集美大学热能与动力工程专业英语期末复习2011级讲解23001.pdf

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1、2011 级热能专业英语期末复习 1 词汇（20%）Test one pact heat exchanger 紧凑式换热器 boundary layer 边界层 fluid mechanics 流体力学 developed flow 完全发展的流动 forced convection 强制对流 internal combustion engine 内燃机 normal temperature gradient 法向温度梯度 plane flow平面流，二元流 regenerative heat exchanger 蓄热/再生式换热器 thermal conductivity 热传导率，导热系数

2、 specific volume 比体积，比容 view factor 角系数 2.干度quality 热力学thermodynamics 对流convection 辐射radiation 发射率emissivity 定常的steady 粘性的viscous 层 流laminar 等 熵 的isentropic 紊 流turbulent 流 线streamline 自然对流free convection 孤立系统isolated system 临界压力critical pressure Test two 1.regenerator回 热 器，蓄 热 器 counterflow 逆 流 换 热

3、器 circulating fluid bed 循环流化床 flue gas 烟气 recuperator间 壁 式 换 热 器 membrane wall panels 膜 式 墙 pendants superheat platen 悬 吊 屏 式 过 热 器 wingwall 屏 式 凝 渣 管 vertical spidle mill 立轴磨粉机，中速机 forced draft fan压力送风机，鼓风机 ball-and-tube mill球管磨机 2011 级热能专业英语期末复习 2 2.联 箱header 省 煤 器economizer 炉 膛furnace 无 烟 煤anthra

4、cite 给水feedwater吹灰器sootblower 磨损wear 下降管 down comer 制粉系统pulverizing system 着火ignition Test three 1.out-of-balance weight 不 平 衡 重 量 nozzle box 喷 嘴 室 monobloc rotor整锻转子 gland housing轴封腔室 convergent-divergent type nozzle 缩放式喷管 hot well 热井 dynamic balance 动平衡 built-up blade 组合式叶片 shrink fit 冷 缩 配 合，热 套

5、配 合 throttle governing 节 流 调 节 velocity-compounded stage 复速级 2.冲动式impulse 反动式reaction 冷凝器condenser 气缸casing 叶根root 转子rotor 轴承bearing 法兰flange 持环 carrier rings 联轴器coupling Test four 1.condensate extraction pump 凝结水泵 contact-type heater混合式加热器 plain tube 光管 extraction stage 抽汽级 regenerative feedheating

6、 回热给水加热 latent heat 潜热 steam-jet ejector 射汽抽气器 full load 满负荷 drain pump疏水泵 pumped heater 强制疏水加热泵 surge tank 缓冲水箱 non-condensable gas不凝结气体 2.热电联产cogeneration 冷凝器condenser 锅炉boiler 排水drain 热井hot-well 除氧器de-aerator 超临界2011 级热能专业英语期末复习 3 supercritical 给水feed water 烟囱shaft 冷却塔cooling tower 翻译(课内50%+课外20%

7、)注：其中打阴影部分为上届所划重点段落，加粗斜体为1班上学期所划重点段落，或许有参考价值。1.1.1 热力系统和控制体 热力系统是一包围在某一封闭边界内的具有固定质量的物质。系统边界通常是比较明显的（如气缸内气体的固定边界）。然而，系统边界也可以是假想的（如一定质量的流体流经泵时不断变形的边界）。系统之外的所有物质和空间统称外界或环境。热力学主要研究系统与外界或系统与系统之间的相互作用。系统通过在边界上进行能量传递，从而与外界进行相互作用，但在边界上没有质量交换。当系统与外界间没有能量交换时，这样的系统称为孤立系统。在许多情况下，当我们只关心空间中有物质流进或流出的某个特定体积时，分析可以得到

8、简化。这样的特定体积称为控制体。例如泵、透平、充气或放气的气球都是控制体的例子。包含控制体的表面称为控制表面。(2013-2014学年第二学期 2011级考题)2011 级热能专业英语期末复习 4 因此，对于具体的问题，我们必须确定是选取系统作为研究对象有利还是选取控制体作为研究对象有利。如果边界上有质量交换，则选取控制体有利；反之，则应选取系统作为研究对象。1.1.2 平衡、过程和循环 对于某一参考系统，假设系统内各点温度完全相同。当物质内部各点的特性参数均相同且不随时间变化时，则称系统处于热力学平衡状态。当系统边界某部分的温度突然上升时，则系统内的温度将自发地重新分布，直至处处相同。当系统

