什么是机械能

汽轮机技术问答基础知识问答题

1．什么叫工质？火力发电厂采用什么作为工质？

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、气三态中，气态物质是较为理想

的工质。目前火力发电厂主要以水蒸气作为工质。

2．何谓工质的状态参数？常用的状态参数有几个？基本状态参

数有几个？

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。

3．什么叫温度、温标？常用的温标形式有哪几种？

温度是衡量物体冷热程度的物理量。对温度高低量度的标尺称为

温标。常用的有摄氏温标和绝对温标。

⑴摄氏温标。规定在标准大气压下纯水的冰点为0℃，沸点为

100℃，在0℃与100℃之间分成100个格，每格为1℃，这种温标为

摄氏温标，用℃表示单位符号，用t作为物理量符号。

⑵绝对温标。规定水的三相点（水的固、液、汽三相平衡的状态

点）的温度为273.15K。绝对温标与摄氏温标的每刻度的大小是相等

的，但绝对温标的0K，则是摄氏温标的－273.15℃。绝对温标用K

作为单位符号，用T作为物理量符号。摄氏温标与绝对温标的关系为

t＝T－273.15℃。

4．什么叫压力？压力的单位有几种表示方法？

单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。用符号“p”表示，

即p=F／A

(1—1)

式中F——垂直作用于器壁上的合力，N；

A——承受作用力的面积m2。

压力的单位有：

⑴国际单位制中表示压力采用N/m2，名称为[帕斯卡]，符号是

Pa。

1Pa=1N/m2，在电力工业中，机组参数多采用MPa（兆帕），

1MPa=106N/m2。

⑵以液柱高度表示压力的单位有：毫米水柱（mmH

2

O）、毫米汞

柱（mmHg），1mmHg=133N/m2，1mmH

2

O=9.81N/m2。

⑶工程大气压的单位为kgf/cm2，常用at作代表符号，1at=98066.5

N/m2，物理大气压的数值为1.0332kgf/cm2，符号是atm，1atm=1.013

×10⒌N/m2。

5．什么叫绝对压力、表压力？

容器内工质本身的实际压力称为绝对压力，用符号p表示。工质

的绝对压力与大气压力的差值为表压力，用符号p

g

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p

atm

表示。

绝对压力与表压力之间的关系为：

pa

＝p

g

＋p

atm

或p

g

＝p

a

－p

atm

（1—2）

6．什么叫真空和真空度？

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“p

v

”表示。其关系式为：

p

v

＝p

atm

－p

a

(1—3)

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：

真空度＝p

v

/p

atm

×100%

(1—4)

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：凝汽器水银真空表的读数为7100mmHg，大气压力计读数

为750mmHg，求凝汽器内的绝对压力和真空度各为多少？

根据p

a

＝(p

atm

－p

v

)/735.6＝(750－710)／735.6＝0.054at＝

0.0051MPa

真空度＝p

v

／p

amb

×100%＝710／750×100%＝94.6%

7．什么叫比容和密度？它们之间有什么关系？

单位质量的物质所占有的容积称为比容。用小写的字母ν表示，

即：

ν＝V／mm3/kg

（1—5）

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“ρ”，单位为kg/m3。

比容与密度的关系为ρυ＝1，显然比容和密度互倒数，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。

8．什么叫平衡状态？

在无外界影响的条件下，气体的状态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。

9．什么叫标准状态？

绝对压力为1.01325×105Pa（1个标准大气压），温度为0℃(273.15)

时的状态称为标准状态。

10．什么叫参数坐标图？

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

才能用参数坐标图上的点及线来表示。

11．什么叫功？其单位是什么？

功是力所作用的物体在力的方向上的位移与作用力的乘积。功的

大小根据物体在力的作用下，沿力的作用方向移动的位移来决定，改

变它的位移，就改变了功的大小，可见功不是状态参数，而是与过程

有关的一个量。

功的计算式为：

W＝FS(J)

