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1、热力学及传热学基础知识1. 什么叫工质?火力发电厂采用什么作为工质?答：工质是热机中热能转变为机械能的一种媒介物质(如燃气、蒸汽等)，依靠它在热机中的状态变化(如膨胀)才能获得功。 为了在工质膨胀中获得较多的功，工质应具有良好的膨胀性。在热机的不断工作中，为了方便工质流入与排出，还要求工质具有良好的流动性。因此，在物质的固、液、汽三态中，汽态物质是较为理想的工质。目前火力发电厂主要以水蒸汽作为工质。2. 什么是工质的状态参数?常用的状态参数有几个?基本状态参数有几个?答：描述工质状态特性的物理量称为状态参数，常用的工质状态参数有温度、压力、比容、焓熵、内能等，基本状态参数有温度、压力、比容。3
2、. 什么是绝对压力、表压力?答：容器内工质本身的实际压力称为绝对压力用符号Pa表示。工质的绝对压力与大气压的差值为表压力，用符号Pg表示。因此，表压力就是我们用表计测量所得的压力，大气压力用符号Patm表示。 绝对压力与表压力之间的关系为： PaPg+Patm或PgPa-Patm4. 什么是真空和真空度?答：当容器中的压力低于大气压力时，把低于大气压力的部分叫真空。用符号“Pv”表示其关系式为： PvPatmPa发电厂有时用百分数表示真空值的大小，称为真空度。真空度是真空值和大气压力比值的百分数，即： 完全真空时真空度为100%，若工质的绝对压力与大气压力相等时，真空度为零。 例如：凝汽器水银
3、真空表的读数为710mmHg，大气压力计读数为750mmHg，求凝汽器内绝对压力和真空度各为多少? PvPatmPa=750-710=40mmHg=0.0051MPa 5. 什么是比容和密度?它们之间有什么关系?答：单位质量的物质所占有的容积称为比容。用小写的字母表示，即； 式中 m -物质的质量，kg； V -物质所占有的容积，m3。比容的倒数，即单位容积的物质所具有的质量，称为密度，用符号“”表示，单位为kgm3。比容与密度的关系为vl，显然比容和密度互为倒数、即比容和密度不是相互独立的两个参数，而是同一个参数的两种不同的表示方法。6. 什么是平衡状态?答：在无外界影响的条件下，气体的状态
4、不随时间而变化的状态叫做平衡状态。只有当工质的状态是平衡状态时，才能用确定的状态参数值去描述。只有当工质内部及工质与外界间达到热的平衡(无温差存在)及力的平衡(无压差存在)时，才能出现平衡状态。7. 什么是标准状态?答：绝对压力为1.01325105Pa(1个标准大气压)，温度为0(273.15K)时的状态称为标准状态。8. 什么是参数坐标图?答：以状态参数为直角坐标表示工质状态及其变化的图称参数坐标图。参数坐标图上的点表示工质的平衡状态，由许多点相连而组成的线表示工质的热力过程，如果工质在热力过程中所经过的每一个状态都是平衡状态，则此热力过程为平衡过程，只有平衡状态及平衡过程才能用参数坐标图
5、上的点及线来表示。9. 什么是热能?它与哪些因素有关?答：物体内部大量分子不规则的运动称为热运动。这种热运动所具有的能量叫做热能，它是物体的内能。 热能与物体的温度有关，温度越高，分子运动的速度越快，具有的热能就越大。10. 什么是热量? 答：高温物体把一部分热能传递给低温物体，其能量传递的多少用热量来度量。因此物体吸收或放出的热能称为热量。热量传递的多少和热力过程有关，只有在能量传递的热力过程中才有功和热量的存在，没有能量传递的热力状态是根本不存在什么热量的，所以热量不是状态参数。11. 什么是热机?答：把热能转变为机械能的设备称热机。如汽轮机、内燃机、蒸汽机、燃气轮机等。12. 什么是比热
6、容?影响比热容的主要因素有哪些?答：单位数量(质量或容积)的物质温度升高(或降低)1所吸收(或放出)的热量，称为气体的单位热容量，简称为气体的比热容。比热容表示单位数量的物质容纳或贮存热量的能力，物质的质量比热容符号为c，单位为KJ/(Kg)。 影响比热容的主要因素有温度和加热条件，一般说来，随着温度的升高，物质比热容的数值也增大；定压加热的比热容大于定容加热的比热容。此外，还有分子中原子数目、物质性质、气体的压力等因素也会对比热容产生影响。13. 什么是热容量?它与比热有何不同?答：质量为m的物质，温度升高(或降低)l所吸收(或放出)的热量称为该物质的热容。 热容Qmc，热容的大小等于物体质
7、量与比热的乘积，热容与质量有关，比热容与质量无关，对于相同质量的物体比热容大的热容大，对于同一物质，质量大的热容大。14. 什么是气体内能?答：气体内部分子运动所形成的内动能和由于分子相互之间的吸引力所形成的内位能的总和称为内能。 u表示1kg气体的内能，U表示mkg气体的内能。 则 U=mu15. 什么是焓?答：在某一状态下单位质量工质比容为v，所受压力为p，为反抗此压力，该工质必须具备pv的压力位能。单位质量工质内能和压力位能之和称为比焓。比焓的符号为h单位KJ/kg。其定义式为： hu十pv KJ/kg对m千克工质，内能和压力位能之和称为焓，单位kJ，即 HmhU +pV 由hu +pv
