能源工程导论期末考试题.doc

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1、布雷顿循环和朗肯循环有何区别1布雷顿循环是以气体为工质的制冷循环,工质可以是空气、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氦(He)等气体;朗肯循环是指以水蒸气为工质的制冷循环。2和布雷顿循环相比,朗肯循环的压缩功少,等压吸、排热过程的不可逆损失小。3朗肯循环在放热过程中水蒸汽是全部凝结的,而布雷顿循环则不是2、说明“从低温热源到高温热源”热能动力循环“从低温热源到高温热源”的热能动力循环是指消耗一部分低品位能源(机械能、电能或高温热能)为补偿,使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位,提供品位较低而数量更多的能量。热可以自发地从高温物体传向低温物体,而欲从低温物体传向高温物体,但必须依靠使用某种动力驱动的装置热泵。这也就是热力学第二定律所阐述的:热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。当热泵在将热由低温物体传至高温物体的过程中,在低温物体一端,由于热的失去而产生制冷效应,在高温物体一端,则由于热的获得而产生制热效应。因此,热泵工作的过程中,制冷与制热两种效应是同时并存的。概括地说,就是一个过程,两种效应。但在实际应用中,或用其制冷,或用其制热,或用其轮换制冷制热,或用 同时制冷及制热。同时制冷及制热除外,热泵单独用作制冷或制热时,其相对的另一种效应是不加以利用的。3、蒸汽轮机所用燃料有何特点和选择?蒸汽轮机靠蒸汽推动,蒸汽的产生靠锅炉,提供蒸汽的锅炉有烧煤、木头、油等,也有核能,还可以利用原子能,蒸汽轮机相对于核动力和燃气轮机具有技术难度低,成本低等优点。但启动慢,不适合装备需要频繁机动的舰艇,如反潜舰4、计算理论空气量。P18-19理论空气量:根据燃烧的化学反应,单位燃料完全燃烧时理论上所需的干空气就是理论空气量。其单位对固体及液体燃料为m3空气/kg燃料,对气体燃料为m3空气/m3。可以由燃料的化学反应式算出各种元素完全燃烧时的理论空气量,每1kg碳完全燃烧时需要理论空气量为8.89立方米,每1kg硫完全燃烧需要的理论空气量为3.33立方米,每1kg氢完全燃烧需要的理论空气量为26.7立方米 对各种不同的燃料,由于燃料中所含碳、硫、氢的比例不同,因而其燃烧时的理论空气量也不同。实际空气量:为了使燃料完全燃烧而实际供应的空气量就称之为实际空气量。实际空气量与理论空气量的比值称之为过量空气系数。过量空气系数的大小与燃烧的种类及燃烧方式有关。知道了过量空气系数即可由理论空气量求出实际燃烧时所需供应的空气量。实际烟气量:实际燃烧过程是不同的过量空气系数下进行的。当完全燃烧时,实际烟气量可按下式计算:Va=Vo+(-1)Lo (m3 /kg燃料或m3 /m3 燃料)式中:Va为实际烟气量;Vo为理论烟气量;为过量空气系数;Lo为理论空气量5、请将图3-12二冲程汽油机原理. P361第一冲程-膨胀及进、排气冲程(活塞下行)。活塞在上止点附近时,化油器进气口开启,活塞打开通往曲轴箱的入口,新鲜空气燃油混合气进入曲轴箱;当活塞继续下行时,在排气口首先开启的同时,活塞打开从曲轴箱通往气缸的入口,使在曲轴箱内被压缩的混合气进入气缸,并利用新鲜的混合气排出燃烧的废气。 2第二冲程-压缩、燃烧冲程(活塞上行)。活塞先关闭进气口,然后关闭排气口,压缩汽缸中的燃油混合气;在活塞将要到达上止点前,火花塞将混合气点燃,浴室活塞将燃烧膨胀的燃气推向下行,开始另一个膨胀做功冲程。6、吸收式制冷机对工作介质有何要求?