（1—6）

式中F——作用力，N；

S——位移，m。

单位换算：1J＝1N·m，

1kJ＝2.778×10-4kW·h

12．什么叫功率？其单位是什么？

功率的定义是功与完成功所用的时间之比，也就是单位时间内所

做的功。即：

P＝W／t（W）(1

—7)

式中W——功，J；

t——做功的时间，s。

功率的单位就是瓦特，1瓦特＝1焦耳／秒。

13．什么叫能？

物质做功的能力称为能。能的形式一般有：动能、位能、光能、

电能、热能等。热力学中应用的有动能、位能和热能等。

14．什么叫动能？物体的动能与什么有关？

物体因为运动而具有做功的本领叫动能。动能与物体的质量和运

动的速度有关。速度越大，动能就越大；质量越大，动能也越大。

动能按下式计算：

E

k

＝1/2mc2（kJ）(1

—8)

式中m——物体质量，kg；

c——物体速度，m／s。

动能与物体的质量成正比，与其速度的平方成正比。

15．什么叫位能？

由于相互作用，物体之间的相互位置决定的能称为位能。

物体所处高度位置不同，受地球的吸引力不同而具有的能，称为

重力位能。重力位能由物质的重量（G）和它离地面的高度（h）而

定。高度越大，重力位能越大；重力物体越重，位能越大。重力位能

E

p

＝Gh。

16．什么叫热能？它与什么因素有关？

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。

17．什么叫热量？其单位是什么？

高温物体把一部分热能传递给低温物体，其能量的传递多少用热

量来度量。因此物体吸收或放出的热能称为热量。热量的传递多少和

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。

18．什么叫机械能？

物质有规律的运动称为机械运动。机械运动一般表现为宏观运

动。物质机械运动所具有的能量叫机械能。

19．什么叫热机？

把热能转变为机械能的设备称为热机。如汽轮机、内燃机、蒸汽

机、燃轮气机等。

20．什么叫比热容？影响比热容的主要因素有哪些？

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。

比热容表示单体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，单体为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。

21．什么叫热容量？它与比热有何不同？

热容Q＝mc，热容的大小等于物体质量与比热的乘积，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。

22．如何用定值比热容计算热量？

在低温范围内，可近似认为比热值不随温度的变化而改变，即比

热容为某一常数，此时热量的计算式为：

q＝c(t

2

－t

1

)kJ／kg

(1—9)