9、从一个平衡状态转变为另一个平衡状态时，系统所经历的一系列由中间状态组成的变化历程称为过程。若从一个状态到达另一个状态的过程中，始终无限小地偏离平衡态，则称该过程为准静态过程，可以把其中任一个中间状态看作为平衡状态。准静态过程可近似视为许多过程的叠加结果，而不会显著减小其精确性，例如气体在内燃机内的压缩和膨胀过程。如果系统经历一系列不平衡状态（如燃烧），从一个平衡状态转变为另一个平衡状态，则其过程为非平衡过程。（1 班上学期所划重点段落）当系统从一给定的初始状态出发，经历一系列中间过程又回到其初始状态，则称系统经历了一个循环。循环结束时，系统中的各参数又与初始参数相同。（上届所划重点段落）在任一

10、特性参数名称前加上前缀iso-，表示该参数在整个过程保持不变。等温（isothermal）过程中温度保持不变；等压2011 级热能专业英语期末复习 5 （isobaric）过程中压强恒定；等容（isometric）过程中体积保持不变。1.2 流体力学基础 一些常见的用来简化流动状态的假设是与流体性质有关系的。例如，黏性在某些条件下对流体有显著的影响；而在其它条件下，忽略黏性效应的影响可以大大地简化方程，但并不会显著改变计算结果。众所周知，气体速度很高时必须考虑其压缩性，但在预测风力对建筑物的影响程度，或者预测受风力直接影响的其它物理量时，可以不计空气的压缩性。学完流体运动学之后，可以更明显地看

11、出采用了哪些恰当的假设。这里，将介绍一些重要的用来分析流体力学问题的一般性方法，并简要介绍不同类型的流动。(2013-2014学年第二学期 2011级考题)1.2.5 黏性和非黏性流动 流体的流动可大致分为黏性流动和非黏性流动。非黏性流动是指黏性作用对流动的影响很小、可被忽略的流动。而在黏性流动中，黏度的影响极为重要，不容忽视。为了模拟分析非黏性流动，简单地让黏度为零即可，这显然忽略了一切黏性作用。在实验室中，制造非黏性流动则非常困难，因为所有的流体（例如水和空气）都有黏性。然后问题变为：是否存在我们感兴趣的、且黏性影响微乎其微的流动？答案是：“存在，只要流动中的切向应力很小，而且其作用范围小

12、到不会显著2011 级热能专业英语期末复习 6 影响流场就可以”。当然，这种描述非常笼统，需要大量的分析以证明无黏性流动假设是正确的。根据经验，发现可以用于模拟非黏性流动的基本流动为外部流动，即存在于物体外部的流动。非黏性流动对于绕流线型物体的研究非常重要，如绕流机翼或水翼。任何可能存在的黏性影响只限于薄薄的一层之内，称之为边界层，它紧贴物体的表面，如图 1-7所示。受黏性的影响，边界层内固定壁面处的速度始终为零。对于许多流动情形，边界层非常薄，当研究绕流线型流动的总体特征时，可以忽略边界层的影响。例如，对绕翼型的流动，除了边界层内和可能接近尾缘的区域之外，非黏性流动解与实际情况非常吻合。管道

13、系统中收缩段的流动，以及内部流动中黏性影响均可忽略不计的小段区域都可简化成非黏性流动。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）内流中的很大一部分情形都属于黏性流动，如管道流、暗渠流以及明渠流。在这些流动中，黏性作用造成相当大的“损失”，以此解释了管道输运石油和天然气必定耗费大量的能源。无滑移条件使得壁面处的速度为零，由此产生的切应力，直接导致这些损失的产生。1.2.6 层流和紊流 黏性流动可分为层流和紊流。在层流中，流体与周围流体质点无明显的混合。如果在流动中注入染料，除了分子运动的影响外，流体质点不与周围流体混合，并将在相当长的一段时间内保2011 级热能专业英语期末复习 7 持其状态

