山东大学热力系统张冠敏 复习总结.docx

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山东大学热力系统张冠敏复习总结

第一章

1.热力系统概念：

热能的产生、输送、转换和利用这三个环节相互衔接构成的有机联系的系统。

构成：

热源（锅炉、太阳能、核能）管网及其附件（管道及附件，包括阀门、疏水器、支架、补偿器）用热设备（加热器、烘干器、蒸发器）或热能转换热备（汽轮机、燃气轮机）

2.两种能量利用分析方法的方法步骤，两者在依据、特点、作用方面的不同

（1）热平衡法

步骤：

选择对象，明确热力系；画出框图；热工测试；整理计算（技术指标）；分析结果，绘制图表。

依据：

热力学第一定律

特点：

不同质的能量的数量平衡。

作用：

反映外部能量损失。

通过热平衡，可计算各项技术指标（能耗、利用率、回收率等）；通过对热平衡各项损失的分析，可找出设备或装置用能中存在的问题，分析产生的原因，明确提高效率及增加回收利用率的途径。

（2）㶲分析或熵分析法

步骤：

依据：

热力学第一、二定律

特点：

同质能量的数量平衡。

采用㶲分析法能反映实际用能过程中能量贬值的特点。

作用：

能同时反映内部和外部㶲损失。

㶲（有效能）的概念：

在任何给定环境下，任何理论上能转变为有用功的那部分能量。

3.能深刻理解用两种方法对某热力系统进行能量分析，结果的不同及原因（热力发电厂）

（1）结果的不同

热平衡分析法：

凝汽器中能量损失最大，锅炉中的热量损失较小。

用平衡分析法：

锅炉的燃烧过程与传热过程用损失最大。

凝汽器的用损失很小。

（2）原因

凝汽器中乏汽的放热损失大，相比之下锅炉的散热损失较小。

锅炉中是大温度差的热交换，传热过程能量不损失但㶲损失很大。

相比之下，凝汽器中换热温差小，用损也小很多。

热力发电过程典型不可逆过程做功能力损失：

发电厂的热力循环可以概括为：

有温度差的热交换：

传热过程能量不损失但㶲损失

绝热节流：

存在沿程和局部节流损失。

阀门、弯头等局部损失；有摩擦的管内流动etc。

有压降

有摩擦阻力的膨胀或压缩：

蒸汽在汽轮机中不可逆绝热膨胀；水在水泵中被不可逆绝热压缩三种典型过程的组合。

循环的不可逆损失也可概括为以上三类。

4.总能系统概念：

充分合理地利用能量的数量和质量的能量供应系统。

意义：

对于一个系统来说，它要求具备多种功能或者说多种能级的能量。

通过优化总能系统，可以使能源释放出不同等级的能量以满足不同能级用户的需要。

总能系统优化就是使贮藏能所具有的用，得到最大限度的利用，在能量利用过程中做到能量分配，阶梯利用，使能源利用率提高。

第二章

1.火力发电厂的分类P21

系统构成：

（1）汽水系统，由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加热器及其管路组成；

（2）燃料、燃烧系统，包括：

输煤系统、制粉系统、烟风系统和除灰除尘系统；（3）其它辅助热力系统（4）电气系统2.火力发电厂生产过程的风烟、汽水、燃料流程：

P21