23．什么叫内以能？

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。

μ表示1kg气体的内能，U表示mkg气体的内能。

即：

U＝mμ（1

—10）

24．什么叫内动能？什么叫内位能？它们由何决定？

气体内部分子热运动的动能叫内动以能，它包括分子的移动动

能，分子的转动动能和分子内部的振动动能等。从热运动的本质来看，

气体温度越高，分子的热运动越激烈，所以内动能决定于气体的温度。

气体内部分子克服相互间存在的吸引力具有备用的位能，称为内位

能，它气体的比容有关。

25．什么叫焓？

在某一状态下单位质量工质比容为ν，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。

26．什么叫熵？

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：

ΔS＝dq／T。

其中ΔS＝S2－S1是熵的变化量，熵的单位是（kJ/kg·k），

若某过程中气体的熵增加，即ΔS＞0，则表示气体是吸热过程。

若某过程中气体的熵减少，即ΔS＜0，则表示气体是放热过程。

若某过程中气体的熵不变，即ΔS＝0，则表示气体是绝热过程。

27．什么叫理想气体？什么叫实际气体？

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，分子本身占有体积的气体叫实际

气体。

28．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？

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。

29．理想气体的基本定律有哪些？其内容是什么？

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：

p1ν1＝p2ν2

（1—11）

气体质量为m时：

p1V1＝p2V2（其中V＝mν）。（1

—12）

（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

（1—13）

（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：

ν1／Τ1＝ν2／Τ2或V1／T1＝V2／T2

（1—14）

30．什么是热力学第一定律，它的表达式是怎样的？

热可以变为功，功可以变为热，一定量的热消失时，必产生一定

量的功，消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。

热力学第一定律的表达式如下：

Q＝Aω（1

—15）

式中A在工程单位制中A＝1／427kcal／（kgf·m）在国际单

位制中，工程热量均用焦耳（J）为单位，则A＝1即Q＝ω。

附图闭口系统内（不考虑工质的进出），外界给系统输入的能量

是加入的热量q，系统向外界输出的能量为功W，系统内工质本身所

具有的能量只是内能μ，根据能量转换与守恒定律可知，

输入系统的能量－输出系统的能量＝系统内工质本身能量的增

量，即当工质为1kg时：

q－ω＝Δμ

当工质为m公斤时则：

Q－W＝ΔU（1

—16）

上两式中q，Q——外界加给工质的热量，J／kg，J；

Δμ，ΔU——工质内能的变化量，J／kg，J；

ω，W——工质所做的功，J／kg，J。

31．热力学第一定律的实质是什么？它说明什么问题？

热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学上的一

种特定应用形式。它说明了热能与机械能互相转换的可能性及其数值

关系。

32．什么是不可逆过程？

存在摩擦，涡流等能量损失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。

33．什么叫等容过程？等容过程中吸收的热量和所做的功如何计

算？

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pν＝RT得p／T＝R／ν＝常数，即等容过程中压

力与温度成正比。因Δν＝0，所以容积变化功ω＝0，则q＝Δµ＋

ω＝Δµ＝µ2－µ1，也即等容过程中，所有加入的热量全部用于增加气

体的内能。

34．什么叫等温过程？等温过程中工质吸收的热量如何计算？

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pν＝RT对一定的工质则pν＝RT＝常数，即等温过程中压

