熱工基礎小知識！

1.熱工學理論基礎有哪些內容？

答：熱工學理論基礎包括：工程熱力學和傳熱學這兩門基礎科學。工程熱力學是以熱力學的兩個基本定律為基礎的。因為熱能轉變為機械能是通過工質的狀態變化過程和熱力循環而完成的，所以對過程和循環的分析是工程熱力學的主要內容。傳熱學的研究對象是熱的傳遞過程，它的內容是以導熱，對流換熱及輻射熱這三種基本傳熱方式為基礎的。實際的熱量傳遞過程是幾種基本傳熱方式同時起作用的傳熱過程。

2、自然界中可被利用的能源有哪些？答：主要有風能、水能、太陽能、地熱能、燃料的化學能和原子核能等。

3、熱能的利用一般有哪兩種方式？答：一種是直接把熱能作為加熱之用，如：日常生活中的採暖、蒸煮以及廣泛用於造紙、紡織化工等工業中的加熱、乾躁等生產過程。另一種是間接利用熱能，即把熱能中在熱機中轉變為機械能，以帶動工作機械（如蒸汽機、氣動泵等）用作生產上的動力，或者帶動發電機發電，將熱能最終變為電能。

4、現代火力發電廠由哪些部分組成？

答：現代火力發電廠的主要組成部分包括熱力和電氣兩大部分，其中鍋爐、汽輪機、發電機為發電廠的三大核心設備，其生產系統主要包括汽水系統、燃燒系統及電氣系統自動化控制系統。

5、發電廠熱力學基礎的研究對象是什麼？答：主要是熱能轉化成機械能的規律和方法，以及提高轉化效率的途徑。

6、發電廠熱力學基礎的主要內容有哪些？答：⑴基本概念與基本定律。如狀態參數、熱力學第一定律、第二定律，卡諾循環等。

⑵熱力過程和循環。因為熱能轉化為機械能通常是經過工質的熱能動力設備中的吸熱和膨脹做功等狀態變化過程，以及由這些過程所組成的循環而實現的。

⑶常用工質的性質。因為在分析計算工質，如氣體和水蒸汽的變化過程和循環時，必須應用到工質的性質。

7、什麼是功與功率、能？答：功—從力學的意義來講，凡是力作用在物體上，使物體在力的作用方向上發生位移。做功具備的兩個條件：一是有作用力，二是在力的方向上有位移，功的單位是焦耳。功率—單位時間所做的功叫做功率。計算公式為:P=w/t單位為瓦特。能—物質所具有做功的能力叫做能。能的形式很多，如動能、位能、熱能、光能、電能、核能等。⑴ 動能—物體因為運動而具有能量叫做動能，它與物體的速度和質量有關。動能Ek=1/2mc2式中，m—物體的質量，kg；c—物體的速度，m/s。

⑵ 位能—凡是這種相互有作用力，又離開一定距離的物體都因此而具有一種能，這種能稱之為位能或勢能。位能和勢能可以互相轉換。如物體從高處落下時，隨著位置的降低，速度增大，位能逐漸轉化為動能，物體越重，位能也越大。

⑶ 熱能—物體因為熱運動而具有的能量叫熱能。熱運動和機械運動可以相互轉換，摩擦生熱是機械運動變為熱運動的結果，蒸汽推動汽輪機轉動是熱運動轉變成了機械運動。

8、什麼是熱量、熱容、比熱、熱平衡方程？

答；熱量—物體之間由於溫差（不通過做功方式）而傳遞的能量稱為熱能。熱量用符號Q表示，單位為J或KJ。

熱容—物體在無相態變化的情況下，溫度每升高1開所吸收的熱量（或降低1開所放出的熱量）叫做該物體的熱容。熱容又稱作熱容量。單位是焦/開，或千焦/開。

比熱—在無相變化的情況下，單位質量物質每升高1開所吸收的熱量（或降低1開所放出的熱量）叫做該物質的比熱。用符號C表示，比熱的單位是焦/（kg.開）也可為焦/（kg.度）

比熱與熱容的關係是：比熱=熱容/質量。

熱平衡方程—兩個溫度不同的物體放在一起，它們之間就要進行熱量交換，若沒有散熱損失，物體也沒有從外界吸收熱量，則高溫物體放出的熱量與低溫物體吸收的熱量是相等的，即吸熱=放熱。