吸收式制冷机依靠吸收器发生器组的作用完成制冷循环的制冷机。它用二元溶液作为工质,其中低沸点组分用作制冷剂 ,即利用它的蒸发来制冷;高沸点组分用作吸收剂,即利用它对制冷剂蒸气的吸收作用来完成工作循环。高沸点组和低沸点组两者组成工质对。 人们经过长期的研究,获得广泛应用的工质对只有氨水和溴化锂水溶液,前者用于低温系统,后者用于空调系统。具体有如下:(1)以水作为制冷剂的工质对:水溴化锂、水氯化锂、水碘化锂、水氯化钙。(2)以氨作为制冷剂的工质对:氨水、乙胺水、甲胺水以及硫氰酸钠氨等。(3)以醇作制冷剂的工质对:制冷剂通常选用甲醇,主要有甲醇溴化锂、甲醇溴化锌、及甲醇溴化锂溴化锌三元溶液工质对等。(4)以氟利昂作为制冷剂工质对:其中主要是R21、R22与四乙醇二甲基乙醚等有机物组成的工质对。7、说明“从高温热源转移到低温热源”的热动力循环? “从高温热源转移到低温热源”的热动力循环是热机的循环,热机是实现把热能转换为机械能的装置,如蒸汽动力装置、内燃机及燃气轮机装置等。长期实践中发现通过热机循环实现热能转换为机械能时,总要有一部分热量从高温热源传向低温热源。在热机的每一次循环中,工质从高温热源吸收热量,增加内能,并将一部分内能通过作功转化为机械能,另一部分内能在低温热源中通过放热(绝对值)而传给外界,使工质又回到原始状态。 8、说出你对国家能源可持续发展政策内涵的理解能源既是重要的必不可少的经济发展和社会生活的物质前提,又是现实的重要污染来源。解决好我国的能源可持续发展战略问题,是实现我国社会经济可持续发展的重要环节。实现能源可持续发展,是实现经济社会可持续发展的基础和关键。中国能源发展战略的基本构想:节能效率优先,环境发展协调,内外开发并举,以煤炭为主体、电力为中心,油气和新能源全面发展,以能源的可持续发展和有效利用支持经济社会的可持续发展。实现我国能源可持续发展,迫切需要制定和实施能源可持续发展战略。我国能源相对贫乏,能源结构不尽合理,技术设备落后,能源利用效率较低,这就需要我们优化能源结构。把调整和优化能源结构作为能源可持续发展战略的首要目标。加强国际合作。能源问题已超出区域和经济范畴,日益呈现出全球化和政治化的特征,对国家安全、大国关系以及国际战略具有深远影响。我国在世界能源生产和能源消费中的地位日益重要,应当积极开展能源外交,把能源作为处理国际关系的重要战略因素加以考虑。增强政府掌控能力。当前,世界各国都非常重视增强政府掌控国家能源安全的能力。9、吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷有何区别?主要区别在于:吸收式制冷是以消耗热能作为补偿条件,实现低温向高温排热;蒸气压缩循环是通过消耗功作为补偿实现制冷的。两种循环装置及工作原理比较,区别是:这两种制冷循环将低压蒸气变为高压蒸气采用的方式不同,压缩式制冷循环通过电动机带动压缩机完成该过程;吸收式制冷循环由两个局部循环组成:一个低沸点的制冷循环、另一个吸收剂通过发生器、减压阀、吸收器和溶液泵构成的溶液循环。10、什么是蒸汽压缩制冷的“过热循环”? p46压缩机吸入前的的制冷剂蒸汽的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时,称为过热。具有吸气过热的循环称为过热循环。在过热区。过热度越大,其等熵线的斜率越小, 11、分别说明热力循环的可逆和不可逆过程熵变等于0就可逆 熵变不等于0就不可逆可逆过程是指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,如果不会自发地逆转且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,任何实际过程都是不可逆过程。