热能与动力机械基础复习题

《热能动力机械基础》复习题

绪论

第一章 基本概念

1． 何谓能量？它通常有哪六种形式？

所谓能量就是产生某种效果或变化的一种能力，它是为能源所拥有的。 机械能，热能，电能，核能，化学能，辐射能。

2． 各种能量形式之间能否转换？最基本的能量形式是哪种？为什么？

热能是最基本的能量形式，所有其他能量形式都能转化为热能

3． 解释：一次能源、二次能源、可再生能源、非再生能源、常规能源、新能源。

凡自然界存在的，并可直接取得热不改变其基本形态的能量称一次能源。 由一次能源经加工或转换而形成的另一种形态的能源产品称为二次能源。 可再生能源。即可以不断再生并有规律的得到补充的能源，是取之不尽用之不竭的。

非可再生能源，经亿万年形成的，短期内无法再生的能源。

利用技术比较成熟且被大规模利用的能源，故称常规能源。

尚未被大规模利用，正在积极研究开发的能源称新能源。

5热能产生的途径是什么？热能能转换为机械能和电能吗？途径是什么？ 产生途径1.直接产生如地热能，海洋热能。2.通过转换产生。

转换成机械能：如推动内燃机，汽轮机

转换成电能： 如热电发电

6在热能利用方面，需要关注哪两大问题？

1提高能源利用率。2减少环境污染

7何谓热力循环？何谓正循环，何谓逆循环？

所谓热力循环：就是工质从某一热力状态起始，经过一系列变化后又回到原来初始状态的热力过程。

8热力学第一定律的实质是什么？试列出其数学表达式。（普遍式、闭口系、开口系）

热力过程中能量可以想换转换和转移但总能量保持不变。

普通式：Q=ΔE+W 闭口系：Q=ΔU+W

开口系：Q=ΔU+q △c 22 +qg Δz +W+ΔPV

9热力学第二定律与热力学第一定律有什么不同？试举例说明热力学第二定律。 热力学第一定律表明能量传递和转移时 ，其数量守恒。

热力学第二定律指出一切自发过程都是不可逆的，阐述能量传递和转移的方向。常温冰融化成水。

10试述能源有效利用的途径。能源有效利用常用评价指标的定义及物理意义。

①减少转换次数和传递距离。

②按能量品位合理利用，尽可能防止高品位降级使用。

③提高总能系统利用率。

④开发利用新能源。

11试述佣及佣效率的定义及物理意义。

：处于某一状态的热力系，可逆的变化到与周围环境状态相平衡时，可以转化为有用功的能量。

效率：被有效利用的 与投入 之比。

的物理意义从能的量与质来衡量热力系统或设备的完善程度尺度。

12总能系统的定义及其评价方法。

某系统所需的能量几乎都由该系统中所设置的唯一热源提供，按照能量品位的高低级进行梯级利用总的安排好功热与物料热力学能等各能量之间的配合关系与转换使用，以获取最有利的能源利用的总效果。

评价方法：以热力学第一定律为基础的指标能源利用率以热力学第二定律为基础的指标 效率。

13何谓动力机械、一次动力机械、二次动力机械？

所谓动力机械是指将某种能量直接转化为机械能并拖动其他机械进行工作的机械，又称原动机或发动机。

14环境污染的种类、产生原因、防治办法。

1热污染;热能利用或动力技术应用中伴随产生的能量损失以热能形式传给环境。

2 空气污染;以燃料为能源的车辆，供热设备，热力发电厂等的废气，废料向环境的排放及废物在大气中燃烧。

3噪声污染：锅炉发动机等设备运行时由于机械振动，进排气气流高速流动，燃烧过程中的压力脉动和传播等都会形成噪声。

4放射性污染：核燃料等放射性物质使用或管理不当造成射线泄漏。

5其他污染：如粉尘，灰渣，等等

防治方法：

1改善动力机械和热能利用的各种设备结构。

2 采用高效低污染的新型动力循环。

3 采用代用燃料与待用工质，禁用某些材料。

4开发新能源。

5研究性能优良的技术部件。

6建立噪声综合治理区和噪声达标区。

7综合治理环境。

8从可持续发展的战略目标出发发展循环经济。

第二章涡轮机

1．何谓汽轮机？试述其基本结构、基本工作原理和优缺点。

汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式动力机械。由静子和转子两大部分组成。

静子包括：汽缸，隔板和静叶栅。进排气部分，端汽封以及轴承，轴承座

等。动子包括：主轴，叶轮和动叶片，联轴器等。

工作原理：具有一定温度和压力的从锅炉出来的蒸汽流经喷管，由于喷管中流通界面的变化蒸汽的热能转化为动能，并推动叶片和叶轮旋转，从而对外做机械功。

优缺点：单机功率大，机构简单，工作可靠，寿命长。经济性差，组成复杂。

2．分析汽轮机、燃气轮机和水轮机的异同。

同：都是旋转叶片式动力机械。异：汽轮机以蒸汽为工质，燃气轮机以空气和燃气为工质。是外燃机。水轮机是将水的机械能转化为叶轮的机械能。

是水动力机。

3．冲动作用原理、冲动级、反动作用原理、反动度、反动级的概念。

当气流在气道内不膨胀加速，而只是随气道形状而改变其流动方向，气流因改变流动方向而而对流道产生作用力（离心力）称冲动力。蒸汽所做的机械功等于它在动叶片中动能的变化量。静，动叶片组成的级称冲动级。

