燃氣專業(yè)基礎(chǔ)與實務(wù)

1、燃氣專業(yè)基礎(chǔ)與實務(wù) 輔導(dǎo)課程的安排1. 專業(yè)基礎(chǔ)知識（工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)）（3月31日）2. 燃氣輸配（4月1日）3. 燃氣燃燒、知識產(chǎn)權(quán)、論文寫作（4月7日）4. 燃氣工程施工、新知識、行業(yè)規(guī)范（4月8日）* 2個周六、日全天 根據(jù)北京市人事局關(guān)于工程技術(shù)等系列中、初級職稱試行專業(yè)技術(shù)資格制度有關(guān)問題的通知（京人發(fā)200526號）和關(guān)于北京市中、初級專業(yè)技術(shù)資格考試、評審工作有關(guān)問題的通知 （京人發(fā)200534號）文件精神，從2005年開始，考評結(jié)合，申報人員參加專業(yè)技術(shù)資格考試，成績合格即可參加相應(yīng)系列專業(yè)的評審，通過評審后取得相應(yīng)的北京市中級專業(yè)技術(shù)資格證書。一、 報考條件在北

2、京地區(qū)工作，（一）博士研究生畢業(yè)；（二）碩士研究生畢業(yè)后，從事所申報專業(yè)工作滿2年；（三）本科畢業(yè)后，從事所申報專業(yè)工作滿5年；（四）?？飘厴I(yè)后，從事所申報專業(yè)工作滿7年；（五）專科及以上學(xué)歷畢業(yè)后，取得助師級專業(yè)技術(shù)（職務(wù)任職）資格滿4年；（六）1982年底前取得中專學(xué)歷，并從事所申報專業(yè)工作滿15年；（七）中專畢業(yè)后，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)及農(nóng)田水利、水利建筑施工、農(nóng)村能源、水產(chǎn)、林業(yè)等工程技術(shù)工作滿15年。上述專業(yè)工作年限計算截止日期為考試報名年度當(dāng)年年底。考試時間安排評審時間安排網(wǎng)上報名現(xiàn)場報名考試時間網(wǎng)上申報報送材料答辯時間2月1日-15日2月14日-16日4月15日6月18日-7月2日7月5

3、日-7日9月1日-25日 考試的相關(guān)情況中級：4月15日；120分鐘 考試（考評結(jié)合） 考試大綱 分值分布 專業(yè)基礎(chǔ)知識：工程熱力學(xué) ； 傳熱學(xué) ； 流體力學(xué) 燃氣燃燒 知識產(chǎn)權(quán)北京市人事考試網(wǎng)1. 判斷題（15）2. 單項選擇題（15）3. 多項選擇題（10）至少有兩個選項是符合題意的，錯選、多選均不得分，少選但選擇正確的，每個選項得分。4. 簡答題（5）5. 案例分析題（5）工程熱力學(xué) 概述（什么是工程熱力學(xué)） 工程熱力學(xué)的基本概念 熱力學(xué)基本定律 氣體的基本熱力過程 基本的熱機循環(huán) 考試的應(yīng)對與復(fù)習(xí)要點 一、 概述（什么是工程熱力學(xué)） 熱力學(xué)是研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。 主要

4、內(nèi)容： 基本理論（工質(zhì)的性質(zhì)、熱力學(xué)基本定律） 基本理論的應(yīng)用（應(yīng)用于各種熱力裝置的熱力過程）二、工程熱力學(xué)的基本概念 系統(tǒng)與外界（絕熱系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)）根據(jù)所研究問題的需要 ，人為劃定幾何空間作為熱力學(xué)研究對象?？臻g內(nèi)物質(zhì)的總和稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。系統(tǒng)之外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為外界。系統(tǒng)與外界的邊界面稱為邊界。 系統(tǒng)與外界的相互作用通常有三種形式：功、熱和物質(zhì)交換。 物質(zhì)交換：閉口系統(tǒng)（控制質(zhì)量）；開口系統(tǒng)（控制容積）。 能量交換：絕熱系統(tǒng)：沒有熱量交換；孤立系統(tǒng)：既無能量交換，也無質(zhì)量交換。絕對的孤立系統(tǒng)是不存在的。孤立系統(tǒng)一定是閉口系統(tǒng)，一定是絕熱的。 狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)（溫度、絕對壓力、比容

5、、比熱、熵、焓） 氣體的性質(zhì)與氣體狀態(tài)方程（理想氣體與實際氣體） 平衡態(tài)、準靜態(tài)過程、可逆過程 主要內(nèi)容有三點：一切物體都是由大量分子組成的，分子之間有空隙；分子處于不停息地，無規(guī)則運動狀態(tài)，這種運動稱為熱運動；分子間存在著相互作用著的引力和斥力。 分子運動論是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)來闡述熱現(xiàn)象規(guī)律的理論，例如它闡明了氣體的溫度是分子平均平動動能大小的標志（分子熱運動激烈程度）；氣體的壓力是大量氣體分子對容器器壁的碰撞而產(chǎn)生對容器壁的壓強。此外，它還初步揭示了氣體的擴散、熱傳遞和粘滯現(xiàn)象的本質(zhì)，并解釋了許多氣體實驗定律，分子運動論的成就促進了統(tǒng)計物理學(xué)的進一步發(fā)展。分子運動論 理想氣體 基于假設(shè)

