能源工程.docx

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能源工程

1,8,9,30->找不到

1。

能量（源）利用的基本目的是什么？

，举例说明

2。

新能源和可再生能源怎么区分，利用方式如何？

P1,2,4

3。

8.说明饱和水、饱和蒸汽和过热蒸汽的性质？

　　水由液态转化为气态的过程称为汽化。

汽化通过蒸发与沸腾两种方法进行。

蒸发是水在自由表面上缓慢的汽化，在任何温度下都在持续进行。

沸腾是水在表面和内部同时进行剧烈的汽化，只有当温度达到沸点时才会发生。

　　在一定压力下，对水不断加热，水温相应上升，最后达到饱和温度（简称沸点）。

这种具有饱和温度的水称为饱和水。

饱和温度与压力有关，随着压力的升高，饱和温度也相应升高，也就是一定的压力对应一定的饱和温度，如表压力0．4MPa时对应的饱和温度为151℃，绝对压力为1．10MPa时对应的饱和温度为184℃。

　　在压力不变的情况下，对饱和水继续加热，饱和温度保持不变，但饱和水陆续汽化为水蒸气，这种具有饱和温度的水蒸气称为饱和蒸汽。

在压力不变的情况下，对饱和蒸汽继续加热，蒸汽的温度将相应提高，这种温度超过饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽。

4。

什么是绝对压力、表压力和真空度？

绝对压力是以绝对零点压力为起点计算的压强，单位Pa，它的计量数值应该是绝对>0表压强，简称表压，是指以当时当地大气压为起点计算的压强。

真空度，当被测量的系统的绝对压强小于当时当地的大气压强时，所测量的空间为真空。

所测量的空间的压强叫真空度，他的计量数值应该是0~1的一个小数，单位Pa（帕斯卡）。

真空度和绝对压力都是绝对单位，而表压是相对单位。

5。

什么是蒸汽轮机采用的“朗肯循环”？

 蒸汽动力装置包括四部分主要设备：

锅炉、蒸汽轮机、冷凝器及水泵。

水在锅炉中预热、汽化并在过热器中变成过热蒸汽，过程中压力近似为定值，过热蒸汽（即所谓的新蒸汽）通过保温管道输入蒸汽轮机膨胀作功因为大量水蒸汽很快流过蒸汽轮机，平均每千克蒸汽散失到外界的热量相对来说很少，因此可以认为过程是绝热的。

从蒸汽轮机排出的水蒸汽（称乏汽），一般是干度为

的湿饱和蒸汽，进入冷凝器在接近定压的条件下向冷却水放出热量，凝结为水。

凝结水经过水泵，提高压力后再进入锅炉。

水在水泵中被压缩时向外散失的热量极少，完全可以认为过程是绝热的。

经过上述四个过程后，工质回到了原状态，便完成一个循环。

这样一个由两个定压过程和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环，称为朗肯循环，是复杂蒸汽循环的基础。

6。

.什么是“热量”和“冷量”？

热量书上,14页.而冷量其实也是热量,它是系统在低于环境温度的温度下通过边界所传递的热量

7。

说明什么叫“正向循环”和“逆向循环”？

书上也有，14页

热力循环可分为正向循环和逆向循环.

