集美大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)英語期末復(fù)習(xí)2011級

1、2011級熱能專業(yè)英語期末復(fù)習(xí)詞匯（20%）Test onepact heat exchanger緊湊式換熱器 boundary layer邊界層 fluid mechanics流體力學(xué) developed flow完全發(fā)展的流動 forced convection強制對流 internal combustion engine內(nèi)燃機(jī) normal temperature gradient法向溫度梯度 plane flow平面流，二元流 regenerative heat exchanger蓄熱/再生式換熱器 thermal conductivity熱傳導(dǎo)率，導(dǎo)熱系數(shù) specific volu

2、me比體積，比容 view factor角系數(shù)2.干度quality 熱力學(xué)thermodynamics 對流convection 輻射radiation 發(fā)射率emissivity 定常的steady 粘性的viscous 層流laminar 等熵的isentropic 紊流turbulent 流線streamline 自然對流free convection 孤立系統(tǒng)isolated system 臨界壓力critical pressureTest two1.regenerator回?zé)崞?，蓄熱?counterflow逆流換熱器 circulating fluid bed循環(huán)流化床 flue

3、 gas煙氣 recuperator間壁式換熱器 membrane wall panels膜式墻 pendants superheat platen懸吊屏式過熱器 wingwall屏式凝渣管 vertical spidle mill立軸磨粉機(jī)，中速機(jī) forced draft fan壓力送風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī) ball-and-tube mill球管磨機(jī)2.聯(lián)箱header 省煤器economizer 爐膛furnace 無煙煤anthracite 給水feedwater吹灰器sootblower 磨損wear 下降管down comer 制粉系統(tǒng)pulverizing system 著火igniti

4、onTest three1.out-of-balance weight不平衡重量 nozzle box噴嘴室 monobloc rotor整鍛轉(zhuǎn)子 gland housing軸封腔室 convergent-divergent type nozzle縮放式噴管 hot well熱井 dynamic balance動平衡 built-up blade組合式葉片 shrink fit冷縮配合，熱套配合 throttle governing節(jié)流調(diào)節(jié) velocity-compounded stage復(fù)速級 2.沖動式impulse 反動式reaction冷凝器condenser 氣缸casing 葉根

5、root 轉(zhuǎn)子rotor 軸承bearing 法蘭flange 持環(huán) carrier rings 聯(lián)軸器couplingTest four1.condensate extraction pump凝結(jié)水泵 contact-type heater混合式加熱器 plain tube光管 extraction stage抽汽級 regenerative feedheating回?zé)峤o水加熱 latent heat潛熱 steam-jet ejector射汽抽氣器 full load滿負(fù)荷 drain pump疏水泵 pumped heater強制疏水加熱泵 surge tank緩沖水箱 non-cond

6、ensable gas不凝結(jié)氣體2.熱電聯(lián)產(chǎn)cogeneration 冷凝器condenser 鍋爐boiler 排水drain 熱井hot-well 除氧器de-aerator 超臨界supercritical 給水feed water 煙囪shaft 冷卻塔cooling tower翻譯(課內(nèi)50%+課外20%)注：其中打陰影部分為上屆所劃重點段落，加粗斜體為1班上學(xué)期所劃重點段落，或許有參考價值。1.1.1 熱力系統(tǒng)和控制體熱力系統(tǒng)是一包圍在某一封閉邊界內(nèi)的具有固定質(zhì)量的物質(zhì)。系統(tǒng)邊界通常是比較明顯的（如氣缸內(nèi)氣體的固定邊界）。然而，系統(tǒng)邊界也可以是假想的（如一定質(zhì)量的流體流經(jīng)

7、泵時不斷變形的邊界）。 系統(tǒng)之外的所有物質(zhì)和空間統(tǒng)稱外界或環(huán)境。熱力學(xué)主要研究系統(tǒng)與外界或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的相互作用。系統(tǒng)通過在邊界上進(jìn)行能量傳遞，從而與外界進(jìn)行相互作用，但在邊界上沒有質(zhì)量交換。當(dāng)系統(tǒng)與外界間沒有能量交換時，這樣的系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)。 在許多情況下，當(dāng)我們只關(guān)心空間中有物質(zhì)流進(jìn)或流出的某個特定體積時，分析可以得到簡化。這樣的特定體積稱為控制體。例如泵、透平、充氣或放氣的氣球都是控制體的例子。包含控制體的表面稱為控制表面。(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題) 因此，對于具體的問題，我們必須確定是選取系統(tǒng)作為研究對象有利還是選取控制體作為研究