6、： 氣體分子是不占體積的質(zhì)點； 分子間沒有相互作用力。理想氣體實質(zhì)上是：實際氣體的壓力p0，或v時的極限狀態(tài)的氣體。溫度越高，比容越大越接近理想氣體。 理想氣體與實際氣體沒有明顯界限。一般來說，溫度不太低（常溫以上）、壓力不太高（12MPa，甚至常溫下壓力不超過7MPa）的單原子或雙原子氣體都可視為理想氣體。常見工質(zhì)，如空氣、燃氣，一般均視為理想氣體。 理想氣體狀態(tài)方程：式中：n 摩爾數(shù)；R0 通用氣體常數(shù)，8.314 kJ/(kmolk)，與氣體種類及狀態(tài)無關(guān)。對于1kg氣體， R 氣體常數(shù)，與氣體種類有關(guān)?！景咐咳細饬髁坑嬘嬃磕橙細庥脷庠O(shè)備的小時用氣量為100m3,燃氣供氣壓力為50KP

7、a（表壓）,溫度為15，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?5KPa。試計算，燃氣流量計計量數(shù)值經(jīng)溫度壓力校正后應(yīng)為多少標準立方米？（標準狀態(tài)大氣壓按105Pa，溫度按273K計。）【案例】某燃氣用氣設(shè)備，燃氣供氣壓力為100103Pa（表壓）,溫度為20，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?5103Pa。試問：當(dāng)燃氣流量計顯示的實際用氣量為1000m3時，經(jīng)溫度壓力校正后，燃氣用氣量應(yīng)為多少標準立方米？（標準狀態(tài)大氣壓按105Pa，溫度按273K計）【計算】混合氣體的相對質(zhì)量成分為：燃氣20%，空氣80%。已知燃氣的氣體常數(shù)R1=400J/（kgK），空氣的氣體常數(shù)R2=287J/（kgK）。試求混合氣體的氣體常數(shù)、相對容積成分和標準

8、狀態(tài)下的密度。通用氣體常數(shù)為R0=8314J/（kmolK）。【計算】某燃氣儲罐中存儲的天然氣，儲氣壓力為，氣體容積成分為：CH4：90%，C2H6：9%，N2：1%。試求該天然氣的平均分子量、氣體常數(shù)和各組分氣體的分壓力。通用氣體常數(shù)為R0=8314J/（kmolK）。 狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)（溫度、壓力、比容、比熱、熵、焓） 比熱（比熱容）：單位物量的物體，溫度升高或降低1K （）所吸收或放出的熱量。（質(zhì)量比熱、容積比熱、摩爾比熱） 不僅取決于物質(zhì)的性質(zhì)，還與氣體的熱力過程及所處狀態(tài)有關(guān)。（定容比熱cv、定壓比熱cp） 比熱是溫度的函數(shù)，隨溫度而變化。 內(nèi)能u：氣體內(nèi)部所具有的分子動能與分子內(nèi)能的

9、總和。 內(nèi)位能的大小與分子間的距離有關(guān)，即與氣體的比容有關(guān)。 對于理想氣體，分子間不存在相互作用力，沒有內(nèi)位能，其內(nèi)能僅包括分子內(nèi)動能，是溫度的單值函數(shù)。 焓 h：工程上工質(zhì)都是流動的，所以很少用內(nèi)能的概念，而用焓。對流動工質(zhì)，焓代表能量；對靜止工質(zhì)（或閉口系統(tǒng)），焓不代表能量，只是一個數(shù)，沒有物理意義。 內(nèi)能+推進功 流動功是維持流體正常流動所必需傳遞的能量。 絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流當(dāng)氣體在管道中流動時，由于局部阻力，如遇到縮口和調(diào)節(jié)閥門時，其壓力顯著下降，這種現(xiàn)象叫做節(jié)流。工程上由于氣體經(jīng)過閥門等流阻元件時，流速大時間短，來不及與外界進行熱交換，可近似地作為絕熱過程來處理，稱為絕熱節(jié)流。節(jié)流過程

10、是指流體（液體、氣體）在流道中流經(jīng)閥門、孔板或多孔堵塞等設(shè)備時壓力降低的一種特殊流動過程。如果節(jié)流過程中流體與外界沒有熱量交換就稱為絕熱節(jié)流。節(jié)流過程在熱力設(shè)備中常用于壓力調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)或測量以及獲得低溫等方面。節(jié)流過程是典型的不可逆過程，過程中流體處于非平衡狀態(tài)。常見的實際產(chǎn)品就是膨脹閥。壓力降低；熵增大；焓不變系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化平衡狀態(tài)。 不平衡勢差是驅(qū)使狀態(tài)變化的原因。 工程熱力學(xué)只研究系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。 如果造成系統(tǒng)狀態(tài)改變的不平衡勢差無限小，以致該系統(tǒng)在任意時刻均無限接近于某個平衡態(tài)，這樣的過程稱為準靜態(tài)過程。 準靜態(tài)過程是一種理想化的過程，要求過程進行地?zé)o限緩慢。 只要恢復(fù)平