12、凝汽式汽轮机组和背压式汽轮机组有何区别?1、凝汽式汽轮机完全做功后设有专门的凝汽器凝设备将做过功的乏汽冷凝下来回收,凝结水通过低高压加热器及除氧器后由给水泵加压送至锅炉循环使用,系统较背压机组要复杂,机组功率较大,火电厂均采用凝汽机组。背压式汽轮机压式汽轮机是指汽轮机排汽压力大于大气压力的一种汽轮机,当排汽用作其他中低压汽轮机的新汽时,则称为前置式汽轮机。其蒸汽做过功后直接抽出,不设凝汽设备,常见的背压机组功率较小,背压压力一般是1.0MPA,0.4MPA,一般是并入热网使用。 2、凝汽式专门用来发电,而背压式用于热电联供13、热力学第二定律时对能量转化过程具有哪些实际意义?热力学第二定律,说明了自然界的实际过程都将是单方面进行的不可逆过程。无论是热传递过程的方向性,还是热、功转换过程的方向性以及热转换为功所需要的条件,都是如此。热力学第二定律告诉我们,物体在能量转化过程中,不可能完全转变为功,必然会有一定的损耗,也就是说不可能有第二类永动机的出现。热力学第二定律的实际意义,在于既然知道了能量转化过程中必然会有损耗,那么如何提高热效率,降低能量损耗,节约能量。由此促进各种循环理论的产生,推动科技进步。14、什么是第一类永动机和第二类永动机?第一类永动机:在热力学第一定律建立之前,人民曾幻想制造出一种永动的机器,不需要任何燃料和动力,有不消耗系统本身的内能,却能不断对外做功且永远转动,这类机器叫做第一类永动机。 第二类永动机:发明一种热机,用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收起来并对物体做功,将内能全部转化为动能,使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来,而不引起其他变化,这种热机没有冷凝器,只有单一的热源,它这个从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。15、什么是能量传递和转换过程中的“贬值”能量在传递与转换的过程中,由于多种不可逆因素的存在,总伴随着能量的损失,表现为能量质量和品位的降低,即做功能力的下降,直至达到与环境状态平衡而失去做功本领,成为无用能,这就是能的质量贬值。16、为什么采用饱和蒸汽供热、过热蒸汽发电?利用过热蒸汽的发电设备叫做汽轮发电机组,由汽轮机和发电机组成。过热蒸汽就是在饱和蒸汽的基础上再加热。饱和蒸汽的特点就是其温度处于沸点,一旦降温就会凝结成水(例如标准大气压下100的水蒸气就是饱和蒸汽了)。而过热蒸汽则不会,过热蒸汽做功降温后,还是气体。这样可以有效保护汽轮机,因为凝结水的冲击对机组安全非常不利。17、怎样计算燃煤锅炉中的热效率锅炉热效率可由下式求得: =100-(q2+q3+q4+q5+q6)(%) 式中 q2为排烟热损失,q3为可燃气体不完全燃烧热损失,q4为固体不完全燃烧损失,q5为锅炉散热损失,q6为其他热损失。18、“热力学第一定律”在能量转换过程有哪些局限?热力学第一定律主要解决能量转化及在转化过程中各种能量具有的当量关系,但热力学第一定律从无法确定过程的方向和限度问题。1。自然过程的方向性:自然界中一切实际变化过程都具有方向性,朝某个方向的变化可以自发发生,相反方向的变化却是受到限制的。自然过程的不可逆性。2。能量的耗散与退化:热力学第一定律定义:热力系内物质的能量可以传递,其形式可以转换,在转换和传递过程中各种形式能源的总量保持不变。自然界发生的种种变化中,能量的总值虽然保持不变,但是能量可被利用的价值却越来越小,能量的品质在逐步降级。内能是一种低品质的能 19、说明内燃机、蒸汽轮机和燃气轮机发出电的根本区别发电装置分两块:发电部分和动力部分,内燃机、蒸汽轮机和燃气轮机发出电的根本区别就在于发电机组部分。