8、對象有利。如果邊界上有質(zhì)量交換，則選取控制體有利；反之，則應(yīng)選取系統(tǒng)作為研究對象。1.1.2 平衡、過程和循環(huán) 對于某一參考系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)各點溫度完全相同。當(dāng)物質(zhì)內(nèi)部各點的特性參數(shù)均相同且不隨時間變化時，則稱系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)邊界某部分的溫度突然上升時，則系統(tǒng)內(nèi)的溫度將自發(fā)地重新分布，直至處處相同。 當(dāng)系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€平衡狀態(tài)時，系統(tǒng)所經(jīng)歷的一系列由中間狀態(tài)組成的變化歷程稱為過程。若從一個狀態(tài)到達(dá)另一個狀態(tài)的過程中，始終無限小地偏離平衡態(tài)，則稱該過程為準(zhǔn)靜態(tài)過程，可以把其中任一個中間狀態(tài)看作為平衡狀態(tài)。準(zhǔn)靜態(tài)過程可近似視為許多過程的疊加

9、結(jié)果，而不會顯著減小其精確性，例如氣體在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的壓縮和膨脹過程。如果系統(tǒng)經(jīng)歷一系列不平衡狀態(tài)（如燃燒），從一個平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€平衡狀態(tài)，則其過程為非平衡過程。（1班上學(xué)期所劃重點段落）當(dāng)系統(tǒng)從一給定的初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列中間過程又回到其初始狀態(tài)，則稱系統(tǒng)經(jīng)歷了一個循環(huán)。循環(huán)結(jié)束時，系統(tǒng)中的各參數(shù)又與初始參數(shù)相同。（上屆所劃重點段落）在任一特性參數(shù)名稱前加上前綴iso-，表示該參數(shù)在整個過程保持不變。等溫（isothermal）過程中溫度保持不變；等壓（isobaric）過程中壓強恒定；等容（isometric）過程中體積保持不變。1.2 流體力學(xué)基礎(chǔ)一些常見的用來簡化流動狀

10、態(tài)的假設(shè)是與流體性質(zhì)有關(guān)系的。例如，黏性在某些條件下對流體有顯著的影響；而在其它條件下，忽略黏性效應(yīng)的影響可以大大地簡化方程，但并不會顯著改變計算結(jié)果。眾所周知，氣體速度很高時必須考慮其壓縮性，但在預(yù)測風(fēng)力對建筑物的影響程度，或者預(yù)測受風(fēng)力直接影響的其它物理量時，可以不計空氣的壓縮性。學(xué)完流體運動學(xué)之后，可以更明顯地看出采用了哪些恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)。這里，將介紹一些重要的用來分析流體力學(xué)問題的一般性方法，并簡要介紹不同類型的流動。(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題)1.2.5 黏性和非黏性流動 流體的流動可大致分為黏性流動和非黏性流動。非黏性流動是指黏性作用對流動的影響

11、很小、可被忽略的流動。而在黏性流動中，黏度的影響極為重要，不容忽視。 為了模擬分析非黏性流動，簡單地讓黏度為零即可，這顯然忽略了一切黏性作用。在實驗室中，制造非黏性流動則非常困難，因為所有的流體（例如水和空氣）都有黏性。然后問題變?yōu)椋菏欠翊嬖谖覀兏信d趣的、且黏性影響微乎其微的流動？答案是：“存在，只要流動中的切向應(yīng)力很小，而且其作用范圍小到不會顯著影響流場就可以”。當(dāng)然，這種描述非?；\統(tǒng)，需要大量的分析以證明無黏性流動假設(shè)是正確的。 根據(jù)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)可以用于模擬非黏性流動的基本流動為外部流動，即存在于物體外部的流動。非黏性流動對于繞流線型物體的研究非常重要，如繞流機(jī)翼或水翼。

12、任何可能存在的黏性影響只限于薄薄的一層之內(nèi)，稱之為邊界層，它緊貼物體的表面，如圖1-7所示。受黏性的影響，邊界層內(nèi)固定壁面處的速度始終為零。對于許多流動情形，邊界層非常薄，當(dāng)研究繞流線型流動的總體特征時，可以忽略邊界層的影響。例如，對繞翼型的流動，除了邊界層內(nèi)和可能接近尾緣的區(qū)域之外，非黏性流動解與實際情況非常吻合。管道系統(tǒng)中收縮段的流動，以及內(nèi)部流動中黏性影響均可忽略不計的小段區(qū)域都可簡化成非黏性流動。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）內(nèi)流中的很大一部分情形都屬于黏性流動，如管道流、暗渠流以及明渠流。在這些流動中，黏性作用造成相當(dāng)大的“損失”，以此解釋了管道輸運石油和天然氣