力与比容成反比。

其吸收热量：

q＝Δµ＋ω（1

—17）

q＝T(S2－S1)。（1

—18）

35．什么叫等压过程？等压过程的功及热量如何计算？

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

是压力不变时进行的过程。

由理想气体状态方程pν＝RT得T／ν＝p／R＝常数，即等压

过程中温度与比体积成正比。

等压过程做的功：

ω＝p（ν2－ν1）（1

—19）

等压过程工质吸收的热量：

q＝Δμ＋ω＝（μ2－μ1）＋p（ν2－ν1）

＝（μ2＋p2ν2）－（μ1＋p1ν）＝h2－h1（1

—20）

36．什么叫绝热过程？绝热过程的功和内能如何计算？

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

q＝0，则q＝Δμ＋ω（1

—21）

ω＝-Δμ（1

—22）

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。

ω＝[1／（k－1）]（p1ν1－p2ν2）（1

—23）

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k＝1.4,三原子气体k＝1.28。

37．什么叫等熵过程？

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。

38．简述热力学第二定律。

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：

①从能量传递角度来讲：热不可以能自发地不付代价地，从低温

物体传至高温物体。

②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。

39．什么叫热力循环？

工质从某一状态点开始，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。

40．什么叫循环的热效率？它说明什么问题？

工质每完成一个循环所做的净功ω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：

η＝ω／q（1

—24）

循环的热效率说明了循环中热转变为功的程度，η越高，说明工

质从热源吸收的热量中转变为功的部分越多，反之，转变为功的部分

越少。

41．从卡诺循环的热效率得出哪些结论？

从η＝1－Τ2／Τ1中可以得出以下几点结论：

①卡诺循环的热效率决定于热源温度Τ1和冷源温度Τ2，而与工

质性质无关，提高T1和降低T1，可以提高循环热效率。

②卡诺循环热效率只能小于1，而不能等于1，因为要使Τ1＝∞

（无穷大）或T2＝0（绝对零度）都是不可能的。也就是说，q2损失

只能减少而无法避免。

③当T1＝T2时，卡诺循环的热效率为零。也就是说，在没有温差

的体系中，无法实现热能转变为机械能的热力循环，或者说，只有一

个热源装置而无冷却装置的热机是无法实现的。

42．什么叫汽化？它分为哪两种形式？

物质从液态变成汽态的过程叫汽化。它分为蒸发和沸腾两种形

式。

液体表面在任何温度下进行的比较缓慢的汽化现象叫蒸发。

液体表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象叫沸腾。

43．什么叫凝结？水蒸气凝结有什么特点？

物质从气态变成液态的现象叫凝结，也叫液化。

水蒸气凝结有以下特点：

①一定压力下的水蒸气，必须降到该压力所对应的凝结温度才开

始凝结成液体。这个凝结温度也就是液体沸点，压力降低，凝结温度

随之降低，反之，则凝结温度升高。

②在凝结温度下，水从水蒸气中不断吸收热量，则水蒸气可以不

断凝结成水，并保持温度不变。

44．什么叫动态平衡？什么叫饱和状态、饱和温度、饱和压力、

饱和水、饱和蒸汽？

一定压力下汽水共存的密封容器内，液体和蒸汽的分子在不停地

运动，有的跑出液面，有的返回液面，当从水中飞出的分子数目等于

因相互碰撞而返回水中的分子数时，这种状态称为动态平衡。

处于动态平衡的汽、液共存的状态叫饱和状态。

在饱和状态时，液体和蒸汽的温度相同，这个温度称为饱和温度；

液体和蒸汽的压力也相同，该压力称为饱和压力。饱和状态的水称为

饱和水；饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽。

45．为何饱和压力随饱和温度升高而增高？

温度升高，分子的平均动能增大，从水中飞出的分子数目越多，

因而使汽侧分子密度增大。同时蒸汽分子的平均运动速度也随着增

加，这样就使得蒸汽分子对器壁的碰撞增强，其结果使得压力增大，

所以说：饱和压力随饱和温度升高而增高。

46．什么叫湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽？

在水达到饱和温度后，如定压加热，则饱和水开始汽化，在水没

有完全汽化之前，含有饱和水的蒸汽叫湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。湿

饱和蒸汽继续在定压条件下加热，水完全汽化成蒸汽时的状态叫干饱

和蒸汽。干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度上升而超过饱和蒸汽温

度时，就变成过热蒸汽。

47．什么叫干度？什么叫湿度？

1kg湿蒸汽中含有干蒸汽的重量百分数叫做干度，用符号χ表示：

χ＝干蒸汽的重量／湿蒸汽的重量（1

—25）

干度是湿蒸汽的一个状态参数，它表示湿蒸汽的干燥程度；χ值

越大则蒸汽越干燥。

1kg湿蒸汽中含有饱和水的重量百分数称为湿度，以符号（1-χ）

表示。

48．什么叫临界点？水蒸汽的临界参数为多少？

随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增

加到某一数值时，二线相交，相交点即为临界点。临界点的各状态参

数称为临界参数，对水蒸气来说：其临界压力pc＝22.129MPa，临界

温度为tc＝374.15℃，临界比容为νc＝0.003147m3／kg。

49.是否存在400℃的液态水？

不存在。因为当水的温度高于临界温度时（即t＞tc＝374.15℃

时）都是过热蒸汽，所以不存在400℃的液态水。

50．水蒸气状态参数如何确定？

由于水蒸气属于实际气体，其状态参数按实际气体的状态方程计

算非常复杂，而且温差较大不适应工程上实际计算的要求，因此，人

们在实际研究和理论分析计算的基础上，将不同压力下水蒸气的比体

积、温度、焓、熵等列成表或绘成图。利用查图、查表的方法确定其

状态参数，这是工程上常用的方法。

51．什么叫液体热、汽化热、过热热？

把水加热到饱和水时所加入的热量，称为液体热。

1kg饱和水在定压条件下加热至完全汽化所加入的热量叫汽化潜

热，简称汽化热。

干饱和蒸汽定压加热变成过热蒸汽，过热过程吸收的热量叫过热

热。

52．什么叫稳定流动、绝热流动？

流动过程中工质各状态点参数不随时间而变动的流动称为稳定

流动。

与外界没有热交换的流动称为绝热流动。

53．什么叫轴功？什么叫膨胀功？

轴功即工质流经热机时，驱动热机主轴对外输出的功，以“ωs”