　二、正向循环及其热效率

　　1．正向循环定义

　　将热能转换为机械能的循环，又称为热机循环（或动力循环）。

如蒸汽动力装置循环、内燃机及燃气轮机装置循环等。

　　2．循环热效率：

　　循环热效率是评价热机循环中热能转换为机械能的有效程度的经济性指标

循环热效率的值越大，热机循环的工作越有效，但其值不可能达到100%。

三、逆向循环及其工作系数

　　1．逆向循环定义

　　消耗机械能将热量从低温物体传递到高温物体的循环。

按循环的目的不同，又可分为制冷循环和供热循环（即热泵循环）。

而逆向循环的工作系数（即制冷系数与供热系数）是评价制冷循环和热泵循环工作的有效程度的经济性指标.其定义式分别为

　　制冷系数：

（ε可能大于1，等于1，小于1）

　　供热系数：

（ε′总是大于1）

8。

能源使用过程需要考虑哪些最基本的问题？

9。

你觉得未来的新能源将来自哪里，有何特征？

  为减缓全球变暖，人们需要一种不与农业争地争水的全新燃料源。

近日在上海召开的“2008水产科技论坛”上，科学家介绍了一种来自海洋的新型生物燃料。

    人类必须开发石油的替代品，这已成为共识。

粮食可以制造生物燃料，但全世界在2007年使用玉米仅生产了75亿加仑酒精，且饲料、玉米的价格已飚升为过去的2倍。

从长远来看，酒精生产并不能减少温室气体的大量排放。

为减缓全球变暖，人们需要一种全新的燃料源，不与农业争地争水，不需要耕作准备，也不使用有害化学制品。

于是，更多科学家把目光投向了海洋，水生微藻养殖正是这样一种燃料源。

    今年9月底在上海召开的“2008水产科技论坛”上，中国水产养殖工程学会首任主席、美国国家工程院院士王兆凯向大家介绍了来自海洋的一种新型生物燃料——硅藻。

    成本是最重要因素

    据王兆凯介绍，在替代石油的候选燃料源中，微藻处于领导地位，特别是硅藻。

世界上有近10万种硅藻。

硅藻含有多种脂质，含有固醇、蜡、酰基脂质等化合物，一些硅藻的脂质含量高达70%%—85%%。

通过改变生长条件，能提高不同种硅藻的脂质含量。

全球石油俱乐部评估，1公顷微藻1年能生产96000升生物柴油，而1公顷油椰子只能生产5950升，1公顷大豆只能生产446升。

    美国早在1978年就开始了一项名为“水生种类计划”的研究，证实用微藻制造生物柴油，是现在石油、柴油燃料的2倍多。

日本这方面的研究集中在封闭系统上，非常昂贵，比如应用光纤视觉光发射机。

他们获得了高生产率，但仍然不能满足可接受的操作成本要求。

    “目前最需要什么技术？

”王兆凯说，“是运行经济、能保持特定微藻优势的、开放的生产系统。

我们目前采用海洋硅藻——角毛藻作为研发模型。

当然其他品种的硅藻和其他种的微藻也可以考虑。

从硅藻培养、分离到提取油脂和脂肪酸，整个过程都要符合经济性。

现在的生产系统，是一种基于开放型微藻培养系统的生物燃料生产系统，不仅能同时捕获二氧化碳，在成本上也具有竞争力。

”