9.為什火力發電廠主要以水蒸氣為工質？

汽輪機利用蒸汽作功，燃氣輪機利用燃氣做功，這裡的蒸汽和燃氣起一種媒介作用，這種將熱能轉變為機械能的媒介物質叫做工質。為了使熱機連續工作，工質必須連續不斷的流過熱機，所以要求工質有良好的流動性，膨脹性，水蒸氣就具有這些條件是比較理想的工質，並且它具有比較價廉、易得、無毒、不易腐蝕等優點。

10、絕對壓力、表壓力和真空度是不是狀態參數？為什麼？

答：絕對壓力是以絕對真空時為零點，而表壓力和真空則以大氣壓力為起點，即規定壓力等於大氣壓力時，P表和P真空為零，都是相對值，也稱為相對壓力。因此，只有絕對壓力才真正表示氣體的壓力狀態，也就是說絕對壓力，表壓力和真空三者中，只有絕對壓力才是狀態參數，其餘二者都隨當地大氣壓力面變化，不是狀態參數。

11、理想氣體與實際氣體有何區別，發電廠的氣態物質中，哪些可看做理想氣體，哪些必須為實際氣體？

答：分子之間不存在引力，分子本事不佔有體積的氣體叫體積理想氣體，反之，分子之間存在引力，分子本身佔有體積的氣體叫做實際氣體。我們遇到的氣體可以分成這樣兩類：一類距離它的液態很近，如鍋爐、汽輪機、等熱力設備中的水蒸氣都距離液態不遠，屬於實際氣體。另一類則遠離液態，如空氣、煙氣等，則被看做理想氣體。

12、氣體狀態發生變化時，壓力、溫度、比容有哪幾種變化規律？

答：狀態發生變化時具有4種變化規律，即⑴氣體溫度不變時，壓力與比容成反比，這一規律稱為波意耳—馬略特定律。其數學表達式為：當T1=T2時，P1/P2=V2/V1

⑵氣體比容不變時，壓力與溫度成正比，這一定律稱為查理定律。其數學表達式為：當V1=V2時P1/P2=T2/T1

⑶氣體壓力不變時，比容與溫度成正比，這一定律稱為蓋—呂薩克定律，其數學表達式為：當P1=P2時V1/V2=T1/T2

⑷當氣體狀態發生變化時，雖然P 、V、T的數值發生了變化，但其壓力和比容的乘積與溫度的比值卻是不變的，這一規律稱為波意耳—馬略特和蓋—呂薩克聯合定律。

上三式中：P1—氣體的初壓；P2—氣體的終壓；V1—氣體的初比容；V2—氣體的終比容；T1—氣體的初溫；T2—氣體的終溫

13、熱力學中將熱力過程分為哪兩大類？有什麼意義？

答：一類是理想過程，是不存在的摩擦、散熱等損失的熱力過程。

另一類是實際過程，是存在著能量損失的過程。理想過程並不存在，但由於實際過程太複雜，難以直接從理論上進行研究，所以往往採用先研究理想過程，然後用實驗係數進行修正的方法來研究實際過程，這些實驗係數就是用來考慮各項損失，此外，研究理想過程可以判斷實際過程所能達到的限度，所以研究理想過程有著重要的理論和實際意義。

14、熱力學第一定律是什麼？

答：熱能與機械能相互轉換時，一定量的熱能消失了，必產生相應量的機械能，反之，一定量的機械能消失了，必產生相應量的熱能。這就是熱力學第一定律。數學表達式為Q=W式中Q—消失了熱能，或產生機械能，千焦；W—產生的機械能，或消失的熱能。

15、為什麼說焓是狀態參數，理想氣體的焓與實際氣體的焓有何不同？

答：由於焓是由U、P、V這幾個狀態參數組合而成的，所以焓是狀態參數。對於理想氣體，由於U取決於溫度，PV=RT也取決於溫度，所以焓取決於溫度，即h=f(T。

對於實際氣體，由於U和P、V都取決於兩個獨立的狀態參數，所以，焓取決於兩個獨立的狀態參數，即f=f1(p、v) f=f2(p、t) f=f3(T、v)