表示。将（q－Δμ）这部分数量的热能所转变成的功叫膨胀功，它

是一种气体容积变化功，用符号ω表示，对一般流动系统

ω＝q－Δμ＝（p2ν2－p1ν1）＋1/2（c2

2－c1

2）＋g（z2－z1）（1

—26）

54．什么叫喷管？电厂中常用哪几种喷管？

凡用来使气流降压增速的管道叫喷管。电厂中常用的喷管有渐缩

喷管和缩放喷管两种。渐缩喷管的截面是逐渐缩小的；而缩放喷管的

截面先收缩后扩大。

55．什么叫节流？什么叫绝热节流？

工质在管内流动时，由于通道截面突然缩小，使工质流速突然增

加，压力降低的现象称为节流。

节流过程中如果工质与外界没有热交换，则称之为绝热节流。

56．什么叫朗肯循环？

以水蒸气为工质的火力发电厂中，让饱和蒸汽在锅炉的过热器中

进一步吸热，然后过热蒸汽在汽轮机内进行绝热膨胀做功，汽轮机排

汽在凝汽器中全部凝结成水。并以水泵代替卡诺循环中的压缩机使凝

结水重又进入锅炉受热，这样组成的汽-水基本循环，称之为朗肯循

环。

57．朗肯循环是通过哪些热力设备实施的？各设备的作用是什

么？

朗肯循环的主要设备是蒸汽锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵四个

部分。

⑴．锅炉：包括省煤器、炉膛、水冷壁和过热器，其作是将给水

定压加热，产生过热蒸汽，通过蒸汽管道，送入汽轮机。

⑵．汽轮机：蒸汽进入汽轮机绝热膨胀做功将热能转变为机械能。

⑶．凝汽器：作用是将汽轮机排汽定压下冷却，凝结成饱和水，

即凝结水。

⑷．给水泵：作用是将凝结水在水泵中绝热压缩，提升压力后送

回锅炉。

58．朗肯循环的热效率如何计算？

根据效率公式

η＝ω／q1＝（q1－q2）／q1（1

—27）

式中q1——1kg蒸汽在锅炉中定压吸收的热量，kJ／kg；

q2——1kg蒸汽在凝汽器中定压放出的热量，kJ／kg。

对朗肯肯循环1kg蒸汽在锅炉中定压吸收的热量为：

q1＝h1－h给kJ／kg（1

—28）

式中h1——过热蒸汽焓，kJ／kg；

h给——给水焓，kJ／kg。

1kg排汽在冷凝器中定压放出热量为：

q2＝h2－h2

¹kJ／kg（1

—29）

式中h2——汽轮机排汽焓，kJ／kg；

h2

¹——凝结水焓，kJ／kg。

因水在水泵中绝热压缩时，其温度变化不大，所以hfw可以认为

等于凝结水焓h2

¹。则循环所获得功为：

ω＝q1－q2＝（h1―h给）―（h2―h2

‘）

＝h1－h2＋h2

‘－h给＝h1－h2

（1—30）

所以

η＝ω／q1＝（h1－h2）／（h1－h2

¹）（1

—31）

59．影响朗肯循环效率的因素有哪些？

从朗肯循环效率公式η＝（h1－h2）／（h1－h2

¹）或以看出η取

决于过热蒸汽焓h1，排汽焓h2以及凝结水焓h2

¹，而h1由过热蒸汽的

初参数p1、t1决定。h1和h2

¹都由参数p2决定，所以朗肯循环效率取

决于过热蒸汽的初参数p1、t1和终参数p2。

毫无疑问：初参数（过热蒸汽压力，温度）提高，其他条件不变，

热效率将提高，反之，则下降；终参数（排汽压力）下降，初参数不

变，则热效率提高，反之，则下降。

60．什么叫给水回热循环

把汽轮机中部分做过功的蒸汽抽出，送入加热器中加热给水，这

种循环叫给水回热循环。

61．采用给水回热循环的意义是什么？

采用给水回热加热以后，一方面从汽轮机中间部分抽出一部分蒸

汽，加热给水提高了锅炉给水温度。这样可使抽汽不在凝汽器中冷凝

放热，减少了冷源损失。另一方面，提高了给水温度，减少给水在锅

