热能转换与利用 - 图文

热能转换与利用-考试范围

2-4.温度火用均为正值，为什么开口体系的压力火用有负值，而闭口体系的压力火用均为正值？（填空） 1. 温度火用：

高温物质的火用exT?cp?T?T0??1???TT?ln?

T?T0T0??T?T0 ?T?T0?0 1?TTln?0 ?exT?0

T?T0T0低温物质的火用ex??h?h0??T0?s?s0?

根据热力学第二定律，要求低于环境的温度，需要消耗外部一定的能量，所以从可逆过程看，将它恢复到环境状态时，也应具有一定对外做功的能力，即具有正的火用值。 2. 压力火用：

开口系统的压力火用：exp?RgT0lnP，当P?P0时，exp为负值，这是因为对压力低于P0环境压力的工质，流入环境状态内时，必须消耗外功，故压力火用为负值。

?P?P????E?nRTln?1?闭口系统的压力火用：xp0????，当P?P0时，压力火用为0，当PP00????P?P0时，无论P?P0还是P?P0，Exp始终为正值。这是因为对真空空间来说，由于造

成真空空间也需要消耗能量，由于它与环境存在压差，是其体从环境流入真空容器的过程中，

同样也可以做出功。

2-5热量火用均为正值，为什么潜热火用有负值？ 潜热火用?ex???1???T0??，?为融化或气化时吸收的热量为正值，当T?T0时，?ex为负；T??为凝固或液化时放出的热量为负值，当T0?T时，?ex为负；

?ex?ex2?ex1??h2?h1??T0?s?s0????T0?T

2-8哪些因素影响燃烧火用的损失大小，如何减少燃烧火用的损失？

影响因素：环境因素T0，燃料低位发热量Qdw，理论绝热燃烧温度。 减少燃烧火用的损失的方法：降低空气系数，提高空气预热温度。 2-12什么叫火用效率，与热效率有什么区别和联系？

火用效率是指能量转换系统或设备在进行转换的过程中，被利用或被收益的火用Exg与支付或耗费的火用Exp之比，用?e表示，即?e?ExgExp

火用效率与热效率有本质的不同。火用效率是以火用为基准，各种不同形状的能量的火用是

'?等价的，而热效率只记及能量的数量，不管能量品味的高低。但是它与火用效率e有一定

''的内在联系。以动力循环为例?t????e（?t：热效率，?e：火用效率，??：热量的能级）

3-2采用各种提高蒸汽动力循环火用效率的措施，其主要根据是什么？（填空） 提高蒸汽吸热平均温度

3-8什么是热泵，具体如何实现利用低温区的热能？

热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置

压缩式热泵：热沸点工质通过压缩机压缩消耗外功，使工质的压力和温度升高。由于它的温度高于供热所需的温度TH，让他通过冷凝器向室内供出热量而本身被冷凝，然后通过膨胀阀节流降后，同时温度也降低。 吸收式热泵：由吸收剂和工质组成的溶液于发生器置中。当高温热源对发生器中的溶液进行加热时，由于工质容易汽化，再发生气中产生一定压力的水蒸气。发生器起到压缩机的作用，工质在冷凝器中放热，经济节流阀降压、降温后，在蒸发器中从低温热源吸热，在蒸发器中蒸发的低压蒸气送至吸收器中，再次被吸收剂吸收后的稀溶液送回发生器循环使用。 4-1什么叫当量热值，什么叫等价热值，二者有何关系？ 答：当量热值是一个单位实物量能源在理论之上含有的能量。等价热值是按生产一个单位实物量的二次能源所消耗的一次能源数量。当量热值dn与等价热值Dn之间的关系：

dn??2Dn，?2为能源转换率。

4-8余热回收率，余热利用率（名词解释）

余热回收率是指在余热回收装置中被回收介质吸收的热量Qhs占进入余热回收装置的余热资源量Qzy的百分数

余热利用率是指在余热回收装置中被回收介质吸收的热量Qns占进入余热源所在体系供给能量Qgg的百分数。

4-11为什么在回收烟气余热时，首先要考虑的方案是将余热返回到装置内加以利用？ 回收工业炉烟气的最简单，最有效的方法是设置预热器。由助燃空气或燃料将热量又带回到炉内，起到直接节约燃料的目的。同时空气预热后可以提高燃烧温度，有利于使用低热值燃料，提高燃烧速度。此外，它的系统简单，操作方便，负荷变化而引起余热量变化时，由于所需的空气量也将变化，所以能自动的相互适应，从而保持预热温度基本不变。所以，它是作为一种优先考虑的余热回收方式。

4-14蒸汽蓄热器实际是蓄热器还是热水采用这种蓄热器受什么限制？ 蓄的是热水，受压力限制

5-4热管的工作原理及组成（简答）

答：工作原理：热管的一端与热流体接触，管内的工质受热蒸发，变为蒸汽，管内对应的饱和蒸汽压力提高，产生的蒸汽靠空间内微小的压差经中间传输段流向另一端的冷凝段，在冷凝段内，工质向冷流体放热量，而使管内蒸汽又冷凝成液体，冷凝的液体工质靠吸收液芯的毛细管作用又回流到蒸发段，继续重复上述过程。

