自考(2311)发电厂动力部分试题答案总结

一、多项选择题
1.在下列参数中，属于热力学中过程量的有（B. 功D. 热量）
2.热力学第一定律应用于闭口系时，适用于（ABCDE ）
A.理想气体
B.实际气体
C.可逆过程
D.不可逆过程
E.工质膨胀
3．下列各式中正确的闭口系热力学第一定律解析式为（A．dq=du+dw B．dq=du+pdv ）4．提高以水蒸气为工质的朗肯循环的热效率，可以采取(ABCDE)
A．提高蒸汽初压力B提高蒸汽初温度C降低排汽压 D采用蒸汽中间再热E采用给水回热5．水由过冷水状态定压加热到过热蒸汽状态，要经过若干状态变化过程，它们包括( ACD)A．预热过程C．汽化过程D．过热过程
6.对饱和水进行定压加热至干饱和蒸汽时，状态参数发生变化的有( BCD )
B.比体积
C.比焓
D.比熵
7.欲求已知压力下湿饱和蒸汽的状态参数比容v x,需由相关参数经计算求得，它们是（ACD ）
A.饱和水比容υ'C.干饱和蒸汽比容υ''D.干度x
8.蒸汽在喷管中绝热膨胀，下列参数值增加的有（C.流速D.比体积）
9．蒸汽在喷管中作绝热膨胀过程，以下状态参数减少的有（A压力B温度C比焓）
10．具有热辐射能力的物体包括（ ABCD ）
A．0℃的铁B．-200℃的液态氧C．35℃的空气D-273.16℃的固态氦
11．物体的辐射黑度只取决于物体本身的(A温度C物理性质)
12.按照换热的物理特点不同，物体间换热的基本方式有( ACD )
A.热传导C.对流换热D辐射换热
13.在火力发电厂的设备中，属于表面式换热器的部件有（ ACD ）
A锅炉过热器C高压加热器D凝汽器
14.下列火力发电厂设备中属于混合式换热器的有（ AC ）
A除氧器C过热蒸汽的喷水减温器
15.热辐射与导热、对流换热相比，其不同
．．的特点是（ AB ）
A不需要任何形式的中间介质B不仅有能量交换，而且还有能量形式的转化
16.下列关于反击式水轮机装设尾水管的说法中正确的有( ABCD )
A提高了水能利用率B是水轮机发生汽蚀现象的原因C增大了水轮机损耗D起平稳引水作用17．水轮机调节系统的基本任务包括( AC )
A调整水轮机功率，使之随时满足用户对用电量的需求
C维持水轮机转速，使供电频率在允许波动范围之内
18.在水力发电厂中，与电厂成本有关的因素有（ ABCD ）
A年均发电量B水电厂工人工资C生产办公费用D水电厂建筑折旧费用
19.对于恒定流，在任何条件下下列说法中都正确的有（BC ）
B.过水断面上各点的水流流速不都相等
C.各过水断面上的流量相等
20．影响水轮发电机组发电功率的因素包括（ ABDE ）
A工作水头B输入流量D容积损失E出口水流绝对速度
二、填空题
1．热力循环中对外做出的膨胀功大于外界对系统的压缩功，该热力循环称为正向循环。

2．热力学第一定律的数学表达式为Q=W，闭口系热力学第一定律解析式为Q=△U+W=（U1-U2）+W
3组成循环的各个热力过程都是可逆的该循环称为一个可逆循环否则是一个非可逆循环。