如果蒸汽在气道内随气道改变流动方向的同时仍继续膨胀，加速，则加速的气流流出气道时，对动叶栅施加一个与气流流出方向相反的反作用力，这个力叫反动力。依靠反动力推动的级叫反动级。

反动度：蒸汽在动叶气道内膨胀时的理想焓降与整个级上的滞止焓降之比。4．何谓燃气轮机？试述其基本结构、基本工作原理和优缺点。

燃气轮机是以燃气和空气为工质的将热能转化为机械能的旋转式动力机械。

由进气道，压气机，燃烧室，涡轮（透平），尾喷管组成。

空气不断被吸入，在压气机内压缩整呀后进入燃烧室与喷出的油混合燃烧成高温高压的燃气，在进入透平中膨胀做功。

优缺点：机动性能好，体积小，单机功率大，噪声小。油耗大，对材料要求高，制造工艺复杂。

5．何谓透平级？

是由一个静子与转子组成的基本工作单位。

6．试用焓熵图分析蒸汽在喷嘴中、动叶栅中的热力过程。

蒸汽在喷嘴中热力过程蒸汽在动叶栅中热力过程7．试作图分析蒸汽在动叶栅中流动时进、出口的速度三角形。

8．喷嘴损失、喷嘴速度系数、动叶栅损失、动叶栅速度系数的概念。

喷嘴损失?h

nξ=(1?ψ2)?h u?喷嘴速度系数ψ=c1c

1t

动叶栅损失?h

bξ

=(1?Ψ2)?h b?动叶栅速度系数Ψ=w2/w2t

9．试用焓熵图分析蒸汽在纯冲动级和带反动度的冲动级中的热力过程。

10．何谓复速级？说明其组成及与多级涡轮机的区别。

由喷嘴静叶栅，装于同一叶轮上的两列动叶栅和第一列动叶栅后的不同的导向叶栅所组成的级。多用于汽轮机第一级。

11．轮周功率、级的作功能力、余速损失、余速利用系数、级的轮周有效比焓降、、级的轮周效率、最佳速比、级的相对内效率、级的内功率。

轮周功率：单位时间气流对动叶片所做的功。p u

级的做功能力：1KG蒸汽所产生的有效功。p u1

余速损失：蒸汽做功后一绝对速度c2离开动叶栅这部分动能未转化成机械

功，称余速损失?h c2=c22

2.

余速利用系数;余速被下一级利用程度。μ0利用上一级份额，μ1被下一级利用份额

级的轮周有效比焓降

最佳速比余速损失最小的轮周速度与气流进入的绝对速度纸币级的相对内效率

12．汽轮机的级内损失包括哪些内容。

叶高损失?h l扇形损失?hθ叶轮摩擦损失?h f部分进气损失?h e

湿气损失?h x

漏气损失?h

θ

13．说明多级汽轮机的组成、热力过程及损失。

叶轮动叶喷嘴隔板轴封片组成

前后端轴封损失进气节流损失和排气压力损失机械损失装置效率14．汽轮机的机械效率、汽轮机装置的效率。

机械效率热效

绝对电效率

15．试比较汽轮机的两种配气方式。

喷嘴配气：1大大改善了机组低负荷的热经济性.2效率特性曲线呈波浪形

3对负荷变化适应性差，为机组安全运行带来不利因素。4在非临界工况下

通过全开阀门的蒸汽量反而降低。

节流配气;1结构简单制造成本低2提高机组可靠性和对负荷变化适应性。

3低负荷热经济性差

16．何谓汽轮机的工况图？试比较节流调节和喷嘴调节的凝汽式汽轮机的工况图。

汽轮发电机组的功率和汽耗率间的关系曲线称为汽轮机发电机组工况图。

17．汽轮机的理论循环、效率及影响因素分析。

朗肯循环η

t =1?q2q

1

影响因素初温初压（乏气湿度限制）终压（饱和温度限制）18．提高蒸汽动力循环效率的方法。

再热循环回热循环热电联产

19．等压燃气轮机的理想简单循环、效率及影响因素分析。

勃雷顿循环η

t =1?1

π

r?1r

增压比π

20．提高燃气轮机循环功及效率的途径分析，并说明理由。

回热等压多级压缩多级膨胀中冷再热

第三章飞行器发动机

1．飞行器发动机的种类及特点。

用油少质量轻工作可靠。涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨

发动机涡轮轴发动机螺桨风扇发动机

2．涡轮喷气发动机的结构、工作原理及理论循环。

主要由进气装置，压气机，燃烧室，涡轮，尾喷管组成。

从进气装置进入的空气经压气机压缩后在燃烧时与喷入的燃油混合燃烧，

生成高温高压燃气，燃气在膨胀过程中驱动涡轮旋转带动压气机不断压缩

空气。

理论循环经过进气道和压气机等熵压缩，燃烧室等压膨胀，3．试比较涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、螺桨风扇发动机。

4．何谓冲压喷气发动机？

冲压发动机是喷气发动机的一种，他是利用高速气流在速度改变下产生的

压力改变，达到气体压缩的目的原理来运作。

5．试分析火箭发动机与空气喷气发动机的异同。

6．试比较固体火箭发动机与液体火箭发动机。

第四章锅炉结构及原理

1．锅炉的定义、分类、参数；

2．电站煤粉锅炉的基本组成；

3．电站锅炉的型号编制办法；

4．锅炉的热平衡；

5．锅炉机组的经济性指标；

6．锅炉有哪几种燃烧方式？它们各有什么特点？

7．燃煤锅炉污染物及排放控制。