    传统上，水产养殖专家在封闭系统中培养微藻，这样可以防止开放系统中不可避免的污染，但是管理困难，成本和能耗都很高。

    “我们从20世纪90年代末开始，已经建立了一个小型的商业系统并且成功运行，在开放系统中培养海洋硅藻——角毛藻，2004年申请了专利。

”王兆凯说，目前现有的开放系统仍处于中试规模，并局限于几种海洋硅藻，还需要做很多工作，将该系统延伸到淡水微藻品种，并且提高生产效率。

    燃料制取需要关键技术

    “微藻的收获、提高光生物反应效率、油脂的提取、用硅藻油脂生产燃料是其中的关键技术。

”王兆凯说。

首先，将微藻从它们的生长介质中分离出来需要强烈的能量。

常规分离方法，如离心分离、过滤或絮凝，操作困难并且需要在分离过程中添加化学品。

比如角毛藻，它表面有一种活化物质，使我们可以用一种泡沫分离方法来集中微藻。

应用泡沫分离方法，能够从角毛藻养殖介质中分离90%%的角毛藻，而后，角毛藻再生。

    提高光生物反应效率，需要设计一个生产系统，使反应器中藻细胞浓度总是保持最优。

由于硅藻体有一个硅酸盐细胞壁，防护能力特别强，给油脂提取带来了难度，常规方法如机械、化学或酶处理，都不是很有效。

高温分解技术需要输入大量的能量，这会降低成本效率。

现有一种HPQR替代方法，将硅藻从高压区快速转变为低压，能使细胞破裂，在分离脂肪酸的过程中不需要进行过滤。

对HPQR以及其他油脂提取方法的研究，将进一步推进微藻生物柴油向商业化迈进。

将硅藻油脂转变为生物柴油，要了解微藻的各种构成和油脂含量，开发合适的燃料生产方法，使产量最大化。

同时，还必须掌握检验原料中油脂含量的可靠方法。

    海洋微藻生产优势明显

    王兆凯还告诉记者，最近一份研究报告指出，用微藻来生产生物柴油已经比矿物油具有价格竞争力。

10—20年后，当容易开采的石油接近耗尽，全球变暖加剧，微藻生物柴油相对昂贵的石油替代品，如页岩油和沥青砂油，将具有更大的价格竞争力。

而且，人们可以从微藻中提取出更多的生物制品和副产品，进一步提高微藻培养的经济性。

潜在的生物制品包括特效有机物，如食品级β胡萝卜素、医药品、色素以及多种通用的化合物，如多聚糖、碳水化合物、表面活化剂和生物气体等发酵产品，还有高价值的油脂，可用于动物饲料。

    除此之外，微藻还可用于处理农业或市政废水、提取其中废弃营养获得的潜在价值、减少温室气体排放的价值等。

一家美国公司的研究报告指出，通过培养微藻，能减排柴油发电机废气中高达92%%的CO2，并能减少氧化氮的排放。

    产量高、需水少、肥料效率高，微藻的潜在产量超过陆地农作物产量的30倍，海洋微藻的生产优势，加上燃料制取技术的不断进步，广阔的海洋正在成为我们新能源的希望

10。

什么叫第一类永动机和第二类永动机？

某物循环一周回复到初始状态,不吸热而向外放热或作功,这叫“第一类永动机”。

从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响,这种热机称为第二类永动机。

11。

什么是“热力循环”和“热力过程”？

一、热力循环

工质从某一初态出发，经过一系列的中间状态变化，又回复到原来状态的全部过程称为热力循环。

（即封闭的热力过程）

二、热力过程

若热力系所处的条件发生变化，譬如说外界条件发生变化，而使热力系与环境之间产生不平衡势（例如出现温差压差等），则在此不平衡势推动下将发生能量传递、能量转换和热力系状态的变化。