炉中的吸热量。

因此，在蒸汽初参数、终参数相同的情况下，采用给水回热循环

的热效率比朗肯循环热效率高。

一般回热级数不止一级，中参数的机组，回热级数3—4级；高

参数机组6—7级；超高参数机组不超过8—9级。

62．什么叫再热循环？

再热循环就是把汽轮机高压缸已经做了部分功的蒸汽再引入锅

炉的再热器，重新加热，使蒸汽温度又提高到初温度，然后再引回汽

轮机中、低压缸内继续做功，最后的乏汽排入凝汽器的一种循环。

63．采用中间再热循环的目的是什么？

采用中间再热循环的目的有两个：

⑴降低终湿度：由于大型机组初压的提高，使排汽湿度增加，对

汽轮机的末几级叶片侵蚀增大。虽然提高初温可以降低终湿度，但提

高初温度受金属材料耐温性能的限制，因此对终湿度改善较少；采用

中间再热循环有利于终湿度的改善，使得终湿度降到允许的范围内，

减轻湿蒸汽对叶片的冲蚀，提高低压部分的内效率。

⑵提高热效率：采用中间再热循环，正确的选择再热压力后，循

环效率可以提高4%—5%。

64．什么的热电合供循环？其方式有几种？

在发电厂中利用汽轮机中做过功的蒸汽，（抽汽或排汽）的热量

供给热用户，可以避免或减少在凝汽器中的冷源损失，使发电厂的热

效率提高，这种同时生产电能和热能的生产过程称为热电合供循环。

热电合供循环中供热汽源有两种：一种是由背压式汽轮机排汽；一种

是由调整抽汽式汽轮机抽汽。

65．何谓换热？换热有哪几种基本形式？

物体间的热量交换称为换热。

换热有三种基本形式：导热、对流换热、辐射换热。

直接接触的物体各部分之间的热量传递现象叫导热。

在流体内，流体之间的热量传递主要由于流体的运动，使热流体

中的一部分热量传递给冷流体，这种热量传递方式叫做以对流换热。

高温物体的部分热能变为辐射能，以电磁波的形式向外发射到接

收物体后，辐射能再转变为热能，而被吸收。这种电磁波传递热量的

方式叫做辐射换热。

66．什么叫稳定导热？

物体各点的温度不随时间而变化的导热叫做稳定导热。火电厂中

大多数热力设备在稳定运行时其壁面间的传热都属于稳定导热。

67．什么叫导热系数？导热系数与什么有关？

导热系数是表明材料导热能力大小的一个物理量，又称热导率，

它在数值上等于壁的两表面温差为1℃，壁厚等于1m时，在单位壁

面积上每秒钟所传递的热量。导热系数与材料的种类、物质的结构、

湿度有关，对同一种材料，导热系数还和材料所处的温度有关。

68．什么叫对流换热？举出在电厂中几个对流换热的实例。

流体流过固体壁面时，流体与壁面之间进行的热量传递过程叫对

流换热。

在电厂中利用对流换热的设备较多，如烟气流过对流过热器与管

壁发生的热交换；在凝汽器中，铜管内壁与冷却水及铜管外壁与汽轮

机排汽之间发生的热交换。

69．影响对流换热的因素有哪些？

影响对流换热的因素主要有五个方面：

⑴流体流动的动力。流体流动的动力有两种：一种是自由流动；

一种是强迫流动。强迫流动换热通常比自由流动换热更强烈。

⑵流体有无相变。一般来说对同一种流体有相变时的对流换热比

无相变时更强烈。

⑶流体的流态。由于紊流时流体各部分之间流动剧烈混杂，所以

紊流时，热交换比层流时更强烈。

⑷几何因素影响。流体接触的固体表面的形状、大小及流体与固

体之间的相对位置都影响对流换热。

⑸流体的物理性质。不同流体的密度、粘性、导热系数、比热容、

汽化潜热等都不同，它影响着流体与固体壁面的热交换。

注：物质分固态、液态、气态三相，相变就是指其状态变化。

70．什么叫层流？什么是紊流？