13、必定耗費大量的能源。無滑移條件使得壁面處的速度為零，由此產(chǎn)生的切應(yīng)力，直接導(dǎo)致這些損失的產(chǎn)生。 1.2.6 層流和紊流 黏性流動可分為層流和紊流。在層流中，流體與周圍流體質(zhì)點無明顯的混合。如果在流動中注入染料，除了分子運動的影響外，流體質(zhì)點不與周圍流體混合，并將在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)保持其狀態(tài)。黏性切應(yīng)力始終影響層流流動。層流可以是高度非定常的，也可以是定常的。 在紊流中，流體運動作不規(guī)則地變化，速度和壓強等參數(shù)的大小在時間和空間坐標(biāo)上呈現(xiàn)隨機(jī)變化，這些物理量往往通過統(tǒng)計平均值來描述。在這個意義上，可定義“定?！蔽闪鳎杭磿r均值不隨時間變化的紊流。注入紊流中

14、的染料在流體質(zhì)點隨機(jī)運動的作用下，迅速與周圍流體進(jìn)行摻混，染料在此擴(kuò)散過程中很快就會消散而變得無法識別。層流和紊流可用一個水龍頭進(jìn)行簡單實驗來觀察其流動狀態(tài)。打開水龍頭，這時的水流正如靜靜的小溪一樣，流動得非常緩慢，此時的流動狀態(tài)就是層流；慢慢開大水龍頭，觀察到流動逐漸變得紊亂。注意，紊流從相對較小的流量下開始發(fā)展而成。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）流動狀態(tài)依賴于三個描述流動條件的物理參數(shù)。第一個參數(shù)是流場的特征長度，如邊界層厚度或管道直徑。如果這個特征長度尺度足夠大，流動中的擾動可能會逐漸增大，從而使得流動轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。第二個參數(shù)是特征速度，如空間平均流速，足夠大的流速將

15、導(dǎo)致紊流的產(chǎn)生。第三個參數(shù)是運動黏度，流體的黏性越小，紊流的可能性越大。上述三個參數(shù)可以整理成一個參數(shù)，用于預(yù)測流動狀態(tài)。這個參數(shù)就是雷諾數(shù)，以奧斯本×雷諾的名字命名，該參數(shù)為無量綱參數(shù)，定義為Re=VL/，式中，L和V分別為特征長度和特征速度，為運動黏度。例如，在管道流中，L為管徑，V為平均速度。如果雷諾數(shù)相對較小，流動為層流；如果雷諾數(shù)較大，則為紊流。通過定義臨界雷諾數(shù)Recrit，可更加精確地進(jìn)行表述，當(dāng)Re<Recrit，流動為層流。例如，粗糙管內(nèi)的流動，其Recrit2000，這也是最低的臨界雷諾數(shù)，并適用于大多數(shù)工程應(yīng)用。如果管壁極為光滑且無振動，由于流動中脈動水平

16、的減弱而使臨界雷諾數(shù)可能增大，曾經(jīng)實測到40000以上的臨界值。采用不同的特征尺寸計算所得臨界雷諾數(shù)將有所不同，例如，用平均速度和平板之間的距離計算得到的平行板間流動的臨界雷諾數(shù)為1500。 對于平板上的邊界層，由于來流為均勻來流，其特征長度隨到前緣點的距離x而變化。計算雷諾數(shù)時采用長度x作為特征長度。在某一特定的xT下，Re變?yōu)镽ecrit，流動從層流過渡到紊流。處于均勻流中的光滑剛性平板，且自由來流的脈動水平較低時，已觀測到的臨界雷諾數(shù)高達(dá)106。在大多數(shù)工程應(yīng)用中，通常假設(shè)壁面為粗糙壁面，或者自由來流的脈動水平較高時，相應(yīng)的臨界雷諾數(shù)約為3×105。1.3.2

17、0;對流換熱 眾所周知，與熱金屬板放置在靜止的空氣中相比，放置在轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇前的熱金屬板會更快地冷卻。我們說熱量通過對流進(jìn)行傳遞，稱此類換熱過程為對流換熱。對流這個術(shù)語給讀者提供了有關(guān)傳熱過程的直觀概念，然而，必須擴(kuò)展這種直觀概念，使我們可以達(dá)到對某一問題進(jìn)行充分的分析和處理。例如，我們知道流過熱平板的空氣速度會明顯影響其傳熱量，但它是以線性方式影響冷卻的嗎？即如果速度增加一倍，傳熱量也會增加一倍嗎？我們猜想，如果用水代替空氣冷卻熱平板，傳熱量可能有所不同，但是，二者的差異會有多少呢？這些問題在了解一些非常基本的分析后，可得以回答?，F(xiàn)在，我們來簡要描述對流換熱的物理機(jī)理，并且說明它和傳