11、衡的速度很快，所需時間小于系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)變化所經(jīng)歷的時間，也就是說系統(tǒng)有足夠的時間恢復(fù)平衡，這樣的過程就可以近似看成準靜態(tài)過程。一般的工程問題都可以認為是準靜態(tài)過程。 系統(tǒng)經(jīng)歷一個過程后，如令過程逆行而能使系統(tǒng)與外界同時恢復(fù)到初始狀態(tài)而不留下任何痕跡，則此過程稱為可逆過程。 實現(xiàn)可逆過程的充要條件： 準靜態(tài)； 不存在耗散效應(yīng)。即無耗散的準靜態(tài)過程即為可逆過程。 平衡態(tài)、準靜態(tài)過程、可逆過程熱力學(xué)第一定律 當(dāng)熱能與其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。自然界中一切物質(zhì)都具有能量。能量既不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，而只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。轉(zhuǎn)換中，能的總量保持不變。三、熱力學(xué)基本定律

12、在熱力學(xué)中，系統(tǒng)發(fā)生變化是，設(shè)與環(huán)境之間交換的熱為Q，與環(huán)境交換的功為W，可得熱力學(xué)能（亦稱內(nèi)能）的變化為 U = Q+ W或U=Q-W（目前通用這兩種說法，以前一種用的多），為了避免混淆，物理中普遍使用第一種，而化學(xué)中通常是說系統(tǒng)對外做功，故會用后一種。向系統(tǒng)輸入的熱量Q,等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量U和系統(tǒng)對外界作功W之和。 克勞修斯表述：不可能將熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化； 開爾文表述：不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?僅僅利用單一熱源而產(chǎn)生機械功的熱機稱為第二類永動機，因而熱力學(xué)第二定律可以表述為“第二類永動機是不可能制造成功的”。 熱力學(xué)第二定律三、

13、熱力學(xué)基本定律任何循環(huán)的克勞修斯積分永遠小于0，極限時等于0，而絕不可能大于0。三、熱力學(xué)基本定律 熱力學(xué)第一定律（能量的守恒與轉(zhuǎn)換） 熱力學(xué)第二定律（能量轉(zhuǎn)換的方向性與不可逆性） 能量具有量和質(zhì)的雙重屬性。 自發(fā)過程的不可逆性、自發(fā)過程的反向過程必須存在另外的補償過程。 熵（狀態(tài)參數(shù)） 體系混亂度（或無序度）的量度。 物理學(xué)上指熱能除以溫度所得的商，標志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度。 經(jīng)典熱力學(xué)中，可用增量定義為 dS(dQ/T)可逆 ，式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度；dQ為熵增過程中加入物質(zhì)的熱量；下標“可逆”表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的,則dS(dQ/T)不可逆。 孤立系統(tǒng)熵增

14、原理：孤立系統(tǒng)的一切實際過程總是朝著熵增加的方向進行。 熱力學(xué)第三定律（絕對零度不能達到，應(yīng)用于低溫學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)） 熱力學(xué)第零定律（熱平衡定理） 如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡（溫度相同），則它們彼此也必定處于熱平衡。熱力學(xué)第零定律的重要性在于它給出了溫度的定義和溫度的測量方法。定律中所說的熱力學(xué)系統(tǒng)是指由大量分子、原子組成的物體或物體系。它為建立溫度概念提供了實驗基礎(chǔ)。這個定律反映出：處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個共同的宏觀特征，這一特征是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù)，這個狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。而溫度相等是熱平衡之必要

15、的條件。熱力學(xué)第零定律（熱平衡定理）四、氣體的基本熱力過程 工程上實施熱力過程的主要目的： 完成一定的能量交換； 使工質(zhì)達到一定的熱力狀態(tài)。 研究熱力過程的任務(wù)在于揭示狀態(tài)變化與能量傳遞之間的關(guān)系。 過程的表示： p-v圖（示功圖）； t-s圖（示熱圖）。 定容過程、定壓過程、定溫過程、絕熱過程、多變過程 定容過程熱量交換：熱力學(xué)第一定律斜率 定壓過程熱量交換：功量交換：熱力學(xué)第一定律斜率 定溫過程熱量交換 = 功量交換： 絕熱過程絕熱節(jié)流過程（壓力降低；熵增大；焓不變）比熱比絕熱指數(shù)絕熱過程中，壓力與溫度的變化趨勢是一致的。理想氣體的可逆絕熱過程 多變過程氣體吸熱一定會膨脹；氣體放熱一定被壓