流体有层流和紊流两种流动状态。

层流是各流体微团彼此平行地分层流动，互不干扰与混杂。

紊流是各流体微团间强烈地混合与掺杂、不仅有沿着主流方向的

运动，而且还有垂直于主流方向的运动。

71．层流与紊流各有什么流动特点？在汽水系统上常遇到哪一种

流动？

层流的流动特点：各层间液体互不混杂，液体质点的运动轨迹是

直线或是有规则的平滑曲线。

紊流的流动特点：流体流动时，液体质点之间有强烈的互相混杂，

各质点都呈现出杂乱无章的紊乱状态，运动轨迹不规则，除有沿流动

方向的位移外，还有垂直于流动方向的位移。

发电厂的汽、水、风、烟等各种管道系统中的流动，绝大多数属

于紊流运动。

72．什么叫雷诺数？它的大小能说明什么问题？

雷诺数用符号“Re”表示，流体力学中常用它来判断流体流动的

状态。

Re＝cd／ν（1

—32）

式中c——流体的流速，m／s；

d——管道内径，m；

ν——流体的运动粘度，m2／s。

雷诺数大于10000时表明流体的流动状态是紊流，雷诺数小于

2320时表明流体的流动状态是层流。在实际应用中只用下临界雷诺

数，对于圆管中的流动，Re＜2300为层流，当Re＞2300为紊流。

73．何谓流量？何谓平均流速？它与实际流速不什么区别？

流体流量是指单位时间内通过过流断面的液体数量。其数量用体

积表示，称为体积流量，常用m3／s或m3／h表示；其数量用重量表

示，称为重量流量，常用kg／s或kg／h表示。

平均流速：是指过流断面上各点流速的算术平均值。

实际流速与平均流速的区别：过流断面上各点的实际流速是不相

同的，而平均流速在过流断面上是相等的（这是由于取算术平均值而

得）。

74．何谓水锤？有何危害？如何防止？

在压力管路中，由于液体流速的急剧变化，从而造成管中的液体

压力显著、反复、迅速地变化，对管道中有一种“锤击”的特征，这

种现象称为水锤（或叫水击）。

水锤有正水锤和负水锤之分，它们的危害有：

正水锤时，管道中的压力升高，可以超过管中正常压力的几十倍

至几百倍，以致管壁产生很大的应力，而压力的反复变化将引起管道

和设备的振动，管道的应力交变变化，将造成管道、管件和设备的损

坏。

负水锤时，管道中的压力降低，出会引起管道和设备振动。应力

交递变化，对设备有不利的影响，同时负水锤时，如压力降得过低可

能使管中产生不利的真空，在外界压力的作用下，会将管道挤扁。

为了防止水锤现象的出现，可采取增加阀门起闭时间，尽量缩短

管道的长度，在管道上装设安全阀门或空气室，以限制压力突然升高

的数值或压力降得太低的数值。

75．何谓金属的机械性能？

金属的机械性能是金属材料在外力作用下表现出来的特性。如弹

性、强度、硬度、韧性和塑性等。

76．什么叫强度？强度指标通常有哪些？

强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。强度指

标有弹性极限бe、屈服极限бs、强度极限бb。

所谓弹性极限是指材料在外力作用下产生弹性变形的最大应力。

屈服极限是指材料在外力作用下出现塑性变形时的应力。

强度极限是指材料断裂时的应力。

77．什么叫塑性？塑性指标有哪些？

金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，塑性指标

有延伸率和断面收缩率。

78．什么叫变形？变形过程有哪三个阶段？

金属材料在外力作用下，所引起尺寸和形状的变化称为变形。。

任何金属，在外力作用下引起的变形过程可分为三个阶段：

⑴弹性变形阶段。即在应力不大的情况下变形量随应力值成正比

