能源与动力装置基础复习题.docx

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能源与动力装置基础复习题

试卷一闭卷部分

一、填空题（10分）

　　1、回转式压缩机有　　滑片式压缩机　　滚动转子式压缩机　　、涡旋式压缩机　　　　螺杆式压缩机　四种结构形式。

（2分）

　　2、热质交换设备按其传热传质机理不同可分为表面式换热器、混合式换热器、蓄热式换热器三种结构形式。

（2分）

　　3、采用半分开式、球形油膜、复合式三种燃烧室的柴油机，其起动性能由好到差的顺序排列应为半分开式、复合式、球形油膜（2分）

　　4、根据汽油喷射的部位，汽油机燃油喷射方式有进气管喷射、进气道喷射、气缸内直喷

　　　　　三种。

（2分）

　　5、列举出四种间壁式换热器5、管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器

二、简答题（40分）

　　1、列出你在实习基地所见到的任意两种压缩机、任意两种换热器和任意两种制冷系统。

（6分）

　　答：

活塞压缩机、滚动转子压缩机、涡旋压缩机、螺杆压缩机之任意两种。

　　　　管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器之任意两种

　　　　窗式空调系统、冰箱制冷系统、风冷热泵之任意两种

　　2、当一台正在运行的风机，通过变速装置使其转速增加，在其它条件不变的情况下，其全压、流量、功率将如何变化？

试用图形表示并解释。

（5分）

　　答：

全压、功率增加，流量不变。

　　3、写出叶轮机械欧拉方程的数学表达式，解释其物理意义。

（至少说出两点作用）（5分）

　　　1、方程表示单位质量流体与叶轮的功能转换关系，表示功能转换的总效果。

　　　2、只与叶片进、出口参数有关，使用方便。

　　　3、理论能量头与u、cu有关。

　　　4、工作机与原动机。

　　　5、不同型式叶轮的应用

　　4、请画出汽轮机单个级的热力过程曲线，并在图中注明有关符号（包括各个焓降及各项损失）。

（6分）

级的热力过程曲线

　　5、往复活塞机械有哪三个主要运动部件？

它们各有何作用？

（4分）

　　答：

往复活塞机械主要有曲轴、连杆和活塞这三个主要运动部件。

　　　　活塞的作用是与气缸盖和气缸等组成内燃机的燃烧室或压缩机的压缩腔。

　　　　连杆的作用是把活塞和曲轴相连，使活塞的往复运动与曲轴的旋转运动相互转换。

　　　　曲轴的作用是通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。

　　6、什么是制冷系数？

什么是热力完善度？

他们各有何作用？

（4分）

　　答：

制冷系数是制冷机制冷量与输入功率之比，表征了制冷机在给定工况下的技术经济性。

　　　　热力完善度是指制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比，它表示了制冷循环与理想循环的接近程度，可以作为不同工作温度下制冷循环经济性的衡量指标。

　　7、请解释火电厂的蒸汽动力循环——回热循环，并说明回热循环的意义。

（5分）

　　答：

给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器中加热锅炉给水，与之相应的热力循环叫回热循环。

（1）回热抽汽可使汽轮机进汽量增加，而排汽量减少。

二者对提高机组效率、改善末级的设计（强度）都是有好处的；

（2）由于热效率的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热面，节约部分金属材料；

　　（3）由于凝汽量的减少，可以减少凝汽器的换热面，节约大量的铜材。

　　8、请写出汽轮机发电s机的输出功率Pel与汽轮机的进汽量D0（或与锅炉的燃料消耗量B）之间的关系式。

（5分）

　　答：

试卷一开卷部分

　　1、已知通风机的流量qv＝20m3/s，压力p＝15000Pa和功率P＝270KW；叶轮直径d2＝0.90m，圆周速度n＝2900rpm，求压力系数、流量系数和比转速。

（10分）

　　答：

流量系数：

压力系数：

比转数：

　　2、一台离心泵的吸入室为直锥管，画出其叶轮进口速度三角形。

其它条件不变。

如果泵转速减小其速度三角形如何变化?