16、縮？ 定壓、定容、等溫和絕熱過程都是多變過程的特例！n 多變指數(shù)* p、v不可能同時增大或減??！因此，p-v圖1、3象限過程不存在。T-s圖及p-v圖 在p-v圖上確定T增大及s增大方向 在T-s圖上確定p增大及v增大方向31 32 水蒸氣 “一點、兩線、三區(qū)、五態(tài)” 重要特征：在濕蒸汽區(qū)，定溫線和定壓線重合水蒸氣的焓-熵（h-s）圖五、基本的熱機循環(huán) 將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備叫做熱機。熱機的工作循環(huán)稱為動力循環(huán)。根據(jù)熱機所用工質(zhì)的不同，分為蒸汽動力循環(huán)和燃氣動力循環(huán)兩大類。 卡諾循環(huán)（理想循環(huán)） 朗肯循環(huán)（蒸汽動力基本循環(huán)） 再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)、熱電循環(huán)35循環(huán)：工質(zhì)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一連

17、串的狀態(tài)變化，而重新回到原來的狀態(tài)，工質(zhì)所經(jīng)歷的這些熱力過程的綜合，稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。若循環(huán)的膨脹功大于壓縮功，則循環(huán)的效果是使熱能在一定的條件下連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，這種循環(huán)稱為“正向循環(huán)”或“熱力循環(huán)”。 每一個循環(huán)熱機所作的凈功為：循環(huán)的熱效率 若工質(zhì)經(jīng)過一個循環(huán)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛閝1而向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛閝2，則循環(huán)的熱效率：36熱能所以能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，則是以向冷源放熱為補充條件。完成一個正向循環(huán)后的全部效果: （1）高溫?zé)嵩捶懦隽藷崃縬1，（2）低溫?zé)嵩传@得了熱量q2；（3）將（q1q2） q0 的熱量轉(zhuǎn)化為功。逆向循環(huán) 逆向循環(huán)的總效果是消耗外界的功，將機

18、械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并使熱量從低溫物體傳到高溫物體。 逆向循環(huán)應(yīng)用于制冷，如冷藏庫或冰箱。 卡諾循環(huán)4-1絕熱壓縮過程，對內(nèi)作功1-2定溫吸熱過程， q1 = T1(s2-s1)2-3絕熱膨脹過程，對外作功3-4定溫放熱過程， q2 = T2(s2-s1)卡諾循環(huán)熱機效率T1T2Rcq1q2w t,c只取決于恒溫?zé)嵩碩1和T2 ，與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)?？ㄖZ循環(huán)熱機效率的說明 T1 t,c , T2 c ，溫差越大，t,c越高。 當(dāng)T1=T2，t,c = 0, 單熱源熱機不可能。三種卡諾循環(huán)T0T2T1制冷制熱TsT1T2動力T0 c卡諾逆循環(huán) 卡諾制冷循環(huán)T0T2制冷T0T2Rcq1q2wTss2s1

19、T2 c T1 卡諾逆循環(huán) 卡諾制熱循環(huán)T0T1制熱TsT1T0Rcq1q2ws2s1T0 卡諾定理在兩個不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的所有熱機，以可逆熱機的熱效率為最高?？ㄖZ定理推論在兩個不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機，具有相同的熱效率，且與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。在兩個不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機，其熱效率總小于這兩個熱源間工作的可逆熱機的效率。卡諾定理的意義 從理論上確定了通過熱機循環(huán)實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的條件，指出了提高熱機熱效率的方向，是研究熱機性能不可缺少的準繩。 對熱力學(xué)第二定律的建立具有重大意義。水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)四個主要裝置： 鍋爐 汽輪機 凝汽器 給水泵鍋爐汽輪機發(fā)

20、電機給水泵凝汽器 朗肯循環(huán)水蒸氣卡諾循環(huán)有可能實現(xiàn)，但： 1）溫限?。?2）膨脹末端x太??； 3）壓縮兩相物質(zhì)的困難；所以，實際并不實行卡諾循環(huán)。水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化（理想化）鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器1342pv12 汽輪機 s 膨脹23 凝汽器 p 放熱34 給水泵 s 壓縮41 鍋爐 p 吸熱朗肯循環(huán)功和熱的計算 hs1324 汽輪機作功： 凝汽器中的定壓放熱量： 水泵絕熱壓縮耗功： 鍋爐中的定壓吸熱量：p1 t1 p2如何提高朗肯循環(huán)的熱效率影響熱效率的參數(shù)？s654321T49提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑提高初溫、初壓；降低背壓。 朗肯循環(huán)由于工質(zhì)的平均吸熱溫度比循環(huán)的最高溫度低得

21、多，因而其循環(huán)熱效率低?；鹆Πl(fā)電廠都不直接采用上述簡單的朗肯循環(huán)，而是采用平均吸熱溫度比較高的回?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán).再熱循環(huán) 再熱循環(huán)，就是指新蒸汽在汽輪機內(nèi)作了一部分功以后，從汽輪機的某一中間位置（一般為高壓缸排汽）全部引出來送到鍋爐再熱器中再一次進行加熱，經(jīng)再熱升高溫度后的蒸汽又送回汽輪機的中、低壓缸中繼續(xù)作功，最后成為乏汽。50整個再熱循環(huán)由兩個部分疊加而成一是基本部分，即原來的朗肯循環(huán)1-c-3-4-5-6-1，另一是因再熱而附加的部分，即附加循環(huán)a-2-c-b-a； 附加循環(huán)的熱效率與再熱時所取的中間壓力pb有關(guān)。 增多機組的再熱次數(shù)，固然可進一步提高再熱循環(huán)效率，但因投資過大，反而得