14、。黏性切应力始终影响层流流动。层流可以是高度非定常的，也可以是定常的。在紊流中，流体运动作不规则地变化，速度和压强等参数的大小在时间和空间坐标上呈现随机变化，这些物理量往往通过统计平均值来描述。在这个意义上，可定义“定常”紊流：即时均值不随时间变化的紊流。注入紊流中的染料在流体质点随机运动的作用下，迅速与周围流体进行掺混，染料在此扩散过程中很快就会消散而变得无法识别。层流和紊流可用一个水龙头进行简单实验来观察其流动状态。打开水龙头，这时的水流正如静静的小溪一样，流动得非常缓慢，此时的流动状态就是层流；慢慢开大水龙头，观察到流动逐渐变得紊乱。注意，紊流从相对较小的流量下开始发展而成。（1 班上学

15、期所划重点段落&上届所划重点段落）流动状态依赖于三个描述流动条件的物理参数。第一个参数是流场的特征长度，如边界层厚度或管道直径。如果这个特征长度尺度足够大，流动中的扰动可能会逐渐增大，从而使得流动转变为紊流。第二个参数是特征速度，如空间平均流速，足够大的流速将导致紊流的产生。第三个参数是运动黏度，流体的黏性越小，紊流的可能性越大。上述三个参数可以整理成一个参数，用于预测流动状态。这个参数就是雷诺数，以奥斯本雷诺的名字命名，该参数为无量纲参数，定义为Re=VL/，式中，L 和 V 分别为特征长度和特征2011 级热能专业英语期末复习 8 速度，为运动黏度。例如，在管道流中，L 为管径，V 为平均

16、速度。如果雷诺数相对较小，流动为层流；如果雷诺数较大，则为紊流。通过定义临界雷诺数Recrit，可更加精确地进行表述，当 ReRecrit，流动为层流。例如，粗糙管内的流动，其 Recrit 2000，这也是最低的临界雷诺数，并适用于大多数工程应用。如果管壁极为光滑且无振动，由于流动中脉动水平的减弱而使临界雷诺数可能增大，曾经实测到40000 以上的临界值。采用不同的特征尺寸计算所得临界雷诺数将有所不同，例如，用平均速度和平板之间的距离计算得到的平行板间流动的临界雷诺数为1500。对于平板上的边界层，由于来流为均匀来流，其特征长度随到前缘点的距离x 而变化。计算雷诺数时采用长度x 作为特征长度

17、。在某一特定的xT下，Re 变为Recrit，流动从层流过渡到紊流。处于均匀流中的光滑刚性平板，且自由来流的脉动水平较低时，已观测到的临界雷诺数高达106。在大多数工程应用中，通常假设壁面为粗糙壁面，或者自由来流的脉动水平较高时，相应的临界雷诺数约为3 105。1.3.2 对流换热 众所周知，与热金属板放置在静止的空气中相比，放置在转动的风扇前的热金属板会更快地冷却。我们说热量通过对流进行传递，称此类换热过程为对流换热。对流这个术语给读者提供了有关传热过程的直观概念，然而，必须扩展这种直观概念，使我们可以达到对某一问题进行充分的分析和处理。例如，我们知道2011 级热能专业英语期末复习 9 流

18、过热平板的空气速度会明显影响其传热量，但它是以线性方式影响冷却的吗？即如果速度增加一倍，传热量也会增加一倍吗？我们猜想，如果用水代替空气冷却热平板，传热量可能有所不同，但是，二者的差异会有多少呢？这些问题在了解一些非常基本的分析后，可得以回答。现在，我们来简要描述对流换热的物理机理，并且说明它和传导过程的联系。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）被加热的平板如图1-8 所示，平板的温度为Tw，流体的温度为T。速度分布如图所示，受黏性作用，平板上的速度减小为零。因为壁面处流动薄层的速度为零，因此，在该点上热量只能以导热方式传递。因此，可以利用式(1-3)，以及壁面上的流体导热系数和温度

19、梯度来计算传热量。如果热量在该层经导热传递，那么，为什么我们要谈及对流换热以及需要考虑流体速度的影响呢？答案是，温度梯度依赖于流体带走热量的速度，较高的流速将产生较大的温度梯度。因此，壁面上的温度梯度依赖于流场的变化，在以后的分析中，我们将建立这二者间的关系。然而，必须记住，壁面上传热的物理机理是一导热过程。为描述对流换热的整体效应，应用牛顿冷却定律 Q=hA(Tw-T)(1-4)这里，热流量与壁面和流体间的整体温度差以及表面积A 有关。参数h 称为对流换热系数，式(1-4)是其定义式。对某些传热过程，可获得h 的分析表达式，而复杂情形下的传热系数必须通过2011 级热能专业英语期末复习 10

