汽轮机名词解析

名词解释

1. 工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质，叫做工质。为了获得更多的功，要求工质有良好的膨胀性和流动性、价廉、易得、热力性能稳定、对设备无腐蚀作用，而水蒸汽具有这种性能，发电厂采用水蒸汽作为工质。 2. 状态参数：凡能够表示工质状态特性的物理量，就叫做状态参数。例如：温度T、压力P、比容ひ、内能u、焓h、熵s等，我们常用的就是这六个。状态参数不同于我们平时说的 如：流量、容积等“参数”，它是指表示工质状态特性的物理量，所以，要注意区别状态参数的概念，不能混同于习惯的“参数”。

3. 压力P：单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。绝对压力、表压力、真空、大气压之间的关系：容器内气体的真实压力，称为绝对压力；气体的绝对压力高于大气压的部分，称为表压力；容器内的压力低于大气压力的部分，称为真空。

4. 比容υ：单位质量物质所占有的容积称为物质的比容，与密度ρ 互为倒数。

单位：m3/Kg。比容的改变是做功的标志，比容增加标志气体向外膨胀做功，比容减小标志着气体受压缩消耗外功，在做功过程中推动力是压力P，dw=pdν。在P-v图上表示，曲线下部的面积就是功。

5. 温度T：温度是物体冷热程度的量度。在通用的国际单位制中，在标准大气压下，把水、冰和蒸汽共存时的水的三相点的温度以下冰的溶点273.15K定为摄氏温度的零度。在热力学的分析计算中，常用的是国际单位制中的热力学温标，叫做开氏温标，也称为绝对温标。这种状态的温度实际上是达不到的。绝对温标与摄氏温标都是国际单位制中所规定使用的温标，换算关系：t= T+273。 少数欧美国家还习惯用华氏温标℉，℉=9/5t+32。 6. 焓：I=u+pdν

某一状态单位质量的气体所具有的总能量称为焓。是内能和压力势能的总和。内能u是温度的函数，而pdν是压力的函数，因此焓是温度和压力的函数。不同温度、压力下气体的焓不同。气体状态变化时吸收或放出的热量等于焓的变化量。

7. 熵S——熵无简单的物理意义，不能用仪表测量，其定义：熵的微小变化等于过程中加入微小热量dq与加热时绝对温度T之比。熵的微小变化标志着过程中有热量交换及热量传递方向，ds＜0，热力系吸热，热量为负值；ds＞0，热力系放热，热量为正；ds=0，则热力系与外界无热交换。ds=dq/T，dq=ds*T。

熵增原理：孤立系统的熵可以增大（发生不可逆过程时），可以不变（发生可逆过程），但不可以减少。系统的熵增与做功能力的关系：由不等温传热过程分析可知热源与工质之间不等温传热而引起系统熵增，而系统中做功能力的损失等于系统中的熵增乘以冷源温度。不可逆传热的发生，使得系统的熵增加，就意味着做功能力的损失增加，也就使得向冷源排出的无效能增加了。而做功能力的损失与熵增成正比，故系统中的熵的增量可作为不可逆过程的度量。在实际的热动力装置中工质携带的热量一定时，则温度高时做功就多 这种高温热量就越有用。锅炉内温差传热的部分做功能力损失最大，（高温烟气传热给水蒸汽），尽量提高加热温度，减小锅炉的传热温差来提高热效率。

8. 平衡状态：当工质的各部分具有相等的压力、温度、比容等状态参数时，就称工质处于平衡状态。

9.比热c：单位数量的气体温度升高（或降低）1℃时，所吸收（或）放出的热量，称为的单位热容量，或称为气体的比热。可分为质量比热kcal/kg.℃、容积比热kcal/m3.℃、 摩尔比热kcal/mol. ℃。

10.汽化：物质从液态转变为汽态的过程，包括蒸发、沸腾。 11. 蒸发：在液体表面进行的汽化现象。

12. 沸腾：在液体内部进行的汽化现象。在一定压力下，沸腾只能在固定温度下进行，该温度称为沸点，压力升高沸点升高。

13. 饱和蒸汽：密闭容器上部空间汽分子总数不再变化，达到动态平衡，这种状态称为饱和状态，饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽；饱和状态下的水称为饱和水；这时蒸汽和水的温度称为饱和温度，对应压力称为饱和压力。 14. 湿饱和汽：饱和水和饱和汽的混合物。 15. 干饱和汽：不含水分的饱和蒸汽。