3.朗肯、回热、再热的热力系统简图、PV图、TS图及热力循环过程

（1）朗肯循环P23：

水在锅炉中等压加热、汽化和过热过程；蒸汽在汽轮机中等熵膨胀做功；排汽在凝汽器中定压凝结放热；给水在水泵中等熵压缩后进入锅炉。

（2）回热循环：

利用汽轮机抽汽对给水加热

（3）再热循环：

将汽轮机高压部分做过功的蒸汽从汽轮机某一中间级引出，送到锅炉的再器加热，提高温度后送回汽轮机继续做功

4.热力发电厂的主要经济指标意义及计算P32，PPT.P58（理解这个定义、物理意义、不会有复杂公式）

（1）汽轮发电机组的汽耗率d0：

机组每发1KW.h的电所消耗的蒸汽量

（2）汽轮发电机组的热耗率q：

机组每发1KW.h的电所消耗的热量

（3）发电厂总效率ŋPL：

电厂发出的电能与所消耗的燃料总能量之比

（4）发电煤耗率：

发电厂每发1KW.h的电所需的煤耗量标准煤耗率：

发电厂每发1KW.h的电所需的标准煤耗量

（5）厂用电率：

厂用电占总发电量的百分率（6）供电标准煤耗率：

扣除厂用电的标准煤耗率

5.提高火力发电厂热经济性的措施P34，PPT.P35

提高发电厂热经济性的途径主要有：

合理选择蒸汽初参数、合理选择蒸汽终参数、采用蒸汽中间再热技术、采用回热循环、热电联产，减少各项热损失和做功能力损失等。

（1）合理选择蒸汽的初参数

1）初参数对循环热效率的影响

2）蒸汽初参数对汽轮机相对内效率的影响

一般情况下提高初始参数会使汽轮机的相对内效率数值降低3）蒸汽初参数对实际循环的影响对大容量汽轮机，当蒸汽初参数提高时，循环热效率的提高超过了汽轮机相对内效率的降低。

对小容量机组，情况恰恰相反。

4）提高蒸汽初参数的技术限度及合理参数选择应考虑技术经济效益。

主要要考虑以下四方面问题：

材料、投资、制造、运行（安全）

（2）合理选择蒸汽终参数

降低蒸汽终参数，其平均放热温度明显下降，可使循环热效率显著提高

终压降低也有不利影响，如湿汽损失、余速损失增大

在极限背压以上，降低Pc对热经济性有利

（3）采用给水回热加热系统：

提高给水温度，减小换热温差；减小冷源损失；提高回热循环吸热过程的平均温度

（4）采用再热循环技术：

提高平均吸热温度、降低蒸汽湿度

（5）热电联产：

降低冷源损失

总结：

（1）根据热力学第一对定律（热量法）可知：

提高发电厂热经济性的途径是减少冷源损失。

（2）根据热力学第二对定律（做功能力损失法）可知：

提高发电厂热经济性的途径是减少锅炉传热温差，提高锅炉给水温度，从而降低温差传热而产生的不可逆传热损失。

（3）方法：

采用回热、再热、热电联产等方法。

6.了解实现回热与再热的技术措施及设备（回热、再热的定义，怎么实现）

回热：

从汽轮机中间抽出已作过部分功的少量蒸汽，对锅炉给水加热。

设备：

P37，PPT.P18

给水回热加热器（混合式、表面式；高加、低加）；回热系统的连接方式

再热：

新蒸汽在汽轮机中膨胀到某一中间压力以后全部抽出汽轮机，导入锅炉中的再热器，在定压下吸收烟气放出的热量（也可用其他热源和设备加热），以增加干度或使之成为过热蒸汽，然后再导入汽轮机的后半部（或者另—个压力较低的汽轮机）继续膨胀到终压。