20、 实验研究来确定。式(1-4)表明，当热流量的单位为W 时，h 的单位为W/(m2)。如果将热平板置于没有外部风源的房间空气中，平板附近的密度梯度将造成空气运动。我们称此换热过程为自然对流，以区别于风扇吹扫平板表面时形成的强制对流。沸腾和凝结现象也属于对流换热的范畴。2.3.3 流化床燃烧 流化床燃烧是煤粉燃烧方式的一种，采用这种燃烧方式时煤在空气中的燃烧发生在流化床中，典型的是循环流化床。循环流化床最适合于燃烧低成本废弃燃料、低品质或低热量煤。将煤粒和石灰石投入到床中，石灰石在床内煅烧成石灰。流化床中主要是石灰和少量的煤，煤焦在其中循环。运行中的床温很低，只有427(800)，在这个温度下的

21、热力学环境有利于减少NOx的形成和捕集SO2，使之与CaO 反应生成CaSO4。对于煤燃烧，蒸汽循环可以是亚临界，也可能是超临界，它们具有相近的发电效率。循环流化床技术的最大的优点是它在床中捕捉SO2的能力和它对煤质的广泛适应性，其中包括低热量煤、高灰分煤和低挥发分煤，并且在运行中可以改变煤种。循环流化床锅炉适合与生物质共燃，最近就新建了几台燃烧褐煤的循环流化床机组。（1班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）如图2-1所示，目前最常用的流化床技术是循环流化床燃烧技术。煤和煤焦燃烧的同时，空气携带煤、煤焦、煤灰和脱硫剂2011 级热能专业英语期末复习 11 通过炉膛。固体材料通过旋风分离器从烟

22、气中分离出来，然后通过对流烟道部分，烟气把热量传给炉管以产生高压蒸汽。另一部分蒸汽是由流化床中的高温固体在返回炉膛前放出热量产生的。炉膛内固体快速运动会引起过量的磨损，因此炉膛底部不安装炉管。通过低燃烧温度和空气分级燃烧来控制NOx的生成。SOx排放通过床中石灰脱硫剂控制。这些为烟气净化节省了大笔的投资，但是低的SOx排放需要燃烧低硫分煤，并且NOx的排放受燃烧反应的限制。极低的排放需要额外的烟气净化设备，同时会增加相应的维护成本。在中国最大的流化床锅炉是330MWe，设计最大的锅炉是600MWe，但是还没有投建。2.4 制粉系统 煤粉制备与煤粉燃烧技术的发展是同步的。为了使煤在炉膛中有效燃烧

23、，煤在离开燃烧器时必须被粉碎到一定的大小，这样才能迅速燃烧，这就意味着煤必须被加工成小颗粒，才能被迅速加热到着火温度并和空气良好混合。磨煤机的工作就是把煤磨碎到符合上述要求的合适的大小。较早的系统使用筒式球磨机磨煤粉，并且在燃烧前利用储仓暂时储存煤粉。如果对该技术进行改进，去掉中间储仓而将从磨煤机出来的煤粉直接送去燃烧，就会对磨煤机的可靠性有很高的要求。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）(2013-2014学年第二学期 2011级考题)正压制粉系统中，提供煤粉输送介质的一次风机位于磨煤机前，因而它运送的是清洁空气，不会像排粉风机一样受到侵蚀磨2011 级热能专业英语期末复习 12

24、损。这是正压磨煤系统的主要优点。然而，磨煤机需要由单独风机提供高于磨煤机内部压力的密封空气。2.4.3 制粉系统 磨煤机只是庞大的制粉系统的一部分，制粉系统一般有直吹式和中储式两种。在直吹式系统中，从磨煤机出来的煤粉直接参与燃烧过程，同时参与的还有空气、水蒸汽和通入磨煤机的热能。中储式系统把煤粉从空气、水蒸汽和通入磨煤机的能量中分离开再去燃烧。储仓中的煤粉由新的一次风输送到燃烧设备。目前生产蒸汽的过程中很少采用中储式制粉系统，但是很多特殊的场合仍然需要，比如煤气化和高炉投煤。目前在美国运行的中速磨大约有1000台，其中99%以上的是直吹式系统。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）直吹