16、什麼是熱力學第二定律？

答:「熱量不可能自發的、不付代價的，從一個低溫物體傳到另一個高溫物體」，或者「只從一個熱源吸取熱量，使之完全變為有用功，且不產生其他變化而循環做功的熱機是不可能製成的」就是說熱機工作時，不僅要有供吸熱用的高溫熱源，而且還要有供放熱用的低溫熱源，「單熱源的熱機是不存在的」。熱力學第二定律明確指出，周期運轉的熱機至少要有高溫、低溫兩個熱源，要有溫差。

17、卡諾循環是由哪些過程所組成？

答：卡諾循環是由兩個等溫過程和兩個絕熱過程所組成的循環。即等溫膨脹過程，絕熱膨脹過程，等溫壓縮過程，絕熱壓縮過程。

18、卡諾循環在研究熱功轉換的過程中有何指導意義？它與熱力學第二定律有什麼關係？

答:卡諾循環在熱力學中具有重要的意義，從卡諾循環熱效應分析獲得的結論可以看出，它是建立在熱力學第二定律基礎上的。從卡諾循環的分析所作出的結論，可以推廣與於一切熱力循環，它指出了提高熱效率的方向，並給出了熱變功的極限，在實際熱機中因為有許多實際困難所限制，並不能應用卡諾循環，卡諾循環只是一種理論是最完善的循環，在同樣的熱源和汽源情況下，卡諾循環是所有熱力循環中效率最高的，對實際循環具有一定的指導意義。

19、狀態參數—熵對熱力過程和熱力循環有何意義？

答：用熵的變化（增大或減小）可以說明熱力過程中是吸熱還是放熱。在很大程度上簡化了許多問題的分析研究，在理想過程中氣體得到熱量則熵增加，氣體放出熱量則熵減少，若沒有熱量的交換則熵增不變，另外，我們還在可以根據熵的變化來判斷氣體與外界熱量交換的方向性。

熵還可以表示熱變功的程度，具有相同熱量的氣體，溫度高則熵小，熵小則熱變功的程度就高，溫度低則熵大，熵大則熱變功的程度變低。

20、怎樣計算郎肯循環中的氣耗率、熱耗率、熱放率？

答：汽耗量與氣耗率。汽耗量：汽輪機每小時的蒸汽消耗量稱為氣耗量。以符號D表示，單位為千克/小時。

汽耗率：汽輪機單位輸出功（即每小時輸出千瓦.時/時=1千瓦，即1千瓦的功率）所消耗的蒸汽量，稱為汽耗率，以符號d表示：d=D/P 式中D—氣耗量 P—功率

熱耗量：汽輪機每小時消耗的蒸汽熱量稱為熱耗量，以符號Q表示，單位是千焦/時，即Q1=D（h1-h2』）

熱耗率：汽輪機單位輸出功的消耗量稱為熱耗率，以符號q』表示，單位是千焦/(千瓦。時)，即q1=Q1/P=D(h1-h2』)/p郎肯循環熱效率計算式：ηt=（q1-q2）/q1=W/q1 式中W—循環中轉變為有功的熱量（KJ/Kg）q1—1kg蒸汽在鍋爐中定壓放出的熱量（KJ/Kg） q2—1kg蒸汽在凝結器內定壓放出的熱量（KJ/Kg）

由於循環中除定壓吸熱與定壓放熱外，就是絕熱過程，故循環中獲得的有用功就是由有效熱q1—q2得來的，即 W=q1-q2=（i1-i2）-（i2-i2』）=(i1-i2)=h 在循環中轉換為功的熱量，等於汽輪機內的絕熱焓降h。因此，郎肯循環的熱效率為：ηt=（q1-q2）/q1

=w/q1=(i1-i2)/(i1-i2』)=h/(i1-i2)

式中h—絕熱焓降 ；i1—過熱蒸汽的焓（KJ/Kg）; i2—鍋爐給水的焓（KJ/Kg）；

I2』-凝結水的焓（KJ/Kg）

21、水蒸氣的基本概念有哪些？

答：⑴ 汽化—物質由液態轉變成汽態的過程叫汽化。汽化有兩種方式，蒸發與沸騰。

⑵ 蒸發—在液體表面出現的汽化現象。

⑶ 沸騰—在液體內部進行的汽化現象，在一定的外部壓力下，沸騰只能在固定的溫度下進行，這個溫度叫沸點。

⑷ 飽和蒸汽—水在容器中加熱後開始蒸發時，同時也發生液化過程，也就是說一部分水蒸發為水蒸氣，同時一部分水蒸汽液化為水，當這種變化過程相等時，就形成飽和狀態，這時的水則是飽和水，水蒸氣則是飽和蒸汽。