设备：

再热器

7.除氧的原理及实现方法

化学除氧。

原理：

利用一些易和氧发生化学反应的药剂（如亚硫酸钠和联胺），使之和水中溶解氧化合成另一种物质来除去氧物理除氧，最广泛的是热除氧法。

原理：

热除氧原理建立在亨利定律和道尔顿定律基础上。

亨利定律：

当溶于水中的气体与自水中溢出的气体处于动态平衡时，单位体积水中溶解的气体量和水面上该气体的分压成正比关系；道尔顿定律：

混合气体全压力等于各组成气体的分压力之和。

对给水而言，水面上混合气体全压P则应等于水中溶解的各种气体的分压力和水蒸气分压力之和。

当把水加热至饱和温度时，水蒸气的分压力几乎等于水面上的全压力，（由道尔顿）其他气体分压力变趋于零，（由亨利：

溶解量为0）从而创造了将水中溶解气体全部取出的条件。

8.原则性热力系统：

P61

定义：

P61

用途：

表明了工质的能量转换与热量利用的基本过程，反映了发电厂热功能量转换过程的技术完善程度和热经济性。

原则性热力系统决定系统组成、发电厂的热经济性。

拟定合理的原则性热力系统，是电厂设计和电厂节能工作的重要环节。

全面性热力系统：

P61、P62

定义：

P61

用途：

（1）电厂设计时：

以其为依据布置发电厂管道系统与主厂房、编制设备汇总表。

（2）通过它，可了解全厂热力设备的配置情况，各种运行工况下的切换方式。

（3）全面性热力系统会影响电厂建设的成本、施工，电厂运行时的可靠性、灵活性、经济性，设备检修时的各种切换方式和备用设备投入的可能性。

9.了解新型动力循环的热力系统PPT.P100.第二章

其他新型动力循环—燃煤联合循环高效、洁净的燃煤技术1、整体煤气化联合循环（IGCC）2、流化床燃煤联合循环（FBC－CC）3、外燃式燃煤联合循环（EFCC）4、直接燃煤（或水煤浆）联合循环（DFCC）5、整体煤气化燃料电池联合循环（IGFC—CC）6、磁流体发电联合循环（MHD－CC）

第三章

1.燃气动力系统与蒸汽动力系统的不同及各自特点

火电厂蒸汽动力系统：

燃烧热量-烟气-水（蒸汽）-做功特点：

（1）需要大量换热面积，锅炉体积庞大；

（2）介质需费用；（3）系统复杂（烟气需要和工质热交换）

（4）燃料状态要求低。

燃气动力系统：

燃烧热量-烟气-膨胀做功（烟气直接膨胀做功，将热能转化为机械能）

特点：

（1）不需换热面积；

（2）介质免费；（3）系统简单，体积小；（4）涡轮机叶片须承受高温（1200°C以上）（5）目前只能烧油、气。

2.燃气轮机的工作原理、构成部件、热力过程

（1）工作原理：

燃料在燃烧室中点火燃烧，产生高温烟气。

高温高压的燃气进入燃气轮机，直接膨胀做功，将热能转化为机械能。

（2）构成部件：

（3+5）

主要部件：

压气机、燃烧室、燃气轮机；附属系统：

燃料系统、润滑油系统、冷却系统、起动系统、调节和保护系统

（3）热力过程：

（理想简单循环：

布雷顿循环）

1→2压缩机中的等熵压缩过程；2→3燃烧室中的定压吸热过程；3→4燃气轮机中的等熵膨胀过程；4→1废气排入大气的定压放热过程

3.布雷顿循环P-V、T-S图

4.燃气、蒸汽联合循环P-V、T-S图，类型

蒸汽动力循环的主要缺点：

燃烧温度与蒸汽温度间温差过大，造成巨大作功能力损失；燃气动力循环的主要缺点：

排气温度过高燃气—蒸汽联合循环：

将上述二者结合，利用燃烧产生的高温烟气推动燃气轮机直接作功，作完功后的燃气再作为锅炉热源，用以加热水产生蒸汽，再由蒸汽推动汽轮机对外做功。

燃气4-1的定压放热在锅炉内完成，给水6-8的定压吸热

类型：

PPT.P100

余热利用型增压锅炉型沸腾炉/燃气—蒸汽联合循环煤气化/燃气—蒸汽联合循环

5.核电站与火力发电站主要区别

蒸汽的产生方法不同。

核电站利用原子核裂变释放的核能加热水，产生蒸汽进而发电。

火电站利用煤的燃烧将化学能转化为热能来产生蒸汽。

一回路二回路的问题。

其他见核电P255

6.核反应堆分类P77

轻水堆：

压水堆、沸水堆

重水堆：

压力管式、压力壳式

高温气冷堆

快中子增值堆

第四章

1.热电联产有哪几种机组类型，有哪几种供热方式

（1）背压式：

纯背压式（B）、抽汽背压式（CB）

优点：

无冷源损失；缺点：

以热定电

抽汽式：

单抽（C）、双抽（CC）

优点：

可在一定范围内调整热负荷与电负荷；缺点：

有冷源损失

（2）供热方式：

直接供汽、间接供汽？

背压式、抽汽式、低温循环水直供、热泵（老师说）

2.热电联产为什么节能

联产效果：

进行热电联产，实现能量的有效梯级利用，大量减少电厂的冷源损失；（将电厂中为了实现热转化为功所必须放出的热量的部分或全部用来供给热用户的需要，把部分放给冷却水的热量加以利用，可以大大提高燃料的利用率。