组成：1.两端密封的容器多数做成圆管状2.由多孔材料构成的吸液芯，覆盖在器壁内表面3.容器内充有一定数量的工作液体及其蒸气

5-6热管的工作液体如何确定？什么叫与管壳材料的相容性？

答：1.对热管工作液体的要求，除热输送能力要大，潜热大，热导率高，粘性小，表面张力大等，此外，还要求热稳定性能好，与吸液芯及壳体材料有良好的相容性，工作温度下的蒸汽压力不宜过高

2，相容性是指工作液不与管材发生化学或电化学反应而产生不凝结气体的性质

1. 能量转换装置的几项基本要求：（P16）（填空） 1） 转换效率要高 2） 转换速度要快

3） 具有良好的负荷调整性能

4） 满足环境的要求和经济上的合理性

2. 朗肯循环：锅炉，汽轮机，冷凝器，给水泵（填空） 3. 闪蒸发电系统（P97）（名词解释）

高压热水如果突然扩容、降压，则一部分水会汽化成蒸汽。这种过程成为“闪蒸”。 如果以高压水为工质，在余热回收用的换热器内水吸热升温后并不汽化，然后在扩容器内扩容降压，产生一定压力的蒸汽，再让蒸汽通过汽轮机膨胀做功，发出电能，这就是闪蒸发电系统。 4. 余热资源：（P128）（考了）

1） 排气余热

2） 高温产品和炉渣的余热 3） 冷却介质的余热 4） 化学反应余热

5） 废气、废液、废料余热 6） 废汽、废水余热 5. 余热利用的途径：（P131）

动力回收、直接利用和供热泵用。 6. 汽化冷却系统（考了）

概念：对水预先进行软化处理，同时保证水的正常流动，防止局部停滞而产生膜态沸腾，以免形成气膜而使导热能力急剧下降，这样就完全可以提高冷却水的出口温度，直至形成蒸汽。也能保证金属构件的工作安全。这种冷却方式叫做“汽化冷却”，或叫“蒸汽冷却”。

优点：1)节约冷却水的消耗量，减少水泵电力消耗。 2)提高了冷却水的能及，提高了利用价值。 3）延长了水冷构件的寿命 缺点：

7. 干熄焦余热回收系统

概念：用惰性气体作为冷却介质，将热焦炭在密封的熄焦塔内进行冷却，被加热的惰性气体再作为余热锅炉的热源，用来生产蒸汽。 8．热媒式余热回收系统

在烟气的余热回收中，也有采用一种液态化学物质作为传递热量的中间介质，叫做 “热媒”。高温废气流经高温换热器，将热传给被加热的介质，热媒起到供热介质的作用。热媒本身不断循环，它只起携带和传递热量的作用。

8. 硫化床式换热器：（P200）（考了）

优点：1）传热性能高

2） 传热面可以保持清洁，性能稳定 3） 烟气侧传热面的腐蚀小 4) 维护、检修方便

缺点：1）烟气侧的压力损失较大，均在1000Pa以上

2）气流的方向受限制，烟气必须自下而上垂直通过床层 3）由于受床层内流速的限制，不可能用于烟气量太大的场合 9. 吸收式热泵的工作原理（考了）

基本工作原理：

由吸收剂和工质组成的溶液装于发生器1中。吸收剂要对工质有强的吸收能力，而二者的沸点差要尽可能大。吸收剂热泵一般采用水溴化锂溶液，水作为工质，溴化锂为吸收剂。溴化锂溶解于水中构成溴化锂水溶液。当高温热源对发生器中的溶液进行加热时，由于工质容易汽化，，在蒸发器中产生一定压力的水蒸气。发生器起到压缩机的作用。工质在冷凝器2中的放热过程，以及经节流阀3降压、降温后，在蒸发器4中从低温热源的吸热过程，与压缩式热泵相同。在蒸发器中蒸发的低压蒸汽送至吸收器5中，再次被吸收剂吸收后的稀溶液送回蒸发器循环使用。

9. 吸收式制冷机的工作原理

基本工作原理：

它由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器五个主要部分组成。发生器是用外热源加热溶液，产生政制冷剂蒸汽的装置。产生压力为Pk的蒸汽进入冷凝器。在冷凝器中，用冷却水冷却，使蒸汽放出热后得到冷凝。冷凝液经节流阀节流降压后进入蒸发器。在蒸发器中，由于节流后压力降至Po,相应的饱和温度也降低，使得它可以从冷却对象（冷却水）中吸收热量，从而达到制冷的目的，制冷剂本身因吸热而蒸发。低压的制冷剂蒸汽被送至吸收器，重新被吸收剂吸收。吸收过程是一个放热过程，因此，在吸收器中也需要用冷却水冷却。吸收器中的溶液来自发生器，当吸收了制冷剂后再用泵升压后供至发生器使用。 2-44.

（必考）

考试内容：一、填空 30*1 每题一分 二、名词解释 5*3 三、简答 5*6 四、画图 1*10

五、计算 1*15 扣号：864633974

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