热力系状态连续变化的过程叫做热力学过程，简称热力过程。

12。

中央空调系统的“蒸发器”起何作用？

蒸发器是一种热交换器，蒸发器的作用是使低压、低温制冷剂液体在沸腾过程中吸收被冷却介质（空气、水、盐水或其他载冷剂）的热量，从而达到制冷的目的。

根据被冷却介质的种类，蒸发器可分为两大类：

1、冷却液体（水或盐水）的蒸发器，有直立管式蒸发器、双头螺旋管式蒸发器和卧式壳管式蒸发器等；2、冷却空气的蒸发器，一般称为蒸发排管。

13。

中央空调系统的“冷凝器”起何作用？

冷凝器作用是指把主机中的热量传送到冷却水中．

14。

说明燃气和蒸汽联合循环的运行方式（要有示意图）

SUJI15题P43/CHINAPRINT15题

15。

燃气轮机和蒸汽轮机发电的工质有何区别？

燃气轮机的原理：

燃料在燃烧室里燃烧膨胀，推动气轮机旋转做功。

蒸汽轮机的原理：

燃料燃烧加热锅炉里的水，水在锅炉里被加热汽化，推动汽轮机旋转做功。

他们的区别是内燃与外燃的区别。

锅炉和燃烧室是产生做功气体的地方，燃气轮机燃料就在里面燃烧，而蒸汽轮机燃料在锅炉外燃烧。

在活塞式发动机里也有内燃与外燃式的区别：

使用汽油、柴油的内燃机和使用煤炭烧锅炉的蒸汽机。

从以上两大类发动机可以看出，使用煤炭的发动机就只能是外燃式的，内燃式的发动机必须使用液态的油燃料（还可以使用天然气等气态燃料）。

16。

燃气轮机发电过程为什么要用到空气压缩机？

P22

17。

压缩式制冷和吸收式制冷有什么根本区别？

压缩式制冷是利用压缩机内部阀板组进行压缩做功和吸排气从而达到制冷的目的。

吸收式制冷是利用溶液进行吸热和放热循环而达达到制冷的目的。

18。

国家为什么要大力推进能源利用结构的改革？

P79

19。

国家为什么要计划实行峰谷差电价？

一、峰谷差电价制定的原则：

结合国家电结构和电力资源特点，通过确定峰谷时段和各时段电价比价关系，建立较为适宜的利益驱动机制，充分调动发供电企业和电力用户参与电网调峰的积极性。

在满足调荷、调峰要求的前提下，保持电价总水平基本稳定。

　　二、峰谷差电价实施的步骤是：

在中国，自2003年7月抄见电量起，大工业用电（电气化铁路用电暂不执行）实行峰谷差电价。

用电容量100千伏安及以上的非普工业用电，要按照国家发展发改委的要求，积极实行峰谷差电价。

趸售单位条件具备的，可参照本意见执行，可先在用电量较多、有地方电厂的县实行峰谷差电价。

　　三、峰谷差电价，主要是基于国家火电多，技术调峰能力弱，造成电网高峰电力不足，低谷电力未能充分利用，峰谷差过大，负荷率低的实际问题而采取的有效措施。

峰谷差电价的实施，对缓和国家高峰用电紧张，保障社会均衡用电，具有重要的实际意义。

因此，各级计委、物价部门要充分认识到实施峰谷电价的必要性，积极宣传、推行这一工作。

要认真收集电厂和用户对峰谷电价的反应，并及时向省计委反馈。

各级电力部门对电厂和用户在实施中遇到的突出问题和困难，要认真帮助解决。

20。

可逆循环对热力过程和热力设备的意义如何？

可逆循环可以看作是热力过程的极限。

所以热力过程可以通过它来计算极限值。

而对于热力设备而言就可以知道这个设备的能量转化的效率。

（还需要从书上寻找）

21。

什么是热力循环的“可逆”和“不可逆”过程？

热力学系统在状态变化时经历的一种理想过程。

热力学系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即使系统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。

