稱之為回?zé)幔且驗(yàn)檎羝撵试鰜碜藻仩t，經(jīng)回?zé)崞骱蟛糠朱视址祷劐仩t；·· 左圖P77：再熱循環(huán)圖；右圖P78：回?zé)嵫h(huán)圖；021. 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)工作原理：利用燃燒產(chǎn)生的高溫廢氣推動汽輪機(jī)直接做功，然后將高溫廢氣作為余熱鍋爐的熱源用以加熱水產(chǎn)生蒸汽，再由蒸汽推動汽輪機(jī)對外做功將使總的熱效率達(dá)到40%-47%。022. 閃蒸發(fā)電· 閃蒸：將高壓熱水突然擴(kuò)容、降壓，使一部分水汽化變成蒸汽的過程；· 原理：以高壓水為工質(zhì)，在余熱回收的

9、換熱器內(nèi)水吸熱升溫后但不汽化，然后在擴(kuò)容器內(nèi)擴(kuò)容降壓產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，再讓蒸汽通過汽輪機(jī)膨脹對外做功發(fā)電；·· 左圖P80：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)圖，1-壓氣機(jī)、2-燃燒室、3-燃?xì)廨啓C(jī)、4-余熱鍋爐、5-汽輪機(jī)、6-冷凝器、7-給水泵· 右圖P97：閃蒸發(fā)電系統(tǒng)，T-汽輪機(jī)、C-凝汽器、P-水泵、K-擴(kuò)容器、H-換熱器；023. 熱電聯(lián)產(chǎn)· 定義：先將蒸汽發(fā)電，后用于供熱，使排氣的熱得到充分利用的過程；· 熱電分產(chǎn)（一）：能量轉(zhuǎn)換設(shè)備只提供一種能量（電能或熱能），則稱為單一的能量生產(chǎn)，例如，發(fā)電廠的凝汽式機(jī)組只輸出電能、供熱鍋爐設(shè)備只供應(yīng)蒸汽和

10、熱水；· 熱電分產(chǎn)（二）：由一臺鍋爐并聯(lián)供汽給凝汽式發(fā)電廠和熱用戶，雖然同時應(yīng)用了電能和熱能，但其生產(chǎn)過程仍屬于熱、電分產(chǎn)，或叫由共享鍋爐并聯(lián)供給熱、電的方式；·· 左圖P82:1-熱用戶、2-鍋爐、3-回水箱、4-回水泵、5-給水泵、6-汽輪機(jī)、7-凝汽器、8-凝結(jié)水泵、9-給水箱；· 右圖P83：熱電分產(chǎn)（二），19同左圖標(biāo)注，10-減溫減壓裝置；024. 吸收式熱泵工作原理· 吸收劑B和工質(zhì)A組成的溶液裝于發(fā)生器1中高溫?zé)嵩磳Πl(fā)生器中的溶液進(jìn)行加熱，由于工質(zhì)容易汽化而在發(fā)生器中產(chǎn)生一定壓力的水蒸氣工質(zhì)在冷凝器2中放熱、經(jīng)節(jié)流閥3降壓降溫、

11、并在蒸發(fā)器4中從低溫?zé)嵩次鼰釋⒋藭r的低壓蒸汽送至吸收器5中，再次被吸收劑吸收后送回發(fā)生器循環(huán)使用。（吸收劑要求：對工質(zhì)有強(qiáng)烈的吸收能力，且兩者沸點(diǎn)要盡可能的大；發(fā)生器起到壓縮機(jī)的作用）025. 汽化冷卻系統(tǒng)· 原理：對水預(yù)先進(jìn)行軟化處理，同時保證水的正常流動，防止局部停滯而產(chǎn)生膜態(tài)沸騰，進(jìn)而避免形成氣膜而使導(dǎo)熱能力急劇下降，這樣就完全可以提高冷卻水的出口溫度，直至形成蒸汽也能保證金屬構(gòu)件的工作安全。· 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約冷卻水的消耗量，減少水泵電力消耗；提高了冷卻水的能級和利用價(jià)值，同時產(chǎn)生的蒸汽可以代替鍋爐供汽，節(jié)約燃料消耗；延長了水冷構(gòu)件的壽命；· 缺點(diǎn)：對于汽化自然

12、循環(huán)方式，鍋筒高度和位置受到限制，或由于其他原因自然循環(huán)可能難以獲得所需的壓頭；對于汽化強(qiáng)制循環(huán)方式，增加了強(qiáng)制循環(huán)泵，使系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便，還增加了額外的電耗；對于循環(huán)倍率K（指回路的循環(huán)水量G與產(chǎn)生的蒸汽量D之比），其值過大時，蒸汽含量太小，則循環(huán)壓頭會減小，進(jìn)而容易產(chǎn)生循環(huán)不穩(wěn)定，反之，管路中含汽段的長度會增加，流動阻力加大；· 設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)汽化冷卻系統(tǒng)時，需要進(jìn)行水循環(huán)計(jì)算，以判斷水循環(huán)能否正常進(jìn)行、系統(tǒng)布置和結(jié)構(gòu)是否合理；ü 先確定鍋筒的高度位置，一般在5-10m之間；ü 根據(jù)循環(huán)回路的布置計(jì)算回路的阻力pf與循環(huán)量G的關(guān)系，再計(jì)算循環(huán)壓頭p與循環(huán)量G的

13、關(guān)系；ü 畫出G-p圖，其中兩條曲線的交點(diǎn)為阻力和壓頭的平衡點(diǎn)，從而求得實(shí)際的循環(huán)量G；ü 核算循環(huán)倍率K是否符合要求，若水循環(huán)不能滿足要求時，可以通過調(diào)整鍋筒高度或回路系統(tǒng)等方法來解決，然后再次進(jìn)行核算；·· 左圖P108：吸收式熱泵原理圖，1-發(fā)生器、2-冷凝器、3-節(jié)流閥、4-蒸發(fā)器、5-吸收器、6-溶液泵；· 右圖P146：汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)-水循環(huán)平衡點(diǎn)圖；計(jì)算題l 如果室溫為20 ，室外氣溫為-5，設(shè)它們與工質(zhì)的傳熱溫差為5，求熱泵實(shí)際致熱系數(shù)。設(shè)熱泵的有效系數(shù)=0.6，則實(shí)際致熱 系數(shù)l 計(jì)算每摩爾含氧為95%及99.2%的氣體（其余為氮?dú)猓┑闹捣謩e是多少？設(shè)環(huán)境溫度為20.空氣的摩爾成分為x（氧氣）=21%，x（氮?dú)猓?79%。l 工廠有80的余熱熱水500t/h，擬利用它作余熱發(fā)電。設(shè)環(huán)境溫度為30，能量轉(zhuǎn)換的效率為50%。求實(shí)際最大發(fā)電效率和發(fā)電功率。l 在冬天，擬將一臺氨壓縮制冷機(jī)改成熱泵用于室內(nèi)取暖。蒸發(fā)器是從室外-5的環(huán)境吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為-10.蒸汽在室內(nèi)的冷凝器中放熱冷凝，氨的冷凝溫度為4