22、不償失，故一般再熱次數(shù)不宜超過兩次。 51回?zé)嵫h(huán)利用從汽輪機內(nèi)抽出的蒸汽來加熱鍋爐給水，稱為回?zé)帷?回?zé)嵫h(huán)也是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，從汽輪機的某些中間部位抽出一部分做過部分功的蒸汽，送入回?zé)峒訜崞髦屑訜?，鍋爐中水的預(yù)熱起點溫度的提高，使得工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度也提高，從而使循環(huán)熱效率提高。由于技術(shù)上無法實現(xiàn)無窮多級，且隨著級數(shù)的增加，熱效率增加的幅度將隨之減小，而循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備投資等費用卻隨之增加，故實際上只采用有限的幾級回?zé)帷?52兩級抽汽回?zé)嵫h(huán)2022年7月25日53熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)現(xiàn)代凝汽式汽輪機發(fā)電廠雖然采用了高參數(shù)的抽汽回?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán)等項措施，但其理想循環(huán)熱效率仍然沒有到達50

23、，還有一半多點的熱能不起任何有益的作用而散失于環(huán)境中。熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)，是既發(fā)電又供熱的動力循環(huán)。當(dāng)蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹作功到達某一規(guī)定壓力后，即將此乏汽全部引出以供工業(yè)或者生活方面使用。 此類供熱汽輪機直接以其熱用戶的用熱設(shè)備作為自己的凝汽器，稱為“背壓式汽輪機”。 54熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的熱經(jīng)濟性“熱量利用系數(shù)”K 引入“熱量利用系數(shù)”K，綜合評價熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的經(jīng)濟性 熱量利用系數(shù)的大小，說明工質(zhì)從熱源所吸收到的熱量中究竟有多大部分已經(jīng)得到利用。在理想條件下，K值應(yīng)為100。在熱電聯(lián)產(chǎn)中多采用熱電循環(huán)，這種動力循環(huán)有哪兩種基本形式，評價熱電循環(huán)經(jīng)濟性的指標是什么？1）背壓式熱電循環(huán)：排汽壓力高于大

24、氣壓，蒸汽在汽輪機內(nèi)做功后仍具有一定的壓力，提供管路供給熱用戶作為熱源，放熱后，凝結(jié)水全部或部分流回發(fā)電廠。若不考慮各種損失，在理想條件下，燃料放出的熱量可全部被利用。所以從總的經(jīng)濟效果來看熱電循環(huán)要優(yōu)于郎肯循環(huán)。背壓式熱電循環(huán)系統(tǒng)簡單，熱能利用率高。但具有一個致命的缺點供熱和供電相互制約：用戶熱負荷發(fā)生變化時熱電廠無法進行調(diào)節(jié)。 2）調(diào)節(jié)抽汽式熱電循環(huán)：蒸汽在調(diào)節(jié)抽汽式熱輪機內(nèi)膨脹至一定壓力時被抽出，一部分供給熱用戶，其余部分在汽輪機低壓段內(nèi)繼續(xù)膨脹作功，乏汽進入凝汽器。這種熱電循環(huán)的最大優(yōu)點是能調(diào)節(jié)供熱供電出力，以滿足熱用戶對熱、電負荷的不同需求，在冬季可加大供熱、夏季相反；其熱能利用率介

25、于背壓式熱電循環(huán)好普通郎肯循環(huán)之間。 3）評價熱電循環(huán)的經(jīng)濟性指標為循環(huán)熱效率和熱能利用率K兩個指標。57調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機 當(dāng)外界熱負荷變動時，可以同時調(diào)節(jié)供熱用的抽汽量和汽輪機總的進汽量，以使發(fā)電量保持不變。動力循環(huán)的一般規(guī)律: 動力循環(huán)都是以消耗熱能為代價；以作功為目的升壓是前提加熱是手段作功是目的放熱是必須順序不可變步驟不可缺 化學(xué)平衡常數(shù) 是指在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,也不管反應(yīng)物起始濃度大小,最后都達到平衡,這時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值是個常數(shù),用K表示,這個常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)。 對于化學(xué)反應(yīng)