16. 过热蒸汽：蒸汽温度高于相应压力下的饱和温度，该蒸汽称为过热蒸汽。 17. 过热度：过热蒸汽的温度超出该蒸汽压力下对应的饱和温度的数值。

18. 汽化潜热：把1Kg 饱和水变成1Kg 饱和蒸汽所需要的热量，称为汽化潜热或汽化热。 19. 干度：湿蒸汽中含有干饱和蒸汽的质量百分数。 20. 湿度：湿蒸汽中含有饱和水的质量百分数。 21. 临界点：随着压力的升高，饱和水和干饱和蒸汽差别越来越小，当压力升到某一数值时，饱和水和干饱和蒸汽没有差别，具有相同的状态参数，该点称为临界点。 22. 水蒸气的临界参数(临界点)：临界压力P临=225.56绝对大气压 临界温度t临=374.15℃

23. 过热蒸汽的比热：对理想气体的比热，我们只看成是温度的函数。但是，对于水蒸汽，压力对比热的影响则不能忽略。当温度不变压力升高时，过热蒸汽的比热值增大（如：高压锅的原理）。温度越高，提高压力所引起的比热变化越小。

24. 过热蒸汽的比容：在不变的温度下，过热蒸汽的压力升高时，比容大大减小。这一特性广泛应用于动力装置中，它使蒸汽管道及蒸汽流动设备尺寸减小，重量减轻。在压力不变的情况下，温度升高时，比容随之增大。

25. 过热蒸汽的焓：过热蒸汽的焓是由温度和压力决定的。如果温度不变而压力增高时，过热蒸汽的焓要减小。当过热蒸汽的压力不变而温度升高时，将引起焓值增大。由此看出：过热蒸汽的焓是温度的正比函数，是压力的反比函数（要会看焓—熵图）。

26. 热力学第一定律：热力学第一定律就是能量守恒与转化定律在热力学上的应用。热力学第一定律可以描述为：热可以变为功，功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生一定量的功；消耗了一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。它是整个工程热力学 进行热工计算的基础，是热力学的两个定律之一。它说明热、功之间存在一定的关系：Q=AW 27. 热力学第二定律： 它和热力学第一定律构成热力学基本原理，是建立和分析热力循环的主要理论依据。热力学第二定律的三种说法： 克劳修斯提出的说法：“热不可能自发地、不付代价地、从一个低温物体传到另一个高温物体”。 汤姆逊（开尔文）和普朗克从热能和机械能的转换角度提出：“不可能从单一热源取热，使之全变为功而不产生其它影响”；“单一热源的热机是不存在的”。（只有热源而没

有冷源的第二类永动机也是梦想）如：火力发电厂中从高温热源（锅炉）吸收的热量只能部分的转变为功，而不能全部转变为功。 热力学第二定律说明了能量传递和转化的方向、条件和程度。

28. 理想气体的热力过程：定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程。 定容过程：定容过程的气体压力与绝对温度成正比，即P1/T1=P2/T2

。在定容过程中，所有加入气体的热量全部用于增加气体的内能，因容积不变，没有做功。如内燃机工作时，气缸里被压缩的汽油和空气的混合物被点燃后突然燃烧，瞬间气体的压力、温度突然升高很多，活塞还来不及动作，这一过程可认为是定容过程。其T-S曲线是斜率为正的对数曲线。

定压过程：在压力不变的情况下进行的过程，叫做定压过程。如水在锅炉中的汽化、蒸汽在

凝汽器中的凝结。定压过程中比容与温度成正比即ひ1/T1=ひ2/T2温度降低气体被压缩，比容减小；温度升高，气体膨胀，比容增大。定压过程中热量等于终、始状态的焓差。其T-S 曲线是斜率为正的对数曲线。

定温过程：在温度不变的条件下进行的过程。P1ひ1=P2ひ2=常数，即过程中加入的热量全部对外膨胀做功，对气体做的功全部变为热量向外放出。

绝热过程：在与外界没有热交换的情况下进行的过程，称为绝热过程。亦称等熵过程。汽轮机、燃气轮机等热机，为了减少热损失，外面都包了保温材料，而且工质所进行的膨胀极快，在极短的时间内还来不及对外散热，即近似绝热膨胀过程。

29. 热力循环：工质从某一初始平衡状态，经过一系列的状态变化又回到初始状态这一全过程称为热力循环。

30. 朗肯循环：工质在锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等热力设备中吸热、膨胀、放热、压缩四个过程使热能不断地转变为机械能，这种循环称为朗肯循环。 实际电力生产中采用的是具有过热度的朗肯循环，蒸汽动力装置的基本循环—朗肯循环。 汽轮机内绝热膨胀过程，比容增加，压力降低，熵不变，汽轮机输出功率 WT= h1-h2。 排汽在凝汽器中等压放热凝结过程，比容、熵都减小，温度不变。凝汽器排热Q2=h2-h3，水在给水泵内绝热压缩过程，比容不变压力升高。给水泵的压缩功：Wp=h4-h3，因Wp 与WT比很小，忽略。朗肯循环的热效率，等于绝热焓降除以新蒸汽的焓减去凝结水的焓。 32. 影响排汽压力的因素：凝汽器的冷却面积、凝汽器的凝汽负荷、凝汽器冷却水进口温度、冷却水量等。所以排汽压力应综合考虑。