反之，如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。

22。

什么是能量传递和转换过程中的“贬值”？

首先，从数量上讲，虽然能量是守恒的，但在传递或转化的过程中不可避免的会有一部分变成你不需要的形式。

比如：

你在用电风扇时，电能在转化成扇叶的动能的同时，总会有一部分变成内能损失掉。

其次，从质量上讲，能量在传递或转化过程中，他的可利用品质降低了。

就是说，从很容易利用或很方便利用的能量变成了不容易或不方便利用的能量了。

比如一块干净的毛巾用旧了以后，他的可利用品质就下降了，只能当抹布了。

能量也是这样的。

实际上，所有的能量转化到最后，最终都会变成内能散失到周围环境中，而无法再加以利用了。

这就是能量的耗散，他反映了热力学第二定律所说的与热现象有关的宏观过程都具有方向性。

23。

写出“O平衡”和O效率”的数学表达式？

P5859

24。

什么是孤立系统的”熵增”原理？

孤立系统熵增原理

在孤立系统内，一切实际过程（即不可逆过程）都朝着使系统熵增大的方向进行，在极限情况（可逆过程）下，系统的熵保持不变。

即：

应用：

设某热机通过工质进行一个循环，从热源吸热Q1，向冷源放热Q2，对外作功W，把热源、冷源、工质、热机划为一个孤立系统，则：

热源的熵变：

（热源放出热量给工质，熵减少）

工质的熵变：

（经过一个循环，工质的熵不变）

冷源的熵变：

（冷源吸收热量，熵增大）

进行一个循环后：

可逆时：

不可逆时：

25。

说明太阳能光伏利用的原理和发展前景？

原理：

太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。

能产生光伏效应的材料有许多种，如：

单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。

它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。

P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。

　当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。

这个过程的的实质是：

光子能量转换成电能的过程。

发展前景：

中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。

太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。

中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。

太阳电池及组件产量逐年稳步增加。

经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。

在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。

因美国次贷问题而引发的金融危机，从华尔街迅速向全球蔓延，致使部分金融机构轰然倒塌，证券市场持续低迷，石油价格大幅下滑。

中国光伏发电产业近年发展迅速，成为政府重视、股市活跃、风投青睐、各行各业蜂涌相聚的世界太阳谷。

由于设备、原料和市场三头在外，它对美国、欧洲和日本等国际市场存在很大依存度。

随着这场金融危机特别是国际油价的大幅下挫，对中国光伏发电业的投资资金、出口订单等方面产生重大影响，但金融危机对光伏产业的巨大影响一定会在未来的某个时间得到消化。

长远来看，世界光伏市场的政策推动力依然存在，光伏产业的市场成长依然强劲。

26。

中央空调和分体式空调有什么根本区别?

简单的说分体式空调是利用压缩机将氟利昂压缩使之压力变高利用其由高压向低压的衰减来降温，而中央空调是利用制冷剂把水降温，形成冷冻水然后通过水泵打到管道中，再利用鼓风机将冷气吹出，分体空调一般使用在建筑面积较小的地方如家庭用。

中央空调由于制冷面积可以做的很大所以一般用在工业，或大型商场。

27。

什么是热力过程的“熵流”和“熵产”？

熵流和熵产1.热力学第二定律的数学表达式2.熵流和熵产…热力学第二定律的数学表达式

热力学第二定律的数学表达式    

   考察定量工质经不可逆过程1-a-2后的熵变与过程中的换热量的关系,如图5-7。

因熵是状态参数，所以系统经不可逆过程1-a-2的熵变与经可逆过程1-b-2的熵变相同。

令系统经1-a-2-b-1完成循环。

据克劳修斯积分，有

即

或

    因2b1是可逆过程，所以热源温度

等于工质温度T，于是据式（5-5），有

     图5-7熵方程导出模型

即

上式表明不可逆过程的熵变大于系统换热量与换热时热源温度比之和。

结合可逆过程时

可得

（可逆过程用等号；不可逆过程用不等号）

（5-8）

这也是热力学第二定律的表达式，可用于判断过程是否可能进行及可逆与否。

表明系统在过程中的熵变绝不可能小于

，只能大于

，极限状况（全部过程都可逆）时等于

。

这两个表达式实质上是相同的，它们分别是应用于循环和过程的两种形式。

熵流和熵产

    用

表示系统换热量与换热时热源的温度比之和

，可把式（5-8）改写为

（5-9）

其微量形式为

（5-9'）

式中，

=

称为热熵流，简称熵流，是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“贡献”，即由于热量流进、流出系统引起的系统熵变部分。

系统吸热为正，系统放热为负。

称为熵产，它是过程不可逆性对熵变的“贡献”。

熵产是非负的：

过程可逆，熵产为零；过程不可逆，熵产大于零。

任何不可逆因素都产生熵产，不可逆程度越大熵产越大。

因此，熵产是系统过程不可逆性的一种度量。

28。

什么是蒸汽压缩制冷的“过热循环”？

SUJI19题/CHINA19题（P46）

29。

什么是蒸汽压缩制冷的“过冷循环”？

SUJI14题/P46

30。

什么是外燃机发电的运行方式?