26、在一定溫度下達到化學(xué)平衡時，其平衡常數(shù)表達式為：六、考試的應(yīng)對與復(fù)習(xí)要點 傳熱學(xué) 概述（什么是傳熱學(xué)） 傳熱的基本方式 導(dǎo)熱 對流換熱 輻射換熱 傳熱和換熱器 質(zhì)交換（擴散的基本定律） 考試的應(yīng)對與復(fù)習(xí)要點 一、 概述（什么是傳熱學(xué)） 傳熱學(xué)是研究熱量傳遞過程規(guī)律的科學(xué)。 一些傳熱過程還伴隨著由于物質(zhì)濃度差引起的質(zhì)量傳遞，即傳質(zhì)過程。二、 傳熱的基本方式 導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射 依靠流體的運動，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對流。對流換熱過程既有熱對流作用，亦有導(dǎo)熱作用，不是基本傳熱方式。三、 導(dǎo)熱 單純的導(dǎo)熱一般只發(fā)生在密實的固體中。 大平壁導(dǎo)熱是導(dǎo)熱的典型問題。 傳熱學(xué)中，常用電學(xué)歐

27、姆定律的形式分析熱量傳遞過程中熱量與溫差的關(guān)系。熱阻導(dǎo)熱的關(guān)系類比電流通過電阻： 熱流-電流；熱阻-電阻； 溫差-電勢差（電壓） 金屬的導(dǎo)熱，主要是通過自由電子的相互作用和碰撞來實現(xiàn)的。介電體的導(dǎo)熱，通過晶格的振動來實現(xiàn)。 導(dǎo)熱理論的任務(wù)是找出任何時刻物體中各處的溫度溫度場。 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 傅里葉定律（導(dǎo)熱基本定律 ） 垂直導(dǎo)過等溫面的熱流密度，正比于該處的溫度梯度，方向與溫度梯度相反。 傅里葉定律只適用于各向同性材料。 導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)與溫度、濕度、壓力等因素有關(guān)。 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大；液體復(fù)雜。 金屬導(dǎo)熱與導(dǎo)電的機理一致，大部分金屬隨溫度升高而減??；任何雜質(zhì)的摻入都會

28、使導(dǎo)熱系數(shù)減小。大部分合金隨溫度升高而增大。非金屬材料隨溫度升高而增大。 各向同性材料、各向異性材料 導(dǎo)熱微分方程（傅里葉定律+熱力學(xué)第一定律） 單值性條件： 幾何條件； 物理條件； 時間條件； 邊界條件（3類） 大平壁導(dǎo)熱 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（周期性、瞬態(tài)） 通過圓筒壁的導(dǎo)熱：臨界絕緣直徑在小直徑管外采用性能不好的絕熱材料，有時反而會使熱損失增加。一般電線的直徑都小于臨界絕緣直徑，其外面的絕緣膠皮更利于電線的散熱。四、 對流換熱 流體與固體壁面直接接觸時所發(fā)生的熱量傳遞過程。 基本計算公式牛頓冷卻公式。 流動的起因：自然對流、受迫對流。流態(tài)：層流、紊流。 流體的物性：比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、粘度。 比

29、熱與密度大的流體，單位體積能攜帶更多的熱量，所以對流作用傳遞熱量的能力也高。 粘度大，有礙流體流動，而不利于熱對流。液體，粘度隨溫度升高而降低；氣體相反。 換熱表面的幾何尺寸、形狀及流體的相對位置（外掠、內(nèi)流） 對流換熱微分方程 連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒） 動量微分方程（N-S方程，描述流體的速度場；動量守恒） 能量微分方程（描述流體的溫度場；能量守恒） 邊界層換熱 流動邊界層、熱邊界層 雷諾數(shù) 慣性力/粘滯力 普朗特數(shù) 物性準則，把全部流體的屬 性作了高度的概括分類。 努謝爾特數(shù) 對流換熱/導(dǎo)熱（假想） 格拉曉夫數(shù) 浮升力/粘滯力，反映了自然 對流流態(tài)對換熱的影響。五、 輻射換熱 發(fā)射輻射能是各

30、類物質(zhì)的固有屬性，一切物體只要其溫度T0 K，都會不斷地發(fā)射熱射線。 輻射換熱不需要中間介質(zhì)，與導(dǎo)熱和熱對流不同。 輻射換熱過程伴隨著能量形式的兩次轉(zhuǎn)換。 熱射線：紅外線、可見光、紫外線 吸收、反射、透射黑體、白體、透熱體 黑體、白體、透明體都是對全波輻射而言，在一般溫度條件下由于可見光只占全波長射線中一小部分，因此物體對外來射線吸收能力的高低，不能憑物體的顏色來判斷。白顏色的物體不一定是白體74 被外界投入到一物體表面上的總輻射能量為Q0，其中被反射的能量為Qr，被物體所吸收的能量為Qa，穿過該物體的能量為Qd。則： a = 1的物體，稱為“黑體”。自然界中，煙炱、黑絲絨和雪最接近黑體 r

31、= 1的物體，稱為“白體”。 d = 1的物體，稱為“透熱體”。氧、氮等雙原子氣體接近于透熱體；固體和液態(tài)在一般情況下都是不透熱的，即d= 0，a+ r = 1，這就是說，凡是善于反射的物體一定不善于吸收輻射能；反之亦然。 實際物體的光譜吸收比對投入輻射的波長有選擇性。 物體的顏色 玻璃對光的選擇透過性（溫室效應(yīng)） 氣體的輻射帶 氣體只能輻射和吸收某一定波長范圍內(nèi)的能量，具有明顯的選擇性。 固體的輻射和吸收是在很薄的表面層進行，而氣體的輻射和吸收是在整個氣體容積中進行。 氣體吸收定律 光譜吸收比與波長無關(guān)的物體，稱為灰體。 灰體也是一種理想物體！工業(yè)上的輻射傳熱計算一般都按灰體來處理。 熱輻射