18、導(dǎo)過程的聯(lián)系。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）被加熱的平板如圖1-8所示，平板的溫度為Tw，流體的溫度為T。速度分布如圖所示，受黏性作用，平板上的速度減小為零。因為壁面處流動薄層的速度為零，因此，在該點上熱量只能以導(dǎo)熱方式傳遞。因此，可以利用式(1-3)，以及壁面上的流體導(dǎo)熱系數(shù)和溫度梯度來計算傳熱量。如果熱量在該層經(jīng)導(dǎo)熱傳遞，那么，為什么我們要談及對流換熱以及需要考慮流體速度的影響呢？答案是，溫度梯度依賴于流體帶走熱量的速度，較高的流速將產(chǎn)生較大的溫度梯度。因此，壁面上的溫度梯度依賴于流場的變化，在以后的分析中，我們將建立這二者間的關(guān)系。然而，必須記住，壁面上傳熱的物理機(jī)

19、理是一導(dǎo)熱過程。 為描述對流換熱的整體效應(yīng)，應(yīng)用牛頓冷卻定律 Q=hA(Tw-T) (1-4) 這里，熱流量與壁面和流體間的整體溫度差以及表面積A有關(guān)。參數(shù)h稱為對流換熱系數(shù)，式(1-4)是其定義式。對某些傳熱過程，可獲得h的分析表達(dá)式，而復(fù)雜情形下的傳熱系數(shù)必須通過實驗研究來確定。式(1-4)表明，當(dāng)熱流量的單位為W時，h的單位為W/(m2)。 如果將熱平板置于沒有外部風(fēng)源的房間空氣中，平板附近的密度梯度將造成空氣運動。我們稱此換熱過程為自然對流，以區(qū)別于風(fēng)扇吹掃平板表面時形成的強制對流。沸騰和凝結(jié)現(xiàn)象也屬于對流換熱的范疇。2.3.3 流化床燃燒

20、60;流化床燃燒是煤粉燃燒方式的一種，采用這種燃燒方式時煤在空氣中的燃燒發(fā)生在流化床中，典型的是循環(huán)流化床。循環(huán)流化床最適合于燃燒低成本廢棄燃料、 低品質(zhì)或低熱量煤。將煤粒和石灰石投入到床中，石灰石在床內(nèi)煅燒成石灰。流化床中主要是石灰和少量的煤，煤焦在其中循環(huán)。運行中的床溫很低，只有427(800)，在這個溫度下的熱力學(xué)環(huán)境有利于減少NOx的形成和捕集SO2，使之與CaO 反應(yīng)生成CaSO4。對于煤燃燒，蒸汽循環(huán)可以是亞臨界，也可能是超臨界，它們具有相近的發(fā)電效率。循環(huán)流化床技術(shù)的最大的優(yōu)點是它在床中捕捉SO2的能力和它對煤質(zhì)的廣泛適應(yīng)性，其中包括低熱量煤、高灰分煤和低揮發(fā)

21、分煤，并且在運行中可以改變煤種。循環(huán)流化床鍋爐適合與生物質(zhì)共燃，最近就新建了幾臺燃燒褐煤的循環(huán)流化床機(jī)組。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）如圖2-1所示，目前最常用的流化床技術(shù)是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。煤和煤焦燃燒的同時，空氣攜帶煤、煤焦、煤灰和脫硫劑通過爐膛。固體材料通過旋風(fēng)分離器從煙氣中分離出來，然后通過對流煙道部分，煙氣把熱量傳給爐管以產(chǎn)生高壓蒸汽。 另一部分蒸汽是由流化床中的高溫固體在返回爐膛前放出熱量產(chǎn)生的。爐膛內(nèi)固體快速運動會引起過量的磨損，因此爐膛底部不安裝爐管。通過低燃燒溫度和空氣分級燃燒來控制NOx的生成。SOx排放通過床中石灰脫硫劑控制。這些為煙氣

22、凈化節(jié)省了大筆的投資，但是低的SOx排放需要燃燒低硫分煤，并且NOx的排放受燃燒反應(yīng)的限制。 極低的排放需要額外的煙氣凈化設(shè)備，同時會增加相應(yīng)的維護(hù)成本。在中國最大的流化床鍋爐是330MWe，設(shè)計最大的鍋爐是600MWe，但是還沒有投建。2.4 制粉系統(tǒng) 煤粉制備與煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展是同步的。為了使煤在爐膛中有效燃燒，煤在離開燃燒器時必須被粉碎到一定的大小，這樣才能迅速燃燒，這就意味著煤必須被加工成小顆粒，才能被迅速加熱到著火溫度并和空氣良好混合。磨煤機(jī)的工作就是把煤磨碎到符合上述要求的合適的大小。較早的系統(tǒng)使用筒式球磨機(jī)磨煤粉，并且在燃燒前利用儲倉暫時儲存煤粉。