⑸ 濕飽和蒸汽—加熱後的水尚未完全汽化時的蒸汽稱為濕飽和蒸汽。

⑹ 干飽和蒸汽—加熱後的水完全汽化後便是干飽和蒸汽。

⑺ 過熱蒸汽—干飽和蒸汽在定壓下繼續加熱，此時溫度繼續升高，就得到過熱蒸汽。過熱蒸汽的熱度越高，含熱量就越大，因而做功的能力就越大。

⑻ 凝結—飽和蒸汽放出汽化熱後而變成飽和水稱為凝結。

22、什麼叫預熱熱、汽化熱、過熱度、過熱熱？

答：把1Kg0℃的水定壓加熱為飽和水所加入的熱量叫做預熱熱或液體熱.

把1kg飽和水變成1kg干飽和蒸汽所需要的熱量,稱為汽化潛熱,或簡稱汽化熱.

過熱蒸汽的溫度超過該蒸汽壓力下飽和溫度的數值稱為過熱度.

1kg干飽和蒸汽在定壓下加熱成過熱蒸汽,所需要的熱量叫做過熱熱.

23、火力發電廠怎樣才能更好的提高循環熱效率？

答：根據對郎肯循環經濟分析得出結論時，熱效率隨著初壓q1和初溫t1，t1的提高及泛起壓力p2的降低而提高。但在實際生產過程中，初溫的提高還受到金屬材料耐熱性的限制，金屬材料的耐熱性較高，因此，人們在實踐中又探索出另一種提高循環熱效應的方法就是改進循環方式，如採用中間再熱循環，給水回熱循環。

24、如何計算再熱循環的熱效率？

答：在中間再熱循環中，對蒸汽加入熱量=鍋爐中加入的熱量與再熱器中加入的熱量之和，其算式如下：

q1=（i1-i4』）+（i3-i2）式中i1—新蒸汽的焓； i4—鍋爐給水焓；

i2—中間再熱入口蒸汽的焓； i3—中間再熱出口蒸汽的焓

凝汽器中泛氣放出的熱量為：q2=(i4-i4』)式中，i4—低壓缸泛氣的焓

循環中轉變成為用功的熱量為：△1=q1-q2=i1-i4』+（i3-i2）-（i4-i4』）=（i1-i2）+（i3-i4）=△I1+△I2式中△I1—高壓缸內蒸汽所做的功；△I2 —低壓缸內蒸汽所做的功；由此，中間再熱循環的熱效率為：ηt=（q1-q2）/q1=△1/q1=【（i1-i2）+（i3-i4）】/【（i1-i4』）+（i3-i2）】

25.何為汽輪機衝動作用原理？

在汽輪機中,蒸汽在噴嘴中發生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變為動能。高速汽流流經動葉片3時，由於汽流方向改變，產生了對葉片的衝動力，推動葉輪2旋轉作功，將蒸汽的動能變成軸旋轉的機械能。這種利用衝動力作功的原理，稱為衝動作用原理。

發電廠熱力學基礎的主要內容有哪些？

⑴基本概念與基本定律。如狀態參數、熱力學第一定律、第二定律，卡諾循環等。

⑵熱力過程和循環。因為熱能轉化為機械能通常是經過工質的熱能動力設備中的吸熱和膨脹做功等狀態變化過程，以及由這些過程所組成的循環而實現的。

⑶常用工質的性質。因為在分析計算工質，如氣體和水蒸汽的變化過程和循環時，必須應用到工質的性質。

發電廠熱力學基礎的主要內容有哪些？

⑴基本概念與基本定律。如狀態參數、熱力學第一定律、第二定律，卡諾循環等。

⑵熱力過程和循環。因為熱能轉化為機械能通常是經過工質的熱能動力設備中的吸熱和膨脹做功等狀態變化過程，以及由這些過程所組成的循環而實現的。

⑶常用工質的性質。因為在分析計算工質，如氣體和水蒸汽的變化過程和循環時，必須應用到工質的性質。

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