4.工质流动状态不随时间变化的开口热力系称为稳定流动系统。

其任一流动截面上的工质质量流量都相等。

5.热力学第二定律揭示了热力过程进行的方向、条件和限度。

6．热力系状态变化过程中，若气体的压力保持不变，称热力系统经历了一个定压过程;若气体的温度保持不变，称热力系经历了一个定温过程。

7．容器内真实压力小于当时当地环境压力时，测压表计称作真空计_
；容器内真实压力大于当时当地环境压力时，测压表计称作压力表。

8．将在汽轮机中做过功的蒸汽对外供给热用户使用，这种既发电又对外供热的循环系统称为热电联产，这样的火力发电厂叫做热电厂。

9.在水蒸气的p-v、T-s图中饱和水线和干饱和蒸汽线的交点称为水蒸气的临界点，该点的状
态参数称为临界参数。

10.在辐射换热中，物体的吸收率、反射率和穿透率分别用A、R和D表示。

A=l的物体叫
黑体。

R=1的物体叫绝对白体。

D=l的物体叫透热体。

等于1。

11.同一温度和波长的物体辐射中具有最大辐射力的是黑体。

它的黑度
12．辐射换热是指物体间相互___辐射_____和___吸收_____的总效果。

13.对流体加大流速至一定程度时，脉动具有了破坏粘性束缚力的能力，流体质点产生横向运动，流体各部分之间相互干扰，甚至出现涡流，该流动状态叫紊流。

若同一截面上，流体各部分互不干扰，这种流动状态称为层流。

14．物质内部在空间点上的温度值不随时间变化的温度场称为__稳定温度场__；否则称为_不稳定温度场_。

15.水电厂的电能成本是指_运行费用_与_发电量_之比。

16.水轮发电机组的发电功率与水轮机入口水头H_、流量Q_和水轮发电机组效率成正比。

17.抽水蓄能式水电厂在电网处于负荷低谷时抽水蓄能，在电网处于负荷高峰_时引水发电。

18.水轮发电机组的主轴布置方式有立轴、卧轴_和_斜轴__。

19.水利工程中总水头包括位置水头、_压力_水头和_流速___水头。

20.理想工况下，水流流经反击式水轮机轮叶流道时，其势能的降落与动能的变化之和
将被转换为水轮机的旋转机械功。

21.锅炉烟风系统中的辅助设备包括_送风机、_引风机_。

22.按燃烧方式的不同，电站锅炉主要采用_蹭燃炉__、_湿燃炉__。

23.火力发电机组的回热加热设备主要是表面式加热器，并且高压加热器普遍采用卧式布置。

三、名词解释题
1.示功图：表示气体在任意可逆过程中所做的膨胀功。

2.工质：热能和机械能之间的转换是通过一种媒介物质在热机中的一系列状态变化过程来实现的，这种媒介物质称为工质
3.定压过程：热力系状态变化过程中，气体的压力保持不变，即p=常数，则称热力系经历了一个定压过程。

4.多变过程：热力系状态变化过程中，所有的状态参数都同时发生变化，并保持pv n=常数，则称热力系经历了一个多变过程。

5．绝热过程：热力系状态变化过程中，气体与外界没有任何的热量交换，则称热力系经历了一个绝热过程。

6．理想气体：组成理想气体的分子，是一些不占据体积的弹性质点，分子之间相互没有作用力，符合这一假设的气体称为理想气体。

7.热力系的平衡状态：在无外界影响的条件下，如果热力系内各部分长时间不发生任何的变化，则称热力系处于平衡状态。

8．喷管的临界截面：工程上吧蒸汽流经喷管压力降低、流速和比体积增高过程中喷管截面变化的转折点，也就是最小截面称为临界截面
9．蒸汽的过热度：过热蒸汽的温度超过同压力下饱和温度的部分。

10．喷管的临界压力比：在喷管临界截面上，临界截面压力p c与入口截面上的压力p1之比。

11过热蒸汽：在水蒸气的定压形成过程中，生成干饱和蒸气后进一步加热，干饱和蒸气的温度、比体积、焓、熵值都有较大幅度的上升，此时称作过热蒸汽。

12．干饱和蒸汽：在水蒸气的定压形成过程中，随着加热的继续，直到刚体内最后一滴水汽
化为水蒸气时，缸体生内的蒸汽称为干饱和蒸气。

13蒸汽的干度：1kg水与蒸汽的混合物中蒸汽所占的百分比。

14．对流换热系数：在牛顿对流换热公式中，在数值上等于流体与壁面之间温差为1℃时，单位时间、单位换热面积上的对流换热热量。

15．物体的辐射力：指单位时间、单位外表面积上的物体对外发射出的总能量。

16.平壁的传热系数：k=1/(1/α1+δ/λ+1/α2),表示在平壁传热过程中，当冷热流体平均温差为1℃时，单位时间通过单位壁面积上所传递的热量。

17．层流流动：流体掠过固体壁面时，当其流动速度较小时，由于流体的粘性力作用，流体与管道内壁面上的内摩擦力，可以一直由管道的内壁面一直影响到管道中心部分，流体各质点沿管道轴线方向作平移运动没有横向扰动。