凝汽器的端差：排汽压力对应的饱和温度与循环水出口水温差。tn=t1+△t+δt tn——排汽的饱和温度 t1——循环水进水温度 △t——循环水温升 6-12℃ δt——凝汽器传热端差3-10℃

33. 循环倍率：冷却单位质量汽轮机排汽所需要的冷却水量。

34.中间再热循环： 为了提高发电厂的热经济性和适应大机组发展的需要，蒸汽参数不断得到提高，但是随着初压力的提高，汽轮机的排汽湿度增大，使排汽中含有大量的水珠，碰击汽轮机末几级叶片，引起腐蚀和损坏。根据运行经验，汽轮机排汽湿度最大不超过12%-14%，如不采取再热，必须将主汽温升到570 ℃以上才能保证湿度，特殊合金钢价格昂贵，而中间再热循环可有效解决这个问题。 中间再热循环的优点：

（1）提高了排汽干度，减轻了对叶片的浸蚀。

（2）采用蒸汽中间再热使工质的焓降增大，汽耗量减少，提高热经济性，一次中间再热能提高效率5%，而采用二次中间再热则能提高效率7%。

（3）汽耗率降低，减轻了给水泵、凝汽器等辅助设备的负担。 （4）能够采用更高的初压力，增大机组单机容量。 35. 给水回热循环：

从朗肯循环的分析可以看出，大部分的热量损失是凝汽器中的冷却水带走的热量（60%左右），这也是火力发电厂效率低的主要原因。

如：在P2=0.04绝对大气压，饱和温度只有28.6℃，当锅炉压力P1 =0.04绝对大气压时，相应的饱和温度为309.53℃，若将1kg28.6℃的水在锅炉中加热到饱和温度就约需300千卡的热量，在朗肯循环中，这部分热量直接由锅炉的燃料燃烧放出的热量供给。如果我们利用排汽带走的热量，由于排汽温度太低，只能部分利用。即从汽轮机中间抽出做了一部分功的蒸汽，把它送入到加热器中，利用这部分抽汽加热凝结水或给水，提高给水温度。而抽汽部分不在凝汽器中凝结，减少冷却水带走的热量损失，从而节省燃料，提

高循环的热效率。这种利用汽轮机抽汽以加热凝结水或给水的方法叫给水回热。 分析：

(1) 采用回热循环后的热效率要比朗肯循环高。

(2) 从理论上讲，当抽汽次数无穷多时，回热循环的热效率能达到同温度下卡诺循环的热效率。

(3) 汽耗加大了，加大了高压缸的通流面积，减小了低压缸通流面积，有利于蒸汽流动，而且使汽轮机低压缸和末级叶片尺寸大大减小。辅助设备的容量等都相应简化。

(4) 无论如何，凝汽器内损失的热量是不可用能量，无论采用什么循环，只能将凝汽器内损失的热量降到50%左右，因此要发展热电合供循环。 36. 导热：导热是指直接接触的物体各部分热量交换的现象，可在固体、液体、气体中发生，只要有温差存在就有导热发生。从微观角度来看，导热是通过组成物质的微观粒子的热运动进行的。

37. 对流换热：我们把流动的流体和固体壁面之间的热量交换称作对流换热。特点：流体流动，流体流动是力的作用。影响对流换热的因素：

(1)流体流动情况：紊流换热比层流换热强烈。紊流各部分间相互掺混，边界层厚度小，热阻小，所以对流换热强烈。

(2)流体的物理性质的影响：Re越大，对流换热越强，Re=γcd/μg

提高流体的重度、导热系数、比热，降低流体的动力粘性系数，增强对流换热。

(3)固体表面的几何形状、大小、流体与固体的相对位置影响对流换热。如锅炉水冷壁管高温区采用内螺纹管，尾部受热面管采用叉排布置，增加折流板等，均为增加对流换热。 （4）流体流动。强制对流使流体的流速高，放热好，自然流动的流体流速低，放热不好。 （5）流体有无相态变化。对同一流体有相态变化的对流放热比无相态变化时强烈。流体换热分为单相流体换热和相态变化的流体换热。如烟气与锅炉受热面的换热为单相流体换热。水在锅炉水冷壁沸腾、汽化等换热为相态变化时的流体换热。 流体相态变化的对流换热：沸腾换热、凝结换热。