25、式系统的主要部件有：(1)给煤机，通过煤仓调节进入磨煤机的给煤量。(2)热源，用来预热干燥煤粉的一次风 (3)一次风机，典型的情况是作为鼓风机布置于磨煤机之前（正压系统），或作为排粉风机位于磨煤机之后（负压系统）(4)磨煤机，作为正压系统或负压系统的主体部分。(5)管路，把煤和一次风从磨煤机输送到燃烧器 (6)燃烧器，混合煤粉和平衡燃烧空气 (7)控制和调节装置 2011 级热能专业英语期末复习 13 根据工程的经济性，以上部件可以按照不同的形式布置。在正压系统中，需要做出选择，是采用热一次风风机（每个磨一个风机），还是采用冷风风机（布置在特定的空气加热器前面）。热风输送系统初始投资费用较低，

26、因为不需要特定的空气加热器。对大型机组而言，冷风风机系统具有较低的运行费用，可以补偿较高的初始投资。（1 班上学期所划重点段落）中速磨这个术语是指空气引入到磨煤机中作为一次风用来干燥和输送煤粉。一次风的控制对制粉系统的正常运行是非常重要的。不管是直吹式还是中储式制粉系统，也不管采用热风还是冷风风机系统都需要普遍的控制。必须控制一次风量和磨煤机出口温度，这个控制由三个相互联系的节气阀来实现。其中的两个是热和冷的节气阀，用来调节磨煤机的空气温度，这些节气阀通常是相互关联的，从而保证一个开启另一个则关闭。第三个节气阀是独立的，用来控制空气容积。一些生产商只采用两个节气阀，但是缺乏稳定性，而变负荷时的

27、低反应能力抵消了初投资的减少带来的好处。2.5 系统布置和主要部件 现代锅炉具有复杂的热力水力（蒸汽和水）受热面结构，以预热和蒸发水，产生过热蒸汽。这些受热面是这样布置的：（1）燃料在最小污染排放的情况下完全有效地燃烧；（2）按要求产生一定流量、压力和温度的蒸汽；（3）最大限度地回收能量。一个相对简单的燃煤电站锅炉如图2 4 所示。产生蒸汽和热量回收2011 级热能专业英语期末复习 14 系统中的主要部件有：（1）炉膛和对流烟道（2）蒸汽过热器（第一级和第二级）（3）蒸汽再热器（4）产生蒸汽的管组（仅仅存在于工业锅炉中）（5）省煤器（6）汽包（或锅筒）（7）减温器和蒸汽温度控制系统（8）空气预

28、热器 2.5.1 炉膛 炉膛是一个四周封闭的开口大空间，燃料在其中燃烧，产生的烟气在进入对流烟道前得到冷却。离开炉膛进入管束的烟气温度过高则会导致烟尘微粒沉积在管壁上或使金属管壁超温。燃料和燃烧设备的类型对炉膛的几何形状和尺寸影响很大。在这种情况下，磨细的煤粉被送入炉膛悬浮燃烧。燃烧产物上升穿过炉膛上部。过热器、再热器和省煤器等受热面被特定布置于锅炉围墙内部的水平或垂直烟道内（对流烟道）。在现代蒸汽发生器中，炉膛和对流烟道的炉墙是由碳钢或低合金钢的汽冷或水冷壁组成，以维持炉墙的金属温度在允许的范围内。这些管子在顶部和底部由联箱或母管连接在一起。这些联箱用来分配或收集水、蒸汽或汽水混合物。在最现

29、代化的机组中，炉墙管道也作为主要的产生蒸汽的部件或受热面。这些管子用钢条焊接在一起，组成气密的、连续的、刚性的膜式墙。这些管道通常预制成可装运的膜板，并且板上留有燃烧器口、观察孔、吹灰器口（锅炉清洁设备）和燃气喷入口。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）(2013-2014学年第二学期 2011级考题)2011 级热能专业英语期末复习 15 2.5.2 过热器和再热器 过热器和再热器被专门设计成顺列管束，用来提高饱和蒸汽的温度。一般形式下，它们是简单的单相换热器，蒸汽在管道内流动，烟气从外面经过，通常二者是交叉流动。由于其较高的运行温度，这些关键的部件一般用合金钢制造。典型的布置通常