同一截面上流体各部分互不干扰，这种流动状态称为层流流动。

18.平壁导热的热流密度：表示单位时间内通过单位面积平壁的导热热量，与平壁的总温
压成正比，与平壁的总热阻成反比。

19.温度场：物质空间一切点上温度分布的描述。

20．自然循环的运动压头：系统压力小于水的临界压力的循环回路中，工质重度差是产生自然循环流动的动力，称为运动压头。

21．汽轮机级的最佳速比：轮周效率最高时的速比
22．火力发电厂供电煤耗率：电厂每供给电网1度点所消耗的燃煤量
23．水轮机的机械损失：水轮机转轮外表与水流之间，转轮轮缘与止漏装置之间的摩擦及水轮机主轴上的油封，轴承等处的摩擦等，使主轴由水流获得的旋转机械功减小，称为水轮机的机械损失。

24．抽水蓄能式水电厂：利用电网内低谷负荷时的电量抽水蓄能，电网内高峰负荷时引水发
电，在时间上将电能进行重新分配的水电厂。

25．水轮机的比转速：用有效功率P、工作水头H、水轮机转速n的组合量来反应工作条件、几何关系相似的水轮机的工作特性的参数。

26.水轮机的水力效率：用来表示水力损失大小的物理量。

ηW=（Ho —△H ）/ Ho= He / Ho
27.水轮机的容积损失：进入水轮机的水流因漏流造成的损失叫水轮机的容积损失。

28．压力水头：单位重量水流所具有的压能称作压力水头。

29.容积效率：表示水轮机漏流量的容积损失的物理量,ηv=（Q —△Q ）/ Q= Qe / Q
四、简答题
1．定量空气在状态变化过程中对外放热40kJ/kg ，内能增加80kJ/kg ，此空气是膨胀还是被压缩？功量多少？
答：被压缩。

Q=△U+W ，W=Q--△U=40—80=40kJ/kg
2.什么是动力循环?试画出p-v 图并加以解释。

答：工质从某一初始状态出发，经历一系列状态变化过程，实现热与功的转换又重新回到初始状态。

有多个热力过程首尾相连、封闭连接的全部组合，成为一个热力循环
3．卡诺循环由哪几个过程组成？试用T-s 图表示出卡诺循环及其进行的方向。

答：卡诺循环：由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想卡诺循环。

4．对压力为25Mpa 的水进行加热时存在汽化过程吗?为什么?
答：不存在。

当水的压力大约或等于水的临界压力（22.129Mpa ）时，加热到一定温度后立即全部汽化，汽化潜热为0，没有汽化过程。

5．在水蒸气的p －v 、T －s 图上，随着定压值的提高，饱和水线和干饱和蒸汽线为什么会
重合在临界点上？
答：随着定压力值的提高，饱和水汽化为干饱和蒸气时，用于克服分子间内聚力所需热能减
少，即v’’--v’,s’’—s’的值减小，饱和水线和干饱和蒸气随压力的升高逐渐聚拢。

当压力升高到22、129MPa 时，两线重合与临界点。

6．有没有500℃的水？为什么？
答：没有。

水在临界压力22.129Mpa 下的临界温度为374.15o C ，若超过这个温度，则水会发生汽化变成湿蒸汽，直到变为干饱和蒸汽之后，工质温度才会再次上升。

8.过冷水在定压下加热至过热蒸汽要经历哪几个状态？过冷水在定压下加热时，其状态参数如何变化？
预热过程：t 增大，s 增大，v 增大，h 增大；
汽化过程：t 不变，s 增大，v 增大，h 增大；
过热过程：t 增大，s 增大，v 增大，h 增大。

s1 s2 T s 1 2 0 3 4 T1 w0=q1-q2 T2 P v 1
2
0 3 4
可逆定温吸热 可逆定温放热 绝热膨胀做功 绝热压缩耗功
7．画出以水蒸气为工质的朗肯循环的T—s图，根据该图说明组成朗肯循环的热力过程有哪些？
答：，
1—2：汽轮机内的绝热膨胀过程；2—3：凝汽器内的定压定温放热过程；3—4给水泵内的绝热压缩过程；4—5—6—1：锅炉内的定压加热过程。