蒸汽轮机发电形式多用于传统的火电机组形式, 工艺技术成熟, 运行可靠, 但燃气锅炉采用煤层气为燃料, 目前仅局限在小型的工业锅炉, 这种装机形式发电效率也较低,启动运行时间长, 不灵活, 所以目前规划的煤层气电站基本不采用这种装机形式燃气轮机发电机组利用燃气轮机发电, 具有系统简单, 运行灵活, 单机功率大, 占地面积小的优点。系统可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电, 虽然比较复杂,占地面积大, 但可大大提高发电效率。目前, 在以天然气为燃料的燃气电站中较多采用。燃气内燃机发电机组燃气内燃机发电具有系统简单, 运行灵活, 发电效率高的特点, 可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电, 虽使系统复杂, 但可大大提高发电效率。20、说明“图3=12二冲程柴油机工作简图中的动力循环”? p35 二冲程柴油机没有专门的进气、排气冲程,排气与进气是在膨胀冲程未及压缩冲程之初进行的,新鲜空气由一专设的扫气泵将空气压入气缸,燃烧后的废气除一部分自由排出外,其余部分被压入的新鲜空气所推出,这一过程称为换气过程。其工作循环: 1第一冲程-扫气及压缩冲程。活塞由下止点上行,活塞在遮住扫气口之前,扫气空气通过扫气口充入气缸,与此同时缸内废气被扫气空气从排气阀挤出。活塞继续上行遮住扫气口时,排气阀差不多在此时关闭,气缸内的空气开始被压缩,然后进行压缩、喷油燃烧等 2第二冲程-燃烧、膨胀及排气过程。活塞在燃气的高压作用下由上止点下行并对外膨胀做功;随着缸内容积增大压力减小,排气阀弹簧顶开阀片而排出燃烧的废气,当活塞下行至扫气口打开时,缸内废气压力迅速降低,由扫气口进入气缸的空气进一步地将废气从排气阀挤出,同时新鲜空气充满整个气缸,此扫气过程持续到下一冲程开始,活塞上行重复另一个循环。21、天然气和沼气的燃料燃烧特性有哪些区别天然气的主要成分是甲烷,一般会占90以上,有些则高达95,此外还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。 沼气主要成分也是甲烷,但是比例低很多,占5570左右,二氧化碳占2540左右,此外还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。 但天然气的甲烷含量比沼气含量高,所以天然气的热值比沼气的热值大,所以燃烧相同质量的天然气和沼气,天然气放出的热量比沼气多、他们燃烧时天然气产生的火焰会比沼气燃烧的火焰明亮、他们燃烧的产物都是二氧化碳和水。22、说明燃料天然气汽车和燃油汽车的区别1燃油汽车是汽车内的油箱中的汽油或是柴油,喷到发动机中作为动力,天然气汽车以压缩天然气替代常规汽油或柴油作为汽车燃料的汽车。燃用压缩天然气与燃用汽油相比具有以下优点:2与燃油汽车相比,燃天然气汽车能够节约燃料费用,降低运输成本、比燃油安全性高。3燃天然气汽车自燃温度为732oC,燃油汽车自燃温度为232482 oC,同时燃天然气汽车是非致癌、无毒、无腐蚀性的,可见燃天然气汽车比燃油汽车安全性高4、使用燃天然气汽车可使CO、 CH,NO,CO2,SO2等有毒物质显著减少,具有很好的环保效果,而燃油汽车含有铅、苯等制癌的有毒物质,不具环保效果。23、家庭用“分体式空调”和“中央式空调有何区别?”1家庭用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2家庭用分体式空调由一个室个机+一个室内机组成,中央空调由一个室外机+多个室内机组成。3家庭用分体式空调目前只有冷媒式系统,中央空调目前有冷媒式系统和水系统。4家庭用分体式空调外形美观、式样多、占地小、噪声低、使用灵活,电负荷较小,中央空调电负荷较大24、电力自动车的动力系统是如何工作的?