30、有利于控制出口蒸汽的温度，保持金属温度低于其可接受的极限和控制蒸汽流动的压力损失。过热器和再热器的主要区别是蒸汽压力。在典型的汽包锅炉中，过热器的出口压力为2700psi（186bar），而再热器的出口压力为580psi（40bar）。受热面的结构设计和布置取决于所要求的出口温度、吸热量、燃料的灰分特性和清洁设备。这些受热面可以呈水平或垂直布置。过热器和有的再热器经常被分为几段以利于控制蒸汽温度和优化热量回收。过热器的类型 根据烟气侧的传热方式，过热器可分为两种基本类型。最初的一种是对流过热器，从烟气吸收的辐射热量很小。在这样的机组中，蒸汽温度随锅炉负荷的增加而升高，这是因为炉膛吸收单位输入热

31、量的百分比下降。这导致过热器吸收了更多的热量。因为对流传热速率几乎与烟气流率即锅炉负荷成直线关系，因此，过热器中每磅蒸汽的总吸热量以及蒸汽的温度都会随锅炉负荷而增长（见图2 5）。过热器布置得离炉膛越远，进入过热器的烟气温度越低，这种效果越明显。2011 级热能专业英语期末复习 16 辐射式过热器主要吸收来自炉膛的辐射热，对流传热量很少。一般采用较大间距（24 英寸或很大的侧边距）的屏式凝渣管或悬吊屏式过热器的型式布置于炉膛中。有时这种过热器和包墙管组合成一体。因为炉膛受热面吸热不如锅炉负荷增长快，所以随着锅炉负荷的增长辐射式过热汽温度反而下降，如图2 5所示。某些情况下，在较大的负荷范围内，

32、这两条变化趋势相反的曲线可由一系列联合的辐射、对流过热器叠加为平缓的过热曲线，如图2-4 所示。一个单独加热的过热器也能产生平缓的过热曲线。辐射和对流式过热器的设计需要特别注意避免因蒸汽和烟气流量分配不均而造成的管子超温。一般过热器中有100,000 到1,000,000lb/hft2(136 到 1356kg/m2s)或更多的蒸汽质量流量。这种设置是在允许压降的范围内对管子内部进行充分的冷却。质量流量的选择取决于蒸汽的压力和温度，还有过热器的热负荷。此外，高速下的高压损会改善蒸汽侧流场分布。2.5.3 省煤器和空气预热器 省煤器和空气预热器在提高锅炉总的热效率方面发挥着重要作用,它们回收了排

33、入大气前烟气中的低品位热量，也就是低温热量。烟气被省煤器或空气预热器冷却每40（22），总的锅炉效率就会被提高大约1%。省煤器吸热加热锅炉给水，空2011 级热能专业英语期末复习 17 气预热器则是加热燃烧空气。热空气强化了多种燃料的燃烧，并保证了稳定的着火。省煤器 省煤器是一种逆流布置的热交换器，在流过过热器或再热器（如果使用）的烟气中获取能量。它提高了汽包进水的温度。其管束布置是一种典型的平行水平蛇形管束，水在管内流动而烟气在外侧反方向（逆流）流动。管子间尽量紧密以强化传热，同时要求有足够的管子表面清洁空间和合理的烟气侧压损。根据设计，这些管子内一般不会产生蒸汽。最普通、最可靠的省煤器设计

34、就是光管、顺列、交叉流省煤器（如图2-6）。煤燃烧后，飞灰就会产生一种高污垢、侵蚀的环境。相对于如图2-6 的错列布置，这些顺列布置的光管就会尽可能减少飞灰粘附、侵蚀的可能性。这也是通过吹灰器保持清洁的最简单的几何形状。然而，这种布置的好处必须要结合它大重量、大空间以及造价进行综合评估。为减少投资，大多数锅炉省煤器应用了各种鳍片以强化烟气侧的传热效率。鳍片是廉价的非承压物件，它可减少省煤器的总尺寸和造价。然而，成功的应用对于烟气环境是非常敏感的。表面的清洁能力是一关键因素。3.2.1 高压汽缸 许多现代汽轮机，蒸汽压力超过10MPa 并且功率大于100MW,采用了双层缸结构的高压汽缸。这是因为

