西安交通大學(xué)《工程熱力學(xué)》第十、十一章 期末考試拓展學(xué)習(xí) 6

1、本次的將為大家介紹往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)及我國(guó)在燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)與分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)的現(xiàn)狀與出路，希望能對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱作氣缸，氣缸內(nèi)表面為圓柱形。在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞通過(guò)活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿便推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時(shí)，工作腔的容積也在不斷的由最小變到最大，再由最大變到最小，如此循環(huán)不已。氣缸的頂端用氣缸蓋封閉。在氣缸蓋上裝有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，進(jìn)、排氣門(mén)是頭朝下尾朝上倒掛在氣缸頂端的。通過(guò)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)向氣缸內(nèi)充氣和向氣缸外排氣。進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉由凸輪軸控制。凸輪軸由

2、曲軸通過(guò)齒形帶或齒輪或鏈條驅(qū)動(dòng)。進(jìn)、排氣門(mén)和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機(jī)構(gòu)。通常稱這種結(jié)構(gòu)形式的配氣機(jī)構(gòu)為頂置氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)無(wú)一例外地都采用頂置氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)。構(gòu)成氣缸的零件稱作氣缸體，支承曲軸的零件稱作曲軸箱，氣缸體與曲軸箱的連鑄體稱作機(jī)體。工作循環(huán)：活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣等四個(gè)工作過(guò)程組成的封閉過(guò)程。周而復(fù)始地進(jìn)行這些過(guò)程，內(nèi)燃機(jī)才能持續(xù)地作功。上、下止點(diǎn)：活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點(diǎn)；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(diǎn)。在上、下止點(diǎn)處，活塞的運(yùn)動(dòng)速度為零。 S R 曲軸每回轉(zhuǎn)一周，活塞移動(dòng)兩個(gè)活塞行程。對(duì)于氣缸中心線通過(guò)曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)

3、燃機(jī)，其S2R。燃燒室容積：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。氣缸總?cè)莘e：氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e。壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比e 。壓縮比的大小表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。工況：內(nèi)燃機(jī)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀況簡(jiǎn)稱工況，以該時(shí)刻內(nèi)燃機(jī)輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速稱為負(fù)荷率，以百分?jǐn)?shù)表示。負(fù)荷率通常簡(jiǎn)稱負(fù)荷。自1939年瑞士BBC公司制造世界上第一臺(tái)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)以來(lái)，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，燃?xì)廨喣甏院?，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)

4、技術(shù)日臻成熟。由于其熱效率高，污染低，工程總投資低，建設(shè)周期短，占地和用水量少，啟動(dòng)靈活，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為主要的動(dòng)力裝置。由于世界天然氣供應(yīng)充足，價(jià)格低廉，所以最近幾年世界上新增的發(fā)電機(jī)組中，燃?xì)鈾C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在美國(guó)和西歐已占大多數(shù)，亞洲平均也已達(dá)36%。世界市場(chǎng)已出現(xiàn)了燃?xì)廨啓C(jī)供不應(yīng)求的局面。我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)始于五十年代末，六十年代至七十年代初，上海汽輪機(jī)廠、哈爾濱透平進(jìn)氣初溫700度，典型機(jī)型為1MW、3MW、5MW。八十年代南汽廠在原機(jī)械工業(yè)部主持下，與美國(guó)GE公司合作生產(chǎn)透平進(jìn)氣初溫1100度等級(jí)的MS6001B型燃?xì)鈾C(jī)，單機(jī)功率40MW，效率32%，是世界上該功

5、率等級(jí)的主力機(jī)型，國(guó)產(chǎn)比率5070%，該產(chǎn)品于1988年通過(guò)國(guó)家鑒定。目前已生產(chǎn)20多套，其中出口占一半。根據(jù)原國(guó)家電力公司戰(zhàn)略規(guī)劃部編制2001年電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編。我國(guó)2001年底單機(jī)6000千瓦及以上燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)組共538臺(tái)萬(wàn)千瓦。其中燃?xì)廨啓C(jī)組 141臺(tái) 萬(wàn)千瓦2001年我國(guó)單機(jī)6000千瓦及以上火電機(jī)組共4381臺(tái)，萬(wàn)千瓦。因而可知我國(guó)2001年底的燃機(jī)比重為：334MW和498MW供電效率可達(dá)裝置的燃煤機(jī)組，由于其自身的一系列優(yōu)點(diǎn)，因而已成為國(guó)外火力發(fā)電行業(yè)的主要發(fā)展方向。我國(guó)近幾年由于天然氣資源的開(kāi)發(fā)，“西氣東輸”工程建設(shè)，陜甘寧天然氣進(jìn)京和從澳大利亞與印有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)：在2

6、007年前后，在“西氣東輸”管道沿線和廣東地區(qū)，將建設(shè)10座燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站，擬采用23臺(tái)以9FA和M701F型先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，其總功率近于 9FA 和 E 數(shù)大約有 20 臺(tái)左右。因而可以認(rèn)為我國(guó)燃機(jī)的比重將上升。根據(jù)國(guó)外電力系統(tǒng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為確保電力系統(tǒng)的安全性，燃?xì)廨啓C(jī)的總裝機(jī)容量應(yīng)占全電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量的 812%，而我國(guó)到 2001 年底，燃機(jī)容量?jī)H為%，因而應(yīng)積極發(fā)展。由小型燃?xì)廨啓C(jī)（內(nèi)燃機(jī)）、余熱鍋爐、溴化鋰制冷機(jī)組成的小型全能量系統(tǒng)（也稱第二代能源系統(tǒng)或分布式電源）可以統(tǒng)一解決電、熱、冷供應(yīng)，在國(guó)外得到迅速發(fā)展。由于小型燃機(jī)或內(nèi)燃機(jī)供電效率為 2435

7、%，聯(lián)合循環(huán)供電效率可達(dá) 4550%，遠(yuǎn)高于常規(guī)火力發(fā)展，否定了人們頭腦中固有的“機(jī)組小就不經(jīng)濟(jì)”的傳統(tǒng)觀念。在燃煤的時(shí)代，火力發(fā)電廠確是機(jī)組越大經(jīng)濟(jì) 100010000kW 1000kW以下的小燃機(jī)，甚至 100kW 以下的微型燃機(jī)也是銷路看好。燃料結(jié)構(gòu)改變了，各類中小型機(jī)組，只要經(jīng)濟(jì)效益好，有生命力，就有發(fā)展前途?！翱v觀西方發(fā)達(dá)國(guó)家的能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)：它經(jīng)歷了從分布式供電到集中式供電，又到分布式供電方式的演變”。1999 年世界大會(huì)，“科學(xué)與能源”專題討論會(huì)的專家們指出，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，世界各國(guó)應(yīng)面向未來(lái)制定新的能源發(fā)展戰(zhàn)略。專家們同時(shí)指出，對(duì)傳統(tǒng)能源利用方工進(jìn)行重新審視，也應(yīng)成為未來(lái)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。法國(guó)科學(xué)家拉菲德在讀者討論會(huì)上舉例說(shuō)，近利于環(huán)保。這種分散式模式通過(guò)建立若干小型發(fā)電站代替少數(shù)大型發(fā)電站，從而盡可能縮短發(fā)電站和電力用戶間的平均距離，這樣可以減少能源損耗。目前中央式供電系統(tǒng)的能源利用效率最高約 55%，而測(cè)試表明，分散式電力供應(yīng)模式效率至少可達(dá)到 85%。我國(guó)目前正處在大發(fā)展大集中的過(guò)程。大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)是主導(dǎo)方向，但