23、如果對該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，去掉中間儲倉而將從磨煤機(jī)出來的煤粉直接送去燃燒，就會對磨煤機(jī)的可靠性有很高的要求。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題)正壓制粉系統(tǒng)中，提供煤粉輸送介質(zhì)的一次風(fēng)機(jī)位于磨煤機(jī)前，因而它運送的是清潔空氣，不會像排粉風(fēng)機(jī)一樣受到侵蝕磨損。這是正壓磨煤系統(tǒng)的主要優(yōu)點。然而，磨煤機(jī)需要由單獨風(fēng)機(jī)提供高于磨煤機(jī)內(nèi)部壓力的密封空氣。2.4.3制粉系統(tǒng) 磨煤機(jī)只是龐大的制粉系統(tǒng)的一部分，制粉系統(tǒng)一般有直吹式和中儲式兩種。在直吹式系統(tǒng)中，從磨煤機(jī)出來的煤粉直接參與燃燒過程，同時參與的還有空氣、水蒸汽和通入磨煤機(jī)的熱能。

24、中儲式系統(tǒng)把煤粉從空氣、水蒸汽和通入磨煤機(jī)的能量中分離開再去燃燒。儲倉中的煤粉由新的一次風(fēng)輸送到燃燒設(shè)備。目前生產(chǎn)蒸汽的過程中很少采用中儲式制粉系統(tǒng)，但是很多特殊的場合仍然需要，比如煤氣化和高爐投煤。目前在美國運行的中速磨大約有1000臺，其中99%以上的是直吹式系統(tǒng)。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）直吹式系統(tǒng)的主要部件有： (1)給煤機(jī)，通過煤倉調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)的給煤量。  (2)熱源，用來預(yù)熱干燥煤粉的一次風(fēng) (3)一次風(fēng)機(jī)，典型的情況是作為鼓風(fēng)機(jī)布置于磨煤機(jī)之前（正壓系統(tǒng)），或作為排粉風(fēng)機(jī)位于磨煤機(jī)之后（負(fù)壓系統(tǒng)） (4

25、)磨煤機(jī)，作為正壓系統(tǒng)或負(fù)壓系統(tǒng)的主體部分。  (5)管路，把煤和一次風(fēng)從磨煤機(jī)輸送到燃燒器  (6)燃燒器，混合煤粉和平衡燃燒空氣  (7)控制和調(diào)節(jié)裝置 根據(jù)工程的經(jīng)濟(jì)性，以上部件可以按照不同的形式布置。在正壓系統(tǒng)中，需要做出選擇，是采用熱一次風(fēng)風(fēng)機(jī)（每個磨一個風(fēng)機(jī)），還是采用冷風(fēng)風(fēng)機(jī)（布置在特定的空氣加熱器前面）。熱風(fēng)輸送系統(tǒng)初始投資費用較低，因為不需要特定的空氣加熱器。對大型機(jī)組而言，冷風(fēng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有較低的運行費用，可以補償較高的初始投資。（1班上學(xué)期所劃重點段落）中速磨這個術(shù)語是指空氣引入到磨煤機(jī)中作為一次風(fēng)用來干

26、燥和輸送煤粉。一次風(fēng)的控制對制粉系統(tǒng)的正常運行是非常重要的。不管是直吹式還是中儲式制粉系統(tǒng)，也不管采用熱風(fēng)還是冷風(fēng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)都需要普遍的控制。必須控制一次風(fēng)量和磨煤機(jī)出口溫度，這個控制由三個相互聯(lián)系的節(jié)氣閥來實現(xiàn)。 其中的兩個是熱和冷的節(jié)氣閥，用來調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的空氣溫度，這些節(jié)氣閥通常是相互關(guān)聯(lián)的，從而保證一個開啟另一個則關(guān)閉。第三個節(jié)氣閥是獨立的，用來控制空氣容積。一些生產(chǎn)商只采用兩個節(jié)氣閥，但是缺乏穩(wěn)定性，而變負(fù)荷時的低反應(yīng)能力抵消了初投資的減少帶來的好處。2.5 系統(tǒng)布置和主要部件  現(xiàn)代鍋爐具有復(fù)雜的熱力水力（蒸汽和水）受熱面結(jié)構(gòu)，以預(yù)熱和蒸發(fā)水，產(chǎn)

27、生過熱蒸汽。這些受熱面是這樣布置的：（1）燃料在最小污染排放的情況下完全有效地燃燒；（2）按要求產(chǎn)生一定流量、壓力和溫度的蒸汽；（3）最大限度地回收能量。一個相對簡單的燃煤電站鍋爐如圖24所示。產(chǎn)生蒸汽和熱量回收系統(tǒng)中的主要部件有：（1）爐膛和對流煙道（2）蒸汽過熱器（第一級和第二級）（3）蒸汽再熱器（4）產(chǎn)生蒸汽的管組（僅僅存在于工業(yè)鍋爐中）（5）省煤器（6）汽包（或鍋筒）（7）減溫器和蒸汽溫度控制系統(tǒng)（8）空氣預(yù)熱器2.5.1爐膛 爐膛是一個四周封閉的開口大空間，燃料在其中燃燒，產(chǎn)生的煙氣在進(jìn)入對流煙道前得到冷卻。離開爐膛進(jìn)入管束的煙氣溫度過高則會導(dǎo)致煙塵微粒沉積在管壁上或使金屬