10．结合水蒸汽p—v、T—S图回答一个点、两条边界线、三个区域、五种状态的内涵。

答：一个点：水蒸气的临界状态点；两条边界线：饱和水线和干饱和蒸气线；三个区域：液相过冷水区，液汽共存的湿饱和蒸汽区和过热蒸汽区；五种状态：过冷水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态。

11.喷管如何将水蒸气的热能转换成动能？
答：工质流经喷管的时间，帮可认为工质在喷管内的流动是不对外散热的绝热流动过程，且工质在流动中不对外做功。

忽略喷管进出口的势能差，则可得，工质流经喷管前后的焓降全部转化成动能。

12已知两平行放置的无限大平壁，若透射率D1=D2=0，平壁的黑度分别为ε1=0.82和ε2=0.92，试计算系统的黑度。

答：εn=1/(1/ε1+1/ε2—1)=1/(1/0.82+1/0.92--1)=0.77
13．工程设计中如何处理同时存在气流掠过壁面时的对流换热过程、气体容积空间与壁面间的辐射换热过程的复合换热计算问题？
答：火力发电厂的表面式换热器中，气态工质都是受迫运动掠过固体避免的，对流换热是主要的换热方式。

工程设计中，通常并不单独专门计算壁面与流体容积空间之间的微弱辐射换热量，而是从经验出发将对流换热系数作必要的修正，仍按对流换热规律计算复合换热量。

14．物体的黑度ε能否等于1？
答：黑体的黑度ε=1，是一种理想化的物体，绝对化的黑体是不存在的。

对同温度下相同波长的辐射，黑体表面的辐射力最大。

实际物体的黑度是其辐射能力与同温度下黑体的辐射能力的比值。

实际物体黑度在0-1之间。

15．在建筑物的窗户上采用双层玻璃为什么要比采用单层玻璃节能？
答：平壁导热的总热阻为多层平壁分热阻之和，平壁导热的热流密度与总热阻成反比。

双层玻璃与单层玻璃相比，总热阻大，传递的热量小。

16为何单纯的导热现象只发生在固体内部？
答：由于物体内部存在温差从而产生热量传递的现象，叫做导热；因为温差存在时，液体、气体空间内便会因密度不均匀产生宏观流动，从而不再是单纯导热的结果。

而组成固体的物质并不发生宏观的位移。

17．水的导热系数大于蒸汽，为什么在凝汽器中还要设法减小水膜厚度？
答：水膜的存在便利蒸汽对壁面的放热必须通过液膜的导热才能完成，由此形成了凝结放热的主要热阻，而表面传热系数随液膜加厚急剧下降。

显然，欲减小膜状凝结时的热阻，应尽量使液膜变薄。

18在0℃时，物体的热辐射力是否为零？为什么？
答：否。

热辐射力为零的物体的温度应该为0K，而不是0摄氏度，0摄氏度为273.15K，是有热辐射力的。

19．已知水轮机入口工作水头和输入流量时，如何计算水轮发电机组的发电功率？答：Pe=9.81QHηWηVηMηt(KW) 式中Pe为水轮发电机组的发电功率，Q为工作水头，H为输入流量，ηW 为水力效率，ηV 为容积效率，ηM 为机械效率，ηg发电机效率
20.为什么反击式水轮机装设尾水管比不装设尾水管运行效率高?
答：水轮机的转轮出口在下游水位以上时，转轮出口至下游水位之间有水头；转轮出口处水具有较大的动能。