32、的基本定律 普朗克定律 普朗克定律揭示了黑體輻射能按照波長分布的規(guī)律，它給出黑體單色輻射力與波長和溫度的關(guān)系。 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 黑體的輻射力E0與黑體的絕對溫度T的四次方成正比，即C0 稱為黑體輻射系數(shù)，其值為5.67 W/(m2K4)；稱為物體的黑度。 蘭貝特定律 黑體的輻射定向輻射強度與方向無關(guān)。也就是在半球空間各個方向上的定向輻射強度相等，稱為蘭貝特定律。 基爾霍夫定律在熱平衡條件下，物體的吸收率等于同溫度下該物體的黑度，即a=。這就是說物體的吸收能力愈強，則其輻射能力亦愈強。 太陽輻射 太陽是一個超高溫氣團 太陽常數(shù)（當(dāng)?shù)厍蛭挥诤吞柕钠骄嚯x上，在大氣層外緣并與太陽射線相垂直的

33、單位表面所接收到的太陽輻射能為1353W/m2） 大氣層對太陽輻射的減弱：吸收、散射、反射。 太陽輻射能主要集中在0.33m的波長范圍內(nèi)。因此，在太陽能利用中，作為太陽能吸收器表面材料，要求它對0.33m波長范圍的單色吸收率盡可能接近1，而對3 m波長范圍的單色吸收率盡可能接近0。選擇性表面六、 傳熱和換熱器 傳熱的增強和削弱（強化換熱） 換熱設(shè)備中，常使用肋壁增強換熱。（肋應(yīng)當(dāng)加裝在較低的一側(cè)。） 換熱器的型式 間壁式換熱器 混合式換熱器 回?zé)崾綋Q熱器80 熱量由熱流體通過固體壁面?zhèn)鬟f給冷流體的過程叫做傳熱過程。單位時間內(nèi)通過單位面積所傳遞的熱量為： K傳熱系數(shù)； R0總熱阻； t f 1、

34、t f 2熱流體和冷流體的溫度（）。傳熱與換熱器81總熱阻等于三個局部熱阻之和，對于平壁固體壁面有：強化傳熱的措施強化傳熱可采取減小傳熱總熱阻、增大傳熱面積以及增加傳熱溫差T 等措施。削弱傳熱的措施削弱傳熱必須增大傳熱總熱阻。通常采用增加一附加導(dǎo)熱熱阻的方法，例如在管道外壁面上敷設(shè)熱絕緣層來削弱傳熱。七、 質(zhì)交換 濃度差是發(fā)生質(zhì)交換的推動力。 （壓力差、溫度差、質(zhì)量差） 質(zhì)交換的兩種基本形式 分子擴散（類似于導(dǎo)熱） 對流擴散（類似于對流換熱） 質(zhì)交換、熱交換及動量交換三者在機理上是類似的。 斐克定律：擴散速度與物質(zhì)的濃度梯度成正比。密度八、考試的應(yīng)對與復(fù)習(xí)要點 流體力學(xué)與流體機械 概述（什么是

35、流體力學(xué)） 流體的主要物理性質(zhì) 流體靜力學(xué) 流體運動的基本概念 流體運動微分方程 相似原理 流動阻力和能量損失 泵與風(fēng)機的性能曲線、選用原則、氣蝕現(xiàn)象 一、概述（什么是流體力學(xué)） 流體力學(xué)研究流體的機械運動規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決實際工程問題。 流體：液體、氣體。既有共性，又有各自的特性。 流體的流動性：靜止時不能承受剪切力，也不能承受拉力。只能承受壓力。 沒有固定形狀，其形狀由約束它的邊界形狀所決定，不同的邊界必將產(chǎn)生不同的流動。邊界條件 流體運動時，其內(nèi)部各質(zhì)點之間有著復(fù)雜的相對運動，因此流體的運動又和它本身的物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。 流體力學(xué)所要探討的運動規(guī)律，實質(zhì)上就是要研究流體的物理性

36、質(zhì)和流動的邊界條件對流體運動所產(chǎn)生的作用和影響。 液體和氣體是有差別的： 氣體易于壓縮；液體不易壓縮。 氣體一定充滿容納它的空間，沒有自由表面；液體可以不充滿容器，有自由表面。 連續(xù)介質(zhì)模型 作用于流體上的力：表面力和質(zhì)量力。二、流體的主要物理性質(zhì) 流體的壓縮性和膨脹性 一般情況下，液體視為不可壓縮流體；氣體視為可壓縮流體。密度 流體的粘性 內(nèi)摩擦力（粘滯力） 流體有粘性才是產(chǎn)生流動阻力原因，如果流體沒有粘性，流動時就不會出現(xiàn)阻力。 粘性只有在流體運動時才顯示出來，靜止狀態(tài)的流體，粘性不表現(xiàn)有任何作用。 流體在流動過程中流體層間所產(chǎn)生的剪應(yīng)力與法向速度梯度成正比，與壓力無關(guān)。 流體的這一規(guī)律與