28、管壁超溫。燃料和燃燒設(shè)備的類型對爐膛的幾何形狀和尺寸影響很大。在這種情況下，磨細(xì)的煤粉被送入爐膛懸浮燃燒。燃燒產(chǎn)物上升穿過爐膛上部。過熱器、再熱器和省煤器等受熱面被特定布置于鍋爐圍墻內(nèi)部的水平或垂直煙道內(nèi)（對流煙道）。在現(xiàn)代蒸汽發(fā)生器中，爐膛和對流煙道的爐墻是由碳鋼或低合金鋼的汽冷或水冷壁組成，以維持爐墻的金屬溫度在允許的范圍內(nèi)。這些管子在頂部和底部由聯(lián)箱或母管連接在一起。這些聯(lián)箱用來分配或收集水、蒸汽或汽水混合物。在最現(xiàn)代化的機(jī)組中，爐墻管道也作為主要的產(chǎn)生蒸汽的部件或受熱面。這些管子用鋼條焊接在一起，組成氣密的、連續(xù)的、剛性的膜式墻。這些管道通常預(yù)制成可裝運的膜板，并且板上留有燃燒器口、觀

29、察孔、吹灰器口（鍋爐清潔設(shè)備）和燃?xì)鈬娙肟凇＃?班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題)2.5.2 過熱器和再熱器 過熱器和再熱器被專門設(shè)計成順列管束，用來提高飽和蒸汽的溫度。一般形式下，它們是簡單的單相換熱器，蒸汽在管道內(nèi)流動，煙氣從外面經(jīng)過，通常二者是交叉流動。由于其較高的運行溫度，這些關(guān)鍵的部件一般用合金鋼制造。典型的布置通常有利于控制出口蒸汽的溫度，保持金屬溫度低于其可接受的極限和控制蒸汽流動的壓力損失。過熱器和再熱器的主要區(qū)別是蒸汽壓力。在典型的汽包鍋爐中，過熱器的出口壓力為2700psi（186bar），而

30、再熱器的出口壓力為580psi（40bar）。受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置取決于所要求的出口溫度、吸熱量、燃料的灰分特性和清潔設(shè)備。這些受熱面可以呈水平或垂直布置。過熱器和有的再熱器經(jīng)常被分為幾段以利于控制蒸汽溫度和優(yōu)化熱量回收。過熱器的類型 根據(jù)煙氣側(cè)的傳熱方式，過熱器可分為兩種基本類型。最初的一種是對流過熱器，從煙氣吸收的輻射熱量很小。在這樣的機(jī)組中，蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷的增加而升高，這是因為爐膛吸收單位輸入熱量的百分比下降。這導(dǎo)致過熱器吸收了更多的熱量。因為對流傳熱速率幾乎與煙氣流率即鍋爐負(fù)荷成直線關(guān)系，因此，過熱器中每磅蒸汽的總吸熱量以及蒸汽的溫度都會隨鍋爐負(fù)荷而增長（見圖25）。過

31、熱器布置得離爐膛越遠(yuǎn)，進(jìn)入過熱器的煙氣溫度越低，這種效果越明顯。輻射式過熱器主要吸收來自爐膛的輻射熱，對流傳熱量很少。一般采用較大間距（24英寸或很大的側(cè)邊距）的屏式凝渣管或懸吊屏式過熱器的型式布置于爐膛中。有時這種過熱器和包墻管組合成一體。因為爐膛受熱面吸熱不如鍋爐負(fù)荷增長快，所以隨著鍋爐負(fù)荷的增長輻射式過熱汽溫度反而下降，如圖25所示。某些情況下，在較大的負(fù)荷范圍內(nèi)，這兩條變化趨勢相反的曲線可由一系列聯(lián)合的輻射、對流過熱器疊加為平緩的過熱曲線，如圖2-4所示。一個單獨加熱的過熱器也能產(chǎn)生平緩的過熱曲線。輻射和對流式過熱器的設(shè)計需要特別注意避免因蒸汽和煙氣流量分配不均而造成的管子超溫。一般過