每月的动力消耗费用多少?这个动力,是通过电能转化为功能,是电动机的原理。在预先的蓄能电池内储备电能,然后利用控制把启动并释放,电能导入电动机,转化为动能,供骑乘。月消耗量,视使用者每月的行程而定,按照一个每日上班单程10公里来算,每日20公里,需要充电一次,好的车可以行驶50甚至八十公里才充电;但是传统上都是一天一充或者两天一充,这样有利于维护电池寿命,这样算下来,一个月的费用应该在2030元25、中国可以从日本的核泄露事故中得到哪些教训,会采用什么措施?日本因地震海啸引发核泄漏重大事故以来,如何更安全、有效地利用核能广为关注日本核事故激发了人类对能源利用的深入反思,在因日本核事故带来的世界能源战略调整中,除了对传统能源依赖性增加外,对能效、可再生能源、智能能源和节能 文化的高度重视有利于能源领域的可持续发展,有益于世界经济结构的调整和社会的进步,从这个角度讲,这次能源发展阶段性调整是件好事。在确保安全的基础上高效发展核电,是中国能源的长期重大战略选择。日本福岛核事故不会影响我国发展核电的整体战略,提高核电在能源供给比重的大方向不会改变,中国要继续推进核电的发展。但由于发展核电存在不可预见性,所以发展核电应更加谨慎。为吸取日本核灾难的教训,中国将加强和升级核安全应急机制,尤其是政府各部门之间的协调机制日本福岛核事故发生后,国务院常务会议也决定了:调整完善核电发展中长期规划,并在核电安全规划批准前,暂停审批核电项目,包括开展前期工作的项目。26、说明燃料电池和蓄电池有何却别?蓄電池:由兩個用電解質分隔的電極組成,其中最少一個電極是固體;亦即是產生電的化學反應中的主要反應劑。在化學反應的過程中,電極會被消耗。全部反應劑和反应物都儲存在蓄電池內。燃料電池:由兩個用電解質分隔的電極組成,在化學反應的過程中,電極不會被消耗。反應劑是由位於外間的源頭不斷供應。反應產物會不斷從燃料電池中清除。27深圳市对发展可再生能源有哪些具体措施和成效具体措施:1、推行安装太阳能热水系统的政策新增太阳能空调、海水源热泵、污水源热泵、地源热泵、电厂余热等其他类别可再生能源建筑2、建设垃圾焚烧发电厂,目前在南山和盐田分别由垃圾发电厂3、落实可再生能源建筑应用项目补助。 4、推行合同能源管理模式5、建立完善的绿色建筑法规标准体系深圳目前已有个绿色建筑示范工程,个绿色生态园区,个国家级绿色城区,总建筑面积万平方米,绿色建筑之都已初具雏形。深圳从年到年月底,全市建筑节能总量累计达到万吨标准煤,相当于节省用电亿度,减排二氧化 碳万吨。其中,年,建筑节能量达万吨标准煤,同比增长,相当于减少二氧化碳排放万吨,较好地完成了深圳绿色建筑与建筑节能科技的各项工作任务。仅年上半年,全市建筑节能总量就达万吨标准煤,相当于节省用电亿度,减排二氧化碳万吨。统计结果表明,深圳全市绿色建筑与建筑节能科技工作取得了显著成效。28、说明燃气和蒸汽联合循环的运作方式(示意图)燃气蒸汽联合循环发电的基本思路是,利用燃气轮机循环平均吸热温度高和蒸汽动力循环平均放热温度低的特点,各取所长。作为第一工质的燃气经燃气轮机做功后,具有较高温度的排气进入余热锅炉,作为第二工质的水在余热锅炉中吸收余热后变为蒸汽,进入蒸汽轮机做功后再进入冷凝器冷凝,从而构成一个闭合循环。29什么是蒸汽压缩制冷的“过冷循环”?具有过冷液体的循环称为过冷循环,制冷液体的温度若低于它处压力下的饱和温度则称为过冷液体。相同的过冷度下,过冷度使的制冷量和性能系数提高的比例取决于制冷的比热和汽化潜热,液体比热容越大和汽化潜热越小的制冷剂,过冷的相对收益越大30、什么是能量利用的火用效率和火用损失?P58
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