如果流量减小其速度三角形如何变化？

（7分）

　　答：

　　3、往复活塞机械的曲柄连杆机构受到哪些力的作用？

它们都会产生什么影响？

（6分）

　　答：

往复活塞机械的曲柄连杆机构主要受到以下力的作用：

　　气体力：

它只使气缸、中体、机身及相关的螺栓等受到交变的拉伸和压缩，是内力。

　　往复摩擦力：

成对出现，也是内力。

　　惯性力：

包括往复惯性力和旋转惯性力，是自由力，会引起机器和基础的震动。

　　倾覆力矩：

由侧向力引起，属自由力矩，会引起机器的震动。

　　阻力矩：

阻止曲轴旋转，而且随转角周期变化，会引起转速的周期变化。

　　4、提高内燃机的整机功率有哪些方法？

（6分）

　　答：

由内燃机的整机功率计算式

　　可知提高内燃机的整机功率可通过如下措施：

（1）通过增压、改进燃烧过程和减少机械损失等方法提高平均有效压力；

（2）提高气缸排量（或：

气缸直径与行程）

　　（3）高内燃机转速

　　（4）加气缸数

　　（5）四冲程机改成二冲程机

　　5、自然循环汽包锅炉中工质的流动方式是怎样的？

同时说明工质依次流经的相关设备。

（4分）

　　答：

作为锅炉受热面工质的给水由给水泵送入省煤器，给水在省煤器中吸热后进入汽包，并沿炉墙外的下降管经下联箱流入炉膛水泠壁。

水在水冷壁中吸收炉膛辐射热，使部分水蒸发形成汽水混合物上升并流入汽包。

汽水混合物在汽包中经汽水分离器分离后，蒸汽由汽包上部送入对流式过热器、半辐射式过热器等吸热并形成过热蒸汽，达到额定温度后由过热器出口联箱送往汽轮机中做功。

　　6、电站锅炉的煤粉制备系统有那些形式？

请分析各自的优缺点。

（5分）

　　答：

煤粉制备系统由磨煤机及辅助设备构成。

可分为中间储仓式和直吹式两种。

　　中间储仓式制粉系统原煤由给煤机送出和干燥用热风一起进入磨煤机，磨成的煤粉由干燥剂携带至粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉沿回粉管返回磨煤机再磨，合格的煤粉在细粉分离器中与干燥剂分离后送入煤粉仓，然后经给粉机由气流携带经由燃烧器喷入炉膛

　　直吹式制粉系统比中间储仓式系统减少了细粉分离器、煤粉仓等设备。

磨煤机磨制的煤粉直接送入炉膛内燃烧，因此磨煤机的制粉量随锅炉负荷大小而变化。

　　7、在汽轮机调节系统中，同步器的作用是什么？

（4分）

　　答：

同步器能使汽轮机在相同的转速下有不同的功率，或者在相同的功率下有不同的转速。

同步器是汽轮机调速系统的重要部件，它是汽轮机功率给定装置。

同步器的另外一个作用就是在机组启动时，利用同步器增加进汽量，调整机组转速，使之与电网频率同步。

　　8、一台空调器在夏季制冷时，如果室外环境温度升高了，请分析其性能的变化；如果室内热负荷变小了，请分析其性能的变化。

（8分）

答：

如果室外环境温度升高，会使冷凝温度升高，如图1所示，系统循环从1-2-3-4-5-6变成1-2-2’-3’-4’-5’-6’，从而导致单位制冷量减少，单位耗功增大，制冷系数减少，运行经济性降低，而吸气比容不变，又会使总制冷量减少，消耗功率增大。

同时，由于室外环境温度升高，向室内的漏热量增大，也会引起系统耗功的增加。

图1室外环境温度升高，制冷循环的变化

　　如果室内热负荷变小，蒸发温度有降低的趋势，如图2所示，系统循环从1-2-3-4-5-6变成1’-2’-2-3-4-5-6-6’，从而导致单位制冷量减少，单位耗功增大，制冷系数减少，运行经济性减低，而吸气比容增大，制冷剂流量减少，总制冷量也减少。