35、高压缸既要承担热和压2011 级热能专业英语期末复习 18 应力，而又能灵活运行，这时设计单层缸结构是困难的。对于双层缸结构，缸间充满了处于排汽参数的蒸汽，从而使得每层缸都能设计成承担小温差和小压差的结构。在双层缸间靠近排汽端设置了挡板，这个挡板是内缸铸件的一部分。挡板向外延伸几乎达到外缸，但没有与外缸封住。高压缸的紊流排汽在挡板的作用下排入排汽管道，避免冷却内缸；这减小了内缸进汽端的温差及由此引起的应力。从高压缸进汽端内缸和转子间轴封泄漏的蒸汽用管子排向高压缸排汽处，从而使得双层缸间充满了处于排汽状态的蒸汽，并且通过外缸轴封泄漏在双层缸间维持小流量的蒸汽流动。（上届所划重点段落）3.2.2

36、中压汽缸 现代再热机组中，设计中压缸时考虑的因素和高压缸相似，进入中压缸的蒸汽温度和高压缸相同，压力却低于高压缸压力。这使得中压缸可以薄点。一般而言，大于300MW 功率的机组至少有一部分为双层缸支承前几级，之后的级由持环支持。内缸和持环都减少了作用在外缸上的压力和温度，也使得外缸的型线光滑，这使外缸设计和制造简单，热性能好。持环（的结构）使得汽缸的设计有较大的灵活性，因为当叶片改变时，不需要改变主要的汽缸，而且一个汽缸的设计能满足级的不同布置方式。（上届所划重点段落）3.2.3 低压汽缸 2011 级热能专业英语期末复习 19 低压汽缸常常是双层缸结构，其中内缸上有隔板支撑，抽汽和抽水接头，

37、外缸将排汽引导至凝汽器并且为内缸提供结构上的支撑。然而，低压缸的结构并不常常如此，尤其是背篮式凝汽器，其对应的低压缸为单层缸结构。形体大的低压外缸以及它们所承受的低压负载使得低压缸尽可能采用装配式结构而不是铸造结构。更加复杂的内缸基于经济性考虑可采用装配式或铸造式。所有汽缸都采用螺栓连接它们的水平结合面。对于一个典型的低压汽缸，它的特征包括：装配式内缸、外缸；内缸上有抽汽口，排汽处有导叶，轴封支持在轴承上并且外缸上有膨胀节连接。(2013-2014学年第二学期 2011级考题)3.3.1 转子结构类型 焊接转子的优点是锻件尺寸小，但需要有高的整体焊接技术，一些缺乏大型锻造能力的国家采用了焊接转

38、子结构，他们已成功地制成焊接高、中和低压转子，在英国，只有有限数量的焊接低压转子。（上届所划重点段落）3.5 凝汽系统 在电厂系统中循环流动的蒸汽/水中含有各种各样的不凝结气体。它们来源于几个方面。供给系统的补水中可能含有相对高的不凝结溶解气体。另外在内部化学反应中释放出不凝结气体，以及在压力低于大气压力的部位，不凝结气体通过漏气进入系统。这些不凝结气体进入凝汽器以及汽轮机排汽，除非连续的去2011 级热能专业英语期末复习 20 除，否则会迅速地在凝汽器中积聚并提高汽轮机背压。（上届所划重点段落）4.2 现代蒸汽电厂 图4-1 显示了能够满足当前低污染排放要求的先进的燃煤机组。燃煤机组中最主要

39、的三大部分分别为：（1）锅炉部分，在这部分煤粉燃烧以在炉管中产生蒸汽；（2）发电机部分，包括汽轮发电机组装置，控制蒸汽、凝汽器和冷却水系统。（3）烟气净化处理部分，除掉烟气中的颗粒物和标准规定的污染物。烟气净化处理部分包括选择性催化还原法脱硝装置，接着是去除颗粒物的电除尘器和湿法烟气脱硫装置。煤的选择、烟气系统的设计和运行都要保证污染物排放低于允许的水平。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）(2013-2014学年第二学期 2011级考题)4.3.3 除氧和给水系统 在原始的设计中有时也许有除氧器的工作压力低于环境压力的考虑。即使当额定负荷的设计压力比环境压力高得多，也会遇到较低负荷

40、时变成负压的情况。于是有必要将不凝结气体继续仍除氧器中去除，为达到这个目的就需要射汽抽气器。但是该设施产生的费用和复杂化使它的安装并不普遍。为此普遍的做法是在低负荷时切换抽汽段，以便除氧器的蒸汽供应由下一个更高的抽汽点提供。一个简单的布置是安装一个带有控制阀的连通管，并在连接到连通管的低压抽汽管道上安装逆止阀。在这种布置2011 级热能专业英语期末复习 21 中，打开连通管上的控制阀会自动提供较高压力的蒸汽至除氧器，并且逆止阀关闭，用来防止蒸汽回流到较低压力的抽汽段。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）4.3.4 加热器和给水加热系统 各种类型的加热器可以应用在许多途径。混合式加热器