38. 沸腾换热：换热温差在5℃以下，相应的热负荷Q<5000kcal/m2 时的范围内，单相放热，称自然对流状态或微沸腾状态。当热负荷

Q的增加超过一定数值时，一般在△t=5～25℃范围内，加热面上的汽泡显著增加，强烈的扰动使放热系数α迅速增加。在这个阶段中的沸腾换热强度决定于汽泡的产生和运动，所以把这种状态的沸腾叫做泡态沸腾或沫态沸腾。工业设备中的沸腾，大多数处于这个阶段。当温差△t继续增高时，会使放热系数α显著降低，汽泡的大量产生形成了一层汽膜，此时靠汽膜的导热传递热量，称为膜态沸腾。显

然，膜态沸腾的发生使得换热恶化，以致加热面因壁温升高而烧坏。如电站锅炉中，都将各种换热控制在泡态沸腾范围以内。还在高热负荷区内采用内螺纹管或扰流子的方式破坏膜态沸腾的发生。

39. 凝结换热：分为膜状凝结、珠状凝结。蒸汽遇到低于其饱和温度的壁面凝结成膜层状，这种凝结称为膜状凝结。若凝结液在固体表面呈珠状称为珠状凝结。影响凝结放热的因素： (1)蒸汽中含有空气影响放热系数，含1%空气，放热系数下降50%，所以要不断将凝汽器中不凝结气体抽出。

(2)蒸汽的流速越大放热系数越大。蒸汽流速大使凝结液膜变薄，加快出现湍流，凝结热阻变小。

(3)冷却表面粗糙、脏污，使凝结液膜不易向下流动，厚度增加，热阻增大，放热系数减小，凝汽器应定期除垢除锈。

(4)管子排列方式影响凝结放热。叉排、辐向排列比顺排放热系数大。 40. 绝对压力：以绝对真空为零点算起的流体静压力称为绝对压力.。 41. 相对压力：以大气压力为零点算起的压力叫相对压力。Pg=P–Pa 42. 真空：流体的绝对压力小于大气压力，称该流体处于真空状态。

大气压与绝对压力的差值，称为真空值。Pv=pa-p；真空值就是相对压力的负值。Pv= -pg 43. 真空度：真空值与当地大气压的比值。Hv= （pa-p）/ pa 44. 泵与风机：把原动机机械能转变为流体能量的机械。 泵与风机的分类： 按工作原理分：

(1)叶片式：主轴上的叶轮旋转对流体做功，分为：离心式、轴流式、混流式。 (2)容积式：利用工作室容积周期性变化输送流体，分为往复式、回转式。

(3)其它型式：利用能量较高的流体输送能量较低的流体，喷射泵、抽汽器等。 按全压高低分：泵：高压泵：压力大于6MPa；中压泵：2 MPa-6MPa ；低压泵：小于2MPa。 风机：通风机：全压小于11.375kPa；鼓风机：全压在11.37kPa 5-241.6kPa；压气机：全压大于241.6kPa。 45. 泵的基本性能参数：

(1)流量：单位时间内输送的液体量叫做流量，分为质量流量，体积流量和重量流量，通常指体积流量。

(2)扬程：单位质量的液体通过叶轮后所获得的能头，用米液柱高度表示，称为扬程。泵的扬程由出口表压力、静压头、速度能头、吸入口真空组成。

(3)轴功率和效率：原动机传到泵上的功率称为轴功率N。效率η =Ne/N。

(4)有效功率：通过泵的液体单位时间内从泵中获得的能量Ne=γQH/1000kW。 46. 风机的基本性能参数：

(1)流量：单位时间内通过风机的气体体积叫做流量。

(2)全压：单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所获得的机械能的增加值。 (3)静压：风机全压减去风机出口处的动压。 47. 离心泵与风机工作原理： 泵壳内充满液体，当叶轮旋转时，液体在叶片的推动下高速旋转运动，受惯性离心力的作用，使叶轮外缘处的液体压力升高，在此压力作用下将液体由出口排出，同时，在叶轮中心位置液体的压力降低，当它具有足够的真空时，液体便在大气压力作用下经吸入管引入，这样液体不断地液体吸入和排出。若泵内有空气，密度比液体小的多，会

聚集在叶轮的中心，吸入口不能形成足够的真空，造成离心泵不能正常工作。因此在实际工作中，离心泵启动前必须注液放气。 48. 离心泵的轴向推力及平衡：

当叶轮旋转时，它对液体做功，提高液体的能量，叶轮出口压力升高，叶轮出口的液体绝大部分经泵的出口排出，但有极少量的液体经泵壳与叶轮之间的间隙流入叶轮根部的环形空间，由于叶轮的不对称产生轴向推力，朝向吸入口。 措施：

(1)平衡孔、平衡管。

(2)采用双吸叶轮或背叶轮。 (3)叶轮对称排列。 (4)平衡盘、平衡鼓。 49. 汽蚀：

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