37、固體表面的摩擦力規(guī)律不同。 牛頓內(nèi)摩擦定律（動力粘度、運動粘度）、牛頓流體 動力粘度； 運動粘度。 僅與溫度有關(guān)?。ㄒ后w、氣體） 多數(shù)分子結(jié)構(gòu)簡單的液體和一般氣體都是牛頓流體。 理想流體（無粘性流體） 質(zhì)點之間沒有切應(yīng)力作用； 固體表面上流體速度可不等于固體表面的速度； 固體表面上流體溫度可不等于固體表面的溫度； 質(zhì)點之間沒有熱的傳輸（無粘性流體必然是無熱傳導(dǎo)的流體）。 液體的表面張力和毛細管現(xiàn)象 分子力使液體表面盡量縮小。液體潤濕固體（潤濕性好），液體在毛細管中液面會上升；若液體不潤濕固體（潤濕性不好），液體在毛細管中的液面則下降。三、流體靜力學(xué) 流體靜力學(xué)的中心問題是求任一點的壓強。 流體

38、中，任一點各方向的靜壓強均相等。 帕斯卡原理、靜水壓強基本方程 等壓面 絕對壓強、相對壓強（表壓）和真空度 阿基米德原理四、流體運動的基本概念 描述流體運動的兩種方法 拉格朗日法：單個質(zhì)點的運動軌跡（哪個質(zhì)點？） 歐拉法：以流體運動的空間作為觀察對象。流場 流體力學(xué)中廣泛采用歐拉法。 流線（質(zhì)點瞬時速度的切線方向） 流線不能相交； 流線不能是折線，只能是光滑曲線； 流線是對某一瞬時來說的，不同瞬時有不同的流線。 積分形式的方程：可以給出有限流體與周圍物體之間的相互作用，以及邊界面處流動參數(shù)之間的關(guān)系。但無法給出內(nèi)部各質(zhì)點的流動細節(jié)。 控制體 輸運公式 伯努利方程 單位體積流體的壓力能、重力勢能

39、和動能，在沿流線運動過程中，總和保持不變，即總能量守恒。 微分形式的方程：微元體分析，獲得流動細節(jié)。 過流斷面：與所有流線正交的橫截面。 過流斷面不一定是平面。只有在流線都相互平行的地方，過流斷面才是平面。五、流體運動微分方程（微分形式的動量方程） 粘性流體運動微分方程 N-S方程 理想流體運動微分方程 歐拉運動方程 流場可以劃分為兩個區(qū)：邊界層區(qū)和主流區(qū)。邊界層區(qū)是流體粘性起作用的區(qū)域，流體的運動用粘性流體運動微分方程（N-S方程）描述；而主流區(qū)，速度梯度為0，可視為無粘性的理性流體，歐拉方程適用。 連續(xù)性微分方程和運動微分方程描述的是流體運動的一般規(guī)律，自然界中的一切牛頓流體的流動都滿足這

40、一方程組。反映的是流體運動的共性。 每個具體的流動都還有自己的特性邊界條件與初始條件六、相似原理 量綱和諧原理：凡正確反映客觀規(guī)律的物理方程，其各項的量綱一定是一致的。（凡正確反映客觀規(guī)律的物理方程，都可以表示成由無量綱項組成的無量綱方程。） 量綱分析 流動相似： 幾何相似：夾角相等，長度成比例。 運動相似：速度方向相同，大小成比例。 動力相似：受同名力作用，方向相同，大小成比例。 邊界條件和初始條件相似 相似準則：幾何相似和獨立準則成立是實現(xiàn)流體力學(xué)相似的必要條件和充分條件。 雷諾準則：雷諾數(shù)（慣性力與粘滯力之比） 柯西準則：馬赫數(shù)（慣性力與彈性力之比）七、流動阻力與能量損失 水頭損失：流過控制體的單位重量流體的平均機械能損失。 水頭損失的計算公式 沿程水頭損失（圓管） 局部水頭損失 粘性流體的兩種流態(tài)：層流、紊流 雷諾數(shù) 臨界雷諾數(shù)（2000） 流態(tài)的轉(zhuǎn)化過程（慣性力/粘滯力） 粘性（層流）底層 當(dāng)量粗糙度 當(dāng)量管徑：水力半徑相等八、泵與風(fēng)機的性能曲線、選用原則、氣蝕現(xiàn)象 泵與風(fēng)機的性能參數(shù) 流量 能頭（揚程、風(fēng)壓） 功率 效率 泵與風(fēng)機的損失與效率： 機械損失 容積損失 水力損失泵與風(fēng)機在實際運行中會產(chǎn)生哪幾類能量損失？能量損失的主要原因是什么？1）水力損失包括局部阻力損