图2室内热负荷变小，制冷循环的变化

试卷二及答案

1、试写出你在实习基地所见到过的不同结构、不同用途的容积式压缩机的名称。

（4分）

活塞式压缩机：

开启式活塞式压缩机、半封闭式活塞式压缩机、全封闭式活塞式压缩机；滚动转子式压缩机：

全封闭式滚动转子式压缩机；涡旋式压缩机：

全封闭式涡旋式压缩机；螺杆式压缩机：

双螺杆式压缩机、半封闭式螺杆式压缩机；L型压缩机、空气压缩机等任意四项。

2、写出比转速的计算公式，试解释为什么比转速是一个相似准则。

（3分）

或

比转速是由流量系数和压力系数两个相似准则派生出来的，所以它本质上仍是一个相似准则。

但由于两台机器的流量系数和压力系数都不相等，但比转速可能相等，所以比转速是工况相似的必要条件，而不是充分条件。

3、两台几何相似的泵与风机，在相似工况下运行，其性能参数如何按比例关系变化？

（5分）

4、泵与风机的Q～H曲线、Q～N曲线、Q～η曲线分别叫什么曲线？

是在什么条件下得到的？

泵与风机的工作点是如何确定的？

（5分）

Q～H曲线、Q～N曲线、Q～η曲线分别叫流量～扬程曲线、流量～功率曲线和流量～效率曲线。

它们是在转速等于常数时，通过试验获得。

泵与风机的工作点是Q～H曲线与管网特性曲线的交点。

5、有一离心泵叶轮外径D2＝220mm，叶轮出口宽度b2＝10mm，叶轮出口安放角β2b＝22°，转速n＝2900rpm，理论流量Q＝0.025m3/s，假设液体径向流入叶轮，即α1＝90°，试计算无限多叶片叶轮的理论扬程。

（7分）

出口圆周速度：

轴面速度：

出口角β2＝22°

速度三角形：

α1＝90°有

欧拉方程：

6、对于定转速的同一台后弯式离心式风机，当流量大于或小于设计流量时，进、出口速度三角形如何变化？

绘图表示。

（7分）

参考答案：

7、分别绘制纯冲动级和反动级的热力过程线，并简述其工作过程。

（6分）

参考答案：

纯冲动级的热力过程线见图1，反动级的热力过程线见图2。

图1纯冲动级图2反动级

在纯冲动级中，蒸汽在喷嘴中膨胀加速，获得高速动能；蒸汽流过动叶通道时，只改变流动方向，而不发生膨胀加速，将高速汽流的动能转变为旋转机械能；

在反动动级中，蒸汽在喷嘴中膨胀加速，获得高速动能；蒸汽流过动叶通道时，既改变流动方向，同时又膨胀加速，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。

8、汽轮机级的轮周有效焓降与级的实际焓降有何区别？

（4分）

答：

级的轮周有效焓降是指蒸汽流过汽轮机级时1kg蒸汽在动叶片上所作的有效机械功，可由级的滞止焓降减去喷嘴损失、动叶损失、余速损失计算；

级的实际焓降是指蒸汽流过汽轮机级时1kg蒸汽所具有的理想能量最后转化为有效功的能量，可由级的滞止焓降减去喷嘴损失、动叶损失、余速损失及其它级内损失计算得到。

9、活塞由哪几部分组成？

各部分的作用及其工作机理？

（6分）

活塞由活塞顶部、活塞环部和活塞裙部三部分构成。

活塞顶部与气缸盖和气缸等组成燃烧室或压缩室。

活塞环槽部是安装气环和油环的部位。

活塞裙部是活塞与气缸壁面直接接触的部分，起导向和承受连杆传给的侧压力的作用，是活塞磨损最严重的部位，也是安装连接活塞与连杆的部件——活塞销的部位。

10、试述柴油机与汽油机工作原理主要有何不同。

（4分）

柴油机与汽油机工作原理上的不同点有：

（1）可燃混合气形成方式不同：

柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，燃油在压缩行程接近终了时开始高压喷入气缸内，并占小部分做功行程，时间较短；汽油机的燃油在气缸外部（进气管或进气道中）喷入进气气流，开始与空气混合形成可燃混合气，该过程延续到进气和压缩过程结束，时间较长。

（2）着火方式不同：

柴油机是自燃着火；汽油机的可燃混合气必须用电火花点燃。

所以柴油机又称为压燃式内燃机，汽油机又称为点燃式内燃机。

11、根据内燃机循环指示功计算式，推导四冲程内燃机有效功率计算公式，并说明提高四冲程内燃机单机功率的途径。

（6分）

内燃机一个循环所作的指示功为：

kJ

式中：

为平均指示压力，MPa，

为单个气缸工作容积，m3

四冲程内燃机一个工作循环所用时间为

s，n为内燃机转速，r/min

四冲程内燃机单缸指示功率为

kW

四冲程内燃机单缸有效功率为

kW

上式中：

为机械效率，

为平均