8、可看出，工质的状态一定，则内能U及PV一定，焓也一定，即焓仅为状态所决定所以焓也是状态参数。16. 什么是熵?答：在没有摩擦的平衡过程中，单位质量的工质吸收的热量dq与工质吸热时的绝对温度T的比值叫熵的增加量。其表达式为：S=dq/T其中SS2-S1是熵的变化量。熵的单位是(KJ/（kgK）)若某过程中气体的熵增加，即S0，则表示气体是吸热过程。若某过程中气体的熵减少，即S0，则表示气体是放热过程。若某过程中气体的熵不变。即S=0，则表示气体是绝热过程。17. 什么是理想气体?什么是实际气体?答：气体分子间不存在引力，分子本身不占有体积的气体叫理想气体。反之，气体分子间存在着引力，分子本身占有
9、体积的气体叫实际气体。18. 火电厂中什么气体可看作理想气体?什么气体可看作实际气体?答：在火力发电厂中，空气、燃气、烟气可以作为理想气体看待，因为它们远离液态，与理想气体的性质很接近。 在蒸汽动力设备中，作为工质的水蒸汽，因其压力高，比容小，即气体分子间的距离比较小，分子间的吸引力也相当大。离液态接近，所以水蒸汽应作为实际气体看待。19. 什么是理想气体的状态方程式?答：当理想气体处于平衡状态时，在确定的状态参数p、V、T之间存在着一定的关系，这种关系表达式pVRT即为1kg质量理想气体状态方程式。如果气体质量为m千克，则气体状态方程式为： pVmRT式中 p -气体的绝对压力，Nm2； T
10、 -气体的绝对温度，K； R -气体常数，J(kgK)； V -气体的体积，m3。气体常数R与状态无关，但对不同的气体却有不同的气体常数。例如空气的R287J(kgK)，氧气的R259.8J(kgK)。20. 理想气体的基本定律有哪些?其内容是什么？答：理想气体的三个基本定律是：(1)波义耳-马略特定律；(2)查理定律；(3)盖吕萨克定律。其具体内容：(1) 波义耳-马略特定律：当气体温度不变时，压力与比容成反比变化。用公式表示： p1v1=p2v2气体质量为m时：p1V1=p2V2（其中V=mv）。(2)查理定律：气体比容不变时，压力与温度成正比变化。用公式表示为： p1/T1=p2/T2(
11、3)盖吕萨克定律：气体压力不变时，比容与温度成正比变化，对于质量为m的气体，压力不变时，体积与温度成正比变化。用公式表示： v1/T1=v2/T2或V1/T1=V2/T221. 什么是不可逆过程?答：存在摩擦，涡流等能量损失而使过程只能单方向进行，不可逆转的过程叫做不可逆过程。实际的过程都是不可逆过程。22. 什么是等容过程?等容过程中吸收的热量和所做的功如何计算?答：容积(或比容)保持不变的情况下进行的过程叫等容过程。由理想气体状态方程pv=RT得p/T=R/v=常数，即等容过程中压力与温度成正比。因v0、所以容积变化功w0，则qu十wuu2-u1，也即等容过程中，所有加入的热量全部用于增加
12、气体的内能。23. 什么是等温过程?等温过程中工质吸收的热量如何计算?答：温度不变的情况下进行的热力过程叫做等温过程。由理想气体状态方程pvRT对一定的工质则pvRT常数，即等温过程中压力与比容成反比。 其吸收热量：qu十wqT（s2-s1）24. 什么是等压过程?等压过程的功及热量如何计算？答：工质的压力保持不变的过程称为等压过程，如锅炉中水的汽化过程，乏汽在凝汽器中的凝结过程，空气预热器中空气的吸热过程都是在压力不变时进行的过程。 由理想气体状态方程pvRT，T/vp/R常数，即等压过程中温度与比容成正比。 等压过程做的功：wp（v2-v1）等压过程工质吸收的热量： qu十w=u2-u1+
13、p（v2-v1）=（u2+p2v2）-（u1+p1v1）=h2-h125. 什么是绝热过程?绝热过程的功和内能如何计算？答：在与外界没有热量交换情况下所进行的过程称为绝热过程。如汽轮机为了减少散热损失，汽缸外侧包有绝热材料，而工质所进行的膨胀过程极快，在极短时间内来不及散热，其热量损失很小，可忽略不计，故常把工质在这些热机中的过程作为绝热过程处理。因绝热过程q0，则qu十w w-u即绝热过程中膨胀功来自内能的减少，而压缩功使内能增加。 w（p1v1-p2v2）/（k-1）k为绝热指数，与工质的原子个数有关。单原子气体k=1.67，双原子气体k1.4，三原子气体k1.28。26. 什么是等熵过程
14、?答：熵不变的热力过程称为等熵过程。可逆的绝热过程，即没有能量损失的绝热过程为等熵过程。在有能量损耗的不可逆过程中，虽然外界没有加入热量但工质要吸收由于摩擦、扰动等损耗而转变成的热量，这部分热量使工质的熵是增加的，这时绝热过程不为等熵过程。汽轮机工质膨胀过程是个不可逆的绝热过程。27. 简述热力学第二定律？答：热力学第二定律说明了能量传递和转化的方向、条件、程度。它有两种叙述方法：从能量传递角度来讲：热不可能自发地不付代价地，从低温物体传到高温物体；从能量转换角度来讲：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化成为功而不留下任何其它变化的热力发动机。28. 什么是热力循环？答：工质从某状态点开始，经过一系列的状态变化又回到原来这一状态点的封闭变化过程叫做热力循环，简称循环。29. 什么叫是循环的热效率?答：工质每完成个循环所做的净功w和工质在循环中从高温热源吸收的热量q的比值叫做循环的热效率，即=w/q循环的热效率说明了循环中热转变为功的程度，越高，说明工质从热源吸收的热量中转变为功的部分就越多，反之转变为功的部分越少。30. 卡诺循环是由哪些过程组成的?其热效率如何计算?答：卡诺循环是由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程所组成。因而，整个卡诺循