）

集中效果：

用高效率的大型电站锅炉代替分散的、低效率的小锅炉进行集中供热，以减少锅炉的热损失。

3.热电联产的主要经济性指标及总热耗量的分配方法PPT.P11

（1）热电联产效益归电法：

热量法

（2）热电联产效益归热法：

实际焓降法（3）热电联产效益折中分配法：

做功能力法（净效益法）

4.热化系数的定义及重要性P97PPT.P41

定义：

热电厂供热机组最大抽汽供热量与热电厂最大热负荷之比，表示在最大热负荷时，热化供热（热电联产供热）所占的比例。

作用：

（1）已建成投运的热电厂，反映热经济性

已建成投运的热电厂：

提高αtp，供热机组热化发电量Wh愈大，热化发电比X愈大，节省燃料量愈多，经济性愈好

（2）新建热电厂，反映热网中热容量的分配

新建热电厂：

αtp的选择与供热机组、供热系统、代替凝汽式机组的热经济性及其投资有关，应选择恰当的热化系数αtp（PPT.P42）

1）供热机组供热气流：

是先做过功，再用余热供热的气流，即Dht。

热经济性高

2）供热机组凝汽气流：

供电经济性不好。

用它发电越多，这部分耗煤越多。

3）凝汽机组：

供电经济性好，比

（2）好

4）分产设备：

供热经济性差。

分产设备供应同样热负荷比供热机组要多耗燃料。

5）热化系数的最佳值大小选择：

P97

5.热负荷的类型及确定方法P98

两种分类方法

（1）季节性热负荷：

用热量主要与气候条件有关。

采暖、通风、空调特点：

取决于室外温度，年变化大，日变化小

非季节性热负荷：

用热量与室外气温无关。

热水供应、生产工艺用热特点：

年变化小，日变化大

（2）民用热负荷：

居民住宅和公共建筑的采暖、通风和生活热水供应

生产工艺热负荷：

生产工艺、厂房的采暖、通风和厂区的生活热水供应

确定方法主要有详细计算和概算两种。

P98；PPT82（明白物理量的取值和意义）

6.热负荷图的类型及绘制方法，利用热负荷图计算热负荷P102；PPT89

热负荷图：

反映热负荷随室外温度或时间的变化

7.供热系统的热源、热媒类型及选择原则PPT.P65

热源类型：

P104

以热电联合能量生产（热电厂供热系统）为基础的集中供热系统区域性大型锅炉房供热系统；利用工业余热的集中供热系统；利用新能源，如地热。

太阳能等的城市集中供热系统。

热媒类型：

热水和蒸汽选择原则：

P105

（1）热电厂供热系统

高压抽气或排汽满足生产工艺热负荷，采用蒸汽为热媒。

低压抽汽或排汽满足低位热能的热负荷（供暖、通风、热水供应等），并采用高温水作为热媒。

（2）区域性锅炉房对仅有采暖通风热负荷的情况下，尽量采用热水为热媒对多种热负荷：

以蒸汽为热媒来满足生产工艺的需要。

对供暖和通风负荷：

工厂区可采用蒸汽，也可采用热水；住宅和公共建筑采用热水供暖系统。

（3）热媒参数的确定方法：

热电厂：

尽量降低抽汽参数；锅炉房：

尽量选用高参数（管径小，循环水量小，用户设备小）。

8.热水管网与蒸汽管网与用户的连接方式有哪些PPT.P77

（1）热水供热管网P122

（2）蒸汽管网P109

9.热水供热系统的热水制备方式

热水锅炉、汽水换热器、低温循环水加热

10.蒸汽供热、热水供热系统各有哪些部件及设备组成P112、P115；PPT67、68

主要了解区别：

蒸汽供热系统不需循环泵、补水泵直接到达用户。

热水就需要循环泵、补水泵。

11.管网水力计算的主要任务

（1）按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径；

（2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；（3）按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的热媒流量。