32、熱器中有100,000到1,000,000lb/hft2(136到1356kg/m2s)或更多的蒸汽質(zhì)量流量。這種設(shè)置是在允許壓降的范圍內(nèi)對管子內(nèi)部進(jìn)行充分的冷卻。質(zhì)量流量的選擇取決于蒸汽的壓力和溫度，還有過熱器的熱負(fù)荷。此外，高速下的高壓損會改善蒸汽側(cè)流場分布。2.5.3 省煤器和空氣預(yù)熱器 省煤器和空氣預(yù)熱器在提高鍋爐總的熱效率方面發(fā)揮著重要作用, 它們回收了排入大氣前煙氣中的低品位熱量，也就是低溫?zé)崃?。煙氣被省煤器或空氣預(yù)熱器冷卻每40（22），總的鍋爐效率就會被提高大約1%。省煤器吸熱加熱鍋爐給水，空氣預(yù)熱器則是加熱燃燒空氣。熱空氣強化了多種燃料的燃燒，并

33、保證了穩(wěn)定的著火。省煤器 省煤器是一種逆流布置的熱交換器，在流過過熱器或再熱器（如果使用）的煙氣中獲取能量。它提高了汽包進(jìn)水的溫度。其管束布置是一種典型的平行水平蛇形管束，水在管內(nèi)流動而煙氣在外側(cè)反方向（逆流）流動。管子間盡量緊密以強化傳熱，同時要求有足夠的管子表面清潔空間和合理的煙氣側(cè)壓損。根據(jù)設(shè)計，這些管子內(nèi)一般不會產(chǎn)生蒸汽。最普通、最可靠的省煤器設(shè)計就是光管、順列、交叉流省煤器（如圖2-6）。煤燃燒后，飛灰就會產(chǎn)生一種高污垢、侵蝕的環(huán)境。相對于如圖2-6的錯列布置，這些順列布置的光管就會盡可能減少飛灰粘附、侵蝕的可能性。這也是通過吹灰器保持清潔的最簡單的幾何形狀。然而，這種布置

34、的好處必須要結(jié)合它大重量、大空間以及造價進(jìn)行綜合評估。為減少投資，大多數(shù)鍋爐省煤器應(yīng)用了各種鰭片以強化煙氣側(cè)的傳熱效率。鰭片是廉價的非承壓物件，它可減少省煤器的總尺寸和造價。然而，成功的應(yīng)用對于煙氣環(huán)境是非常敏感的。表面的清潔能力是一關(guān)鍵因素。3.2.1高壓汽缸 許多現(xiàn)代汽輪機(jī)，蒸汽壓力超過10MPa并且功率大于100MW,采用了雙層缸結(jié)構(gòu)的高壓汽缸。這是因為高壓缸既要承擔(dān)熱和壓應(yīng)力，而又能靈活運行，這時設(shè)計單層缸結(jié)構(gòu)是困難的。對于雙層缸結(jié)構(gòu)，缸間充滿了處于排汽參數(shù)的蒸汽，從而使得每層缸都能設(shè)計成承擔(dān)小溫差和小壓差的結(jié)構(gòu)。在雙層缸間靠近排汽端設(shè)置了擋板，這個擋板是內(nèi)缸鑄件的一部分。擋

35、板向外延伸幾乎達(dá)到外缸，但沒有與外缸封住。高壓缸的紊流排汽在擋板的作用下排入排汽管道，避免冷卻內(nèi)缸；這減小了內(nèi)缸進(jìn)汽端的溫差及由此引起的應(yīng)力。從高壓缸進(jìn)汽端內(nèi)缸和轉(zhuǎn)子間軸封泄漏的蒸汽用管子排向高壓缸排汽處，從而使得雙層缸間充滿了處于排汽狀態(tài)的蒸汽，并且通過外缸軸封泄漏在雙層缸間維持小流量的蒸汽流動。（上屆所劃重點段落）3.2.2中壓汽缸 現(xiàn)代再熱機(jī)組中，設(shè)計中壓缸時考慮的因素和高壓缸相似，進(jìn)入中壓缸的蒸汽溫度和高壓缸相同，壓力卻低于高壓缸壓力。這使得中壓缸可以薄點。一般而言，大于300MW功率的機(jī)組至少有一部分為雙層缸支承前幾級，之后的級由持環(huán)支持。內(nèi)缸和持環(huán)都減少了作用在外缸上的壓

36、力和溫度，也使得外缸的型線光滑，這使外缸設(shè)計和制造簡單，熱性能好。持環(huán)（的結(jié)構(gòu)）使得汽缸的設(shè)計有較大的靈活性，因為當(dāng)葉片改變時，不需要改變主要的汽缸，而且一個汽缸的設(shè)計能滿足級的不同布置方式。（上屆所劃重點段落）3.2.3低壓汽缸 低壓汽缸常常是雙層缸結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)缸上有隔板支撐，抽汽和抽水接頭，外缸將排汽引導(dǎo)至凝汽器并且為內(nèi)缸提供結(jié)構(gòu)上的支撐。然而，低壓缸的結(jié)構(gòu)并不常常如此，尤其是背籃式凝汽器，其對應(yīng)的低壓缸為單層缸結(jié)構(gòu)。形體大的低壓外缸以及它們所承受的低壓負(fù)載使得低壓缸盡可能采用裝配式結(jié)構(gòu)而不是鑄造結(jié)構(gòu)。更加復(fù)雜的內(nèi)缸基于經(jīng)濟(jì)性考慮可采用裝配式或鑄造式。所有汽缸都采用螺栓連接它們的