41、作为除氧器被广泛采用，其出水则被直接引入锅炉给水泵。由于除氧器是蒸汽和凝结水共用的水箱，常常引入其它疏水与主凝结水混合。因此，图4-2(a)中所示的混合式换热器只有这一个重要用途。表面式加热器在实践中至少有三种可能的布置。最通常的布置如图4-2(b)所示。在这种布置中被称为闪蒸加热器。它名称的由来是因为在其壳侧抽汽凝结成的疏水“闪蒸”进入到低压力的疏水扩容器。该类型常常是来自上一级较高压力加热器的疏水被引入到闪蒸加热器，然后和本加热器抽汽凝结成的疏水混合后排出。这种布置必须在加热器疏水出口管道上安装出口阀，用来维持该加热器壳侧和低压疏水扩容器之间的差压。有一种替代情况是加热器中的给水以给定的流

42、率流经一个孔口，而给定的流率建立在热平衡的基础上。如图4-2(c)所示，在另一种布置中表面式加热器被称为带疏水泵的加热器。它名称的由来是因为加热器疏水是靠疏水泵泵入该加热器出口主凝结水管路。和简单的闪蒸加热器一样，来自上一级较高压力加热器的疏水有时也被引入其壳侧。衡量此种2011 级热能专业英语期末复习 22 加热器相对于闪蒸加热器的热力学收益必须考虑不得不使用疏水泵所带来的不利因素。一般来说，疏水泵是可靠的；尽管如此，它毕竟是可能降低循环可靠性的一个额外的机械设备。第三种同时也是非常复杂的表面式加热器的布置如图4-2(d)所示。这里，预热设备可作为管束整体的组成部分，合理地布置在表面式加热器

43、壳内，也可以整个以外置式单元形式布置。预热单元将加热器疏水中的热量传递给流入的凝结水，可能由于存在温差，它被称作疏水冷却器。这就是疏水冷却器加热器布置。疏水冷却器的明显优点在于它减少了引起其内部热量传递的传热温差。加热时使用的是温度较低的水，而不直接用抽汽，这样就提高了传热的可逆性和循环热效率。在热平衡设计中可以看到疏水冷却器具有显著优点。虽然它是一个具有高可靠性的静态设备，但它在传热方面的优点常常被人们忽略。4.4.1 整体煤气化联合循环电站 电站的规模主要取决于燃气轮机。一套燃气/蒸汽轮机机组出力可超过250MW，其中60%来自燃气轮机。更大的电站则需要多级燃气轮机，这样就可以实现规模经济

44、，因为只需要维护一台蒸汽轮机，并且具有更大的电厂平衡系统，如燃料处理，电气和控制以及水处理。IGCC 可以分期建设，先建一个以天然气为燃料的燃气轮机（简单循环），再依次建造蒸汽轮机和余热锅炉（联合循环），最后建设一个煤气化系统，这样就能使业主更加灵活地满足负荷在峰谷之间变化的需求，同时也适应于天然气成2011 级热能专业英语期末复习 23 本高于煤炭的现状。虽然原理很简单，但将天然气改为煤气，还需要在燃气轮机和蒸汽侧热平衡方面做很多改进。（1 班上学期所划重点段落&上届所划重点段落）各种各样可利用的技术和外界设计因素结合起来使IGCC 电站的设计变成一个复杂、地点相关性强的过程。同时，这种灵活

45、性提供了一个机会，可以针对各种应用制造出一个最优化的系统。（上届所划重点段落）课外阅读（第二单元reading materials）(2013-2014学年第二学期 2011级考题)课后选择题答案(10%)Chapter 1 1.C 2.B 3.A 4.B 5.C 6.A 7.D 8.B 9.A 10.C Chapter 2 2011 级热能专业英语期末复习 24 1.B 2.C 3.D 4.A 5.D 6.B 7.B 8.A 9.D 10.B Chapter 3 1.A 2.B 3.A 4.C 5.B 6.C 7.D 8.A 9.B 10.A Chapter 4 1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.A 7.A 8.D 9.B 10.A 集美大学 2011级学长致学弟学妹 热力 1112