12.比摩阻、沿程阻力损失、局部阻力损失的概念

R–比摩阻，每米管长的沿程损失，Pa／m

13.热网水力计算的方法与步骤PPT.P32例题；P137

（1）确定热水管网中各个管段的计算流量

（2）确定热水管网的主干线及其沿程比摩阻（3）根据热水管网主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻数值，利用水力计算表，确定主干线各管段的管径和相应的实际比摩阻。

（4）根据选用的管径和管段中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力的当量长度的总和以及管段的折算长度。

（5）根据管段的折算长度以及查到的比摩阻，利用式

计算主干线各管段的总压降。

可反复试算。

（6）计算各分支干线或支线

14.枝状管网和环状管网的特点

热网供水从热源沿主干线，分支干线，用户支线送到各热用户的引入口处，网路回水从各用户沿相同线路返回热源。

枝状管网布置简单，供热管道的直径，随距热源越远而逐渐减小；且金属耗量小，基建投资小，运行管理简单。

枝状管网不具后备供热的性能。

当供热管网某处发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热。

环状管网供热能力具有一定后备性。

当某一处产生故障时，介质通过环路仍可到达故障点附近供热。

与枝状管网比较，金属耗量增加很多，建设投资增大，运行管理复杂。

15．水压图的绘制方法及步骤P155；PPT.P18

16.热水网路压力状况的基本技术要求，能结合水压图分析P155、158；PPT19

静水压线、回水管动压线、供水管动压线的基本要求

17.集中供热热力调节方法各自优缺点（从改变热媒温度和流量角度分析）P175；PPT83

（1）质调节

（2）量调节（3）分阶段改变流量的质调节（4）间歇调节（非考试要求）

（5）质量-流量调节----同时改变网路供水温度和流量 

18.水力失调的概念、水力调节的概念

热水供热系统中，各热用户的实际流量与要求流量之间的不一致性称为该热用户的水力失调。

满足每个用户要求的流量，使管网达到水力平衡。

水力平衡是指能满足所有用户流量需求时管网的稳定压力状态，如果有用户不能达到设计流量就是水力不平衡。

第五章

1.总能系统的概念及模型

总能系统概念见第一章。

总能系统模型：

燃料在前置系统中首先被用于发电或提供机械能，再排出热能（工艺用蒸汽或工艺用热）供给能量用户（生产装置），生产装置排出的余热能（或压力能）又可通过后置系统回收机械能或发电。

2.蒸汽蓄热的热力过程

蒸汽蓄热器是连接在供热系统中的一个贮水容器。

它以水为载热介质。

充热过程：

供热系统热负荷↓，供汽干管汽压↑，多余蒸汽进入蓄热器，蓄热器内水温和压力↑，蒸汽形成高压饱和水。

放热过程：

供热系统热负荷↑，供汽干管汽压↓，蓄热器内压力高于干管压力，饱和水→过热水，沸腾产生蒸汽，补充供热干管蒸汽供应。

一个周期内，充热量=放热量

3.多效蒸发的原理

蒸发操作的热源，一般为饱和水蒸气，称为加热蒸汽或一次蒸汽。

从溶液中汽化出来的水蒸气，称为二次蒸汽。

产生的二次蒸汽被引至另一蒸发器作为加热蒸汽使用，此种串联两台以上蒸发器的操作。

第一级的蒸汽作为第二级的热源。

4.热泵的工作原理及与空调的区别，制冷系数、制热系数的定义及区别PPT.P18

热泵是把处于低温区的热能输送至高温区的机械。

热泵与制冷异同点：

相同点：

原理相同，从低温热源吸收热量并向高温热源排放，在此过程中消耗一定的有用能。

不同点

（1）用途不同，制冷机利用吸取热量而使对象变冷，达到制冷的目的；而热泵则利用排放热量向对象供热。

（2）工作温度不同

6.低温余热回收的技术手段PPT.P36

回收低品位的余热采用低沸点有机工质作为动力循环介质更为合理：

氟利昂汽轮机发电装置

热泵、卡琳娜循环、高效换热器

将一个生产过程中需要加热和冷却的物料或介质所采用的换热器进行合理组合，将这些物流间的加热和冷却有机的匹配，

简答，大概2、3个计算

水压图要弄明白！