装设尾水管的水轮机可以利用那部分水头和动能，从而提高了水轮机的运行效率。

21.简述水轮机水力损失产生的主要原因。

答：水从水轮机引水室流到尾水管出口断面的过程中，过流部件的沿程阻力、水流局部撞击、涡流、脱流等会造成水力损失。

22．简述水流运动的恒定流流量方程的物理意义。

答：单位时间内，恒定流通过各个过水断面上的流量相等，其断面面积与断面平均流速成反比。

23.简述水电厂主要经济指标。

答：1：投资指标K，指的是建设水电厂投入资金量；2：年运行费用和电能成本：水电厂全年运行维修费用、生产管理费用、工人工资等费用的总和称作年运行费用Ky；Ky与水电厂年均发电量Eyar之比，称作水电厂的电能成本；3：年效益和投资回收年限：水电厂每年售电获得的净效益称作年效益；水电厂总投资与水电厂年效益的比值称作水电厂的投资回收年限。

五、分析题
1．以火力发电厂工质循环为例，说明为什么要实现热力循环？并说明组成火力发电厂热力循环的各基本热力过程。

答：1、工质从某一初始状态出发，经历一系列状态变化过程，实现热与功的转换又重新回到初始状态。

有多个热力过程首尾相连、封闭连接的全部组合，成为一个热力循环。

2、为使工质连续做功，必须在工质膨胀到一定低限度之后，再次经历某种压缩、加热
过程使之恢复到原来状态，以便再次重复膨胀。

3、在火力发电厂中，以水为工质，在水泵（进行绝热升压）→锅炉（进行定压加热成过热蒸汽）→汽轮机（进行绝热膨胀做功）→凝汽器（进行定温放热凝结成水），再回到水泵。

水在这样一些热机装置中，完成一系列状态变化过程，连续不断的循环，将一部分热能转换成机械功。

2．试分析在凝汽式火力发电厂中采用再热循环对电厂毛效率的影响。

答：电厂的毛效率ηcp=3600P el/(BQ ar,net)=ηbηpηthηmηg当采用再热循环时，ηth 即为该朗肯循环的热效率，再循环热效率计算如下：工质从锅炉中的吸热量q1=(h1-h2’)+(ha-hb)；向凝汽器的放热量q2=h2-h2’；若忽略水泵耗功，循环功即为汽轮机输出功，此功w0=(h1-h0)+(ha-h2)。

再热循环效率为w0/q1=[(h1-hb)+(ha-h2)]/[(h1-h2’)+(ha-hb)]。

显然，采用再热循环能显著提高朗肯循环的效率，进而提搞电厂毛效率。

3.什么是给水回热循环方式?为什么现代大型火力发电厂都要采用给水回热循环方式?
答：给水回热循环就是在基本朗肯循环基础上，从汽轮机的某些中间部位抽出一部分做过功的蒸汽，送入回热加热器中用来加热凝汽器来的凝结水，使锅炉的入口水温提高。

由于锅炉中水的预热起点温度提高，工质在锅炉内的平均吸热温度将提高，帮可使循环热效率提高。

1、随着抽汽级数增加，其热效率接近卡诺循环，从而提高热效率。

2、对汽机的生产、安装提出了更高要求，使得运行可靠性增加。

3、给水温度的提高可以减小省煤器的面积，使得运行安全性提高。

4.简要分析强化传热的途径及其特点。

答：1、强化传热途径有：增大传热系数K、增大传热温差、以及增大传热面积均可使传热量Q增大。

2、增大传热系数就是降低传热过程的总热阻，一般是从降低避面两侧的换热热阻入手，且当总传热系数a1和a2相差较大时，提高其中较小的a值更能得到使总热阻下降的明显效果。

3、增大传热温差，不是随意改变壁面两侧的流体温度，而是通过改变受热面得布置方式，尽量采用逆流布置或接近于逆流的混合流布置来达到使传热平均温差增大4、增大传热面积，采用小直径管束，或在壁面上加肋（即伸展体）使换热面积s大为增加，强化传热。

5．试分析为什么水电厂的电能成本低于火电厂的电能成本?
答：水电厂相对于火电厂而言有以下节约成本的方面1：没有燃烧消耗；2：厂用电少；3：机简人少，运行费用低需要，付的工资少；4：无污染，不需要除尘脱硫。