37、水平結(jié)合面。對于一個典型的低壓汽缸，它的特征包括：裝配式內(nèi)缸、外缸；內(nèi)缸上有抽汽口，排汽處有導(dǎo)葉，軸封支持在軸承上并且外缸上有膨脹節(jié)連接。(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題)3.3.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型焊接轉(zhuǎn)子的優(yōu)點是鍛件尺寸小，但需要有高的整體焊接技術(shù)，一些缺乏大型鍛造能力的國家采用了焊接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，他們已成功地制成焊接高、中和低壓轉(zhuǎn)子，在英國，只有有限數(shù)量的焊接低壓轉(zhuǎn)子。（上屆所劃重點段落）3.5 凝汽系統(tǒng)在電廠系統(tǒng)中循環(huán)流動的蒸汽/水中含有各種各樣的不凝結(jié)氣體。它們來源于幾個方面。供給系統(tǒng)的補水中可能含有相對高的不凝結(jié)溶解氣體。另外在內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)中釋放出不凝結(jié)氣

38、體，以及在壓力低于大氣壓力的部位，不凝結(jié)氣體通過漏氣進(jìn)入系統(tǒng)。這些不凝結(jié)氣體進(jìn)入凝汽器以及汽輪機(jī)排汽，除非連續(xù)的去除，否則會迅速地在凝汽器中積聚并提高汽輪機(jī)背壓。（上屆所劃重點段落）4.2 現(xiàn)代蒸汽電廠圖4-1顯示了能夠滿足當(dāng)前低污染排放要求的先進(jìn)的燃煤機(jī)組。燃煤機(jī)組中最主要的三大部分分別為：（1）鍋爐部分，在這部分煤粉燃燒以在爐管中產(chǎn)生蒸汽；（2） 發(fā)電機(jī)部分，包括汽輪發(fā)電機(jī)組裝置，控制蒸汽、凝汽器和冷卻水系統(tǒng)。（3）煙氣凈化處理部分，除掉煙氣中的顆粒物和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染物。煙氣凈化處理部分包括選擇性催化還原法脫硝裝置，接著是去除顆粒物的電除塵器和濕法煙氣脫硫裝置。煤的選擇

39、、煙氣系統(tǒng)的設(shè)計和運行都要保證污染物排放低于允許的水平。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）(2013-2014學(xué)年第二學(xué)期2011級考題)4.3.3 除氧和給水系統(tǒng)在原始的設(shè)計中有時也許有除氧器的工作壓力低于環(huán)境壓力的考慮。即使當(dāng)額定負(fù)荷的設(shè)計壓力比環(huán)境壓力高得多，也會遇到較低負(fù)荷時變成負(fù)壓的情況。于是有必要將不凝結(jié)氣體繼續(xù)仍除氧器中去除，為達(dá)到這個目的就需要射汽抽氣器。但是該設(shè)施產(chǎn)生的費用和復(fù)雜化使它的安裝并不普遍。為此普遍的做法是在低負(fù)荷時切換抽汽段，以便除氧器的蒸汽供應(yīng)由下一個更高的抽汽點提供。一個簡單的布置是安裝一個帶有控制閥的連通管，并在連接到連通管的低壓

40、抽汽管道上安裝逆止閥。在這種布置中，打開連通管上的控制閥會自動提供較高壓力的蒸汽至除氧器，并且逆止閥關(guān)閉，用來防止蒸汽回流到較低壓力的抽汽段。（1班上學(xué)期所劃重點段落&上屆所劃重點段落）4.3.4 加熱器和給水加熱系統(tǒng)各種類型的加熱器可以應(yīng)用在許多途徑?；旌鲜郊訜崞髯鳛槌跗鞅粡V泛采用，其出水則被直接引入鍋爐給水泵。由于除氧器是蒸汽和凝結(jié)水共用的水箱，常常引入其它疏水與主凝結(jié)水混合。因此，圖4-2 (a)中所示的混合式換熱器只有這一個重要用途。 表面式加熱器在實踐中至少有三種可能的布置。最通常的布置如圖4-2 (b)所示。在這種布置中被稱為閃蒸加熱器。它名稱的由來是因為在其殼側(cè)抽汽凝結(jié)成的疏水“閃蒸”進(jìn)入到低壓力