能量的转换与储存资料

turbine
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辐流式燃汽轮机
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定子盘和转子盘
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轴流式燃汽轮机
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小型燃气轮机
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Compressor and Diffuser
Compressor and Diffuser
Turbine Wheels
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• 燃汽轮机具有以下优点： • 1）重量轻、体积小、投资省。燃汽轮机的重 量及所占的容积只有汽轮机装置的几分 一或 几十分之一，因此它耗材少，投资费用低，建 设周期短。 • 2）起动快、操作方便。从冷态起动到满载只 需几十秒或几十分钟，而汽轮机装置则需几分 钟到几小时 。 • 3）水、电、润滑油消耗少，只需少量的冷却 水或不用水，因此可以在缺水的地区运行；辅 助设备用电少，润滑油消耗少，通常只占燃料 费的1%左右，而汽轮机要占6%左右。
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• 2.内燃机 • 内燃机包括汽油机和柴油机，是应用最 广泛的热机。 • 大多数内燃机是往复式，有气缸和活塞。 内燃机有很多分类方法，但常用的是根 据点火顺序分类或根据气缸排列方式分 类。按点火或着火顺序可将内燃机分成 四冲程发动机和二冲程发动机。
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应用广泛
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• 四冲程发动机完成一个循环要求有四个完全的 活塞冲程： • 1）进气冲程：活塞下行，进气门打开，空气 被吸入而充满气缸。 • 2）压缩冲程：所有气门关闭，活塞上行压缩 空气，在接近压缩冲程终点时，开始喷射燃油。 • 3）膨胀冲程（即下行冲程）：所有气门关闭， 燃烧的混合气膨胀，推动活塞下行，此冲程是 四个冲程中唯一做功的冲程。 • 4）排气冲程：排气门打开，活塞上行将燃烧 后的废气排出气缸，开始下一个循环。
17ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 3.燃汽轮机 • 燃汽轮机和蒸汽轮机最大的不同是，它 不是以水蒸汽做工质而是以气体做工质。 燃料燃烧时所产生的高温气体直接推动 燃汽轮机的叶轮对外作功，因此以燃汽 轮机作为热机的火力发电厂不需要锅炉。 • 它包括三个主要部件：压气机、燃烧室 和燃气轮机。
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compressor
Combustion chamber
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汽轮机如何工作
A 228 MW axial flow turbine. Axial flow of steam
Change of radial momentum drives rotor round
Miniature lab. turbine
Rotor motion.
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Gas flow through the turbine
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第四节
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机械能的获取
热能 电能 水能 风能 化学能
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机械能
• 将热能转换为机械能是目前获得机械能 的最主要的方式。热能转换成机械能的 装置称之为热机。因为热机能为各种机 械提供动力，故通常又将其称之为动力 机械。 • 一、热能的转换 • 1.热机的效率 • 应用最广泛的热机有内燃机、蒸汽轮机、 燃气轮机等。
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四冲程发动机
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• 二冲程发动机是将四冲程发动机完成一个工作 循环所需要的四个冲程纳入二个冲程中完成。 • 当活塞在膨胀冲程中沿气缸下行时，首先开启 排气口，高压废气开始排入大气。当活塞向下 运动时，同时压缩曲轴箱内的空气—燃油混合 气；当活塞继续下行时，活塞开启进气口，使 被压缩的空气—燃油混合汽从曲轴箱进入气缸。 在压缩冲程，活塞先关闭进气口，然后关闭排 气口，压缩气缸中的混合气。在活塞将要到达 上止点之前，火花塞将混合气点燃。于是活塞 被燃烧膨胀的燃气推向下行，开始另一膨胀做 功冲程。当活塞在上止点附近时，化油器进气 口开启，新鲜空气—燃油混合气进入曲轴箱。
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• 4.汽轮机 • 蒸汽轮机，简称汽轮机，是将蒸汽的热 能转换为机械功的热机。 • 汽轮机单机功率大、效率高、运行平稳， 在现代火力发电厂和核电站中都用它驱 动发电机。汽轮发电机组所发的电量占 总发电量的80%以上。 • 此外汽轮机还用来驱动大型鼓风机、水 泵和气体压缩机，也用作舰船的动力。
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• 核燃料
• 天然铀有三种同位素：铀—238，占 99.27%；铀—235，占0.724%；铀— 234，占0.006%。 • 这三种同位素化学性质基本相同。但中 子数目不同；铀—238有146个中子， 铀—235有143个中子，铀—234有142个 中子。这三种同位素的核特性相差很大， 只有铀—235的原子核才容易分裂成两个 中等质量的原子核，也就是我们所说的 裂变。其它两种同位素不易裂变。
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• 内燃机主要为各种运输车辆、工程机械提供动 力，也用于可移动的发电机组。 • 蒸汽轮机主要用于发电厂中，用它带动发电机 发电；也作为大型船舶的动力；或拖动大型水 泵和大型压缩机、风机。 • 燃气轮机除用于发电外，还是飞机的主要动力 来源，也用作船舶的动力。 • 广泛应用的电能主要由机械能转换得到。在火 力发电厂中蒸汽轮机、燃气轮机带动发电机发 电；在水电站中水能先转换成水轮机的机械能， 水轮机再带动发电机发电。
The diameter of the compressor stages gets progressively smaller as the gas pressure rises. Conversely, the turbine stages get progressively bigger as the hot gas expands, transferring momentum to the turbine blades and pushing them round.
第二章 能量的转换与储存
第三节：能量转换的主要燃料 第四节：机械能的获取 第五节：能量的储存 第六节：能量的传输
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第三节
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• 燃料通常是指能够通过燃烧过程而 将化学能转换为热能的物质。 • 所有化石燃料及由化石燃料加工而 成的其它含能体； • 所有生物燃料以及由生物燃料加工 而成的含能体。 • 常用的化石燃料为煤、石油和天然 气，化石燃料有时又称为矿物燃料。
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二冲程 发动机
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二冲程发动机
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• 四冲程发动机和二冲程发动机相比，经济性好， 滑润条件好，易于冷却；但二冲程发动机运动 部件少，重量轻，发动机运动较平稳。 • 内燃机只能将燃料热能中的25%~45%转换 成机械能，其余部分大多被排气或冷却介质带 走。因此如何利用内燃机排气中的能量就成了 提高内燃机动力性和经济性中的主要问题。 • 随着科学技术的发展，绝热柴油机、全电子控 制内燃机、燃用天然气、醇类代用燃料和氢的 新型发动机都相继问世。进入21世纪，由于环 境问题日益突出，因此研制新一代高效低排放 的发动机已成为科学家们共同努力的目标。