例增加，当应力去除后变形完全消失。

⑵弹-塑性变形阶段。即应力超过材料的屈服极限时，在应力去

除后变形不能完全消失，而有残留变形存在，这部分残留变形即为塑

性变形。

⑶断裂。当应力继续增大，金属在大量塑性变形之后即发生断裂。

79．什么叫刚度和硬度？

零件在受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度。硬度是指金属材料

抵抗硬物压入其表面的能力。

80．何谓疲劳和疲劳强度？

在工程实际中，很多机器零件所受的载荷不仅大小可能变化，而

且方向也可能变化，如齿轮的齿，转动机械的轴等。这种载荷称为交

变载荷，交变载荷在零件内部将引起随时间而变化的应力，称为交变

应力。零件在交变应力的长期作用下，会在小于材料的强度极限бb

甚至小于屈服极限бs的应力下断裂，这种现象称为疲劳。金属材料

在无限多次交变应力作用下，不致引起断裂的最大应力称为疲劳极限

或疲劳强度。

81．什么叫热应力？

由于零部件内、外或两侧温差引起的零、部件变形受到约束，而

在物体内部产生的应力称为热应力。

82．什么叫热冲击？

金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，

从而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，

产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏。

83．造成汽轮机热冲击的原因有哪些？

汽轮机运行中产生热冲击主要有以下几种原因：

⑴起动时蒸汽温度与金属温度不匹配。一般起动中要求起动参

数与金属温度相匹配，并控制一定的温升速度，如果温度不相匹配，

相差较大，则会产生较大的热冲击。

⑵极热态起动时造成的热冲击。单元制机组极热态起动时，由

于条件限制，往往是在蒸汽参数较低情况下冲转，这样在汽缸、转子

上极易产生热冲击。

⑶负荷大幅度变化造成的热冲击。额定满负荷工况运行的汽轮

机甩去较大部分负荷，则通流部分的蒸汽温度下降较大，汽缸、转子

受冷而产生较大热冲击。突然加负荷时，蒸汽温度升高，放热系数增

加很大，短时间内蒸汽与金属间有大量热交换，产生的热冲击更大。

⑷汽缸、轴封进水造成的热冲击。冷水进入汽缸、轴封体内，

强烈的热交换造成很大的热冲击，往往引起金属部件变形。

84．蒸汽对汽轮机金属部件表面的热传递有哪些方式？

蒸汽对汽轮机金属部件表面的热传递有两种方式：当金属温度

低于蒸汽的饱和温度时，热量以凝结放热方式传递给金属表面，当金

属表面温度等于或高于蒸汽的饱和温度时，热量以对流放热方式传给

金属表面。

85．蒸汽与金属表面间的凝结放热有哪些特点？

总的来说，由于凝结放热时热交换是通过蒸汽凝结放出汽化潜热

的方式来实现的，故其放热系数一般较大。凝结放热有两种。

⑴蒸汽在金属表面凝结形成水膜，而后蒸汽凝结时放出的汽化

潜热通过水膜传给金属表面，这种方式叫膜状凝结。冷态起动初始阶

段蒸汽对汽缸内表面的放热就是这种方式，其放热系数在4652～

17445（m2·K）之间。

⑵蒸汽在金属表面凝结放热时，不形成水膜则这种凝结方式叫

珠状凝结。冷态起动初始阶段，由于转子旋转的离心力，蒸汽对转子

表面的放热属于珠状凝结。珠状凝结放热系数相当大，一般达膜状凝

结放热系数的15～20倍。

86．蒸汽与金属表面间的对流放热有何特点？

金属的表面温度达到加热蒸汽压力下的饱和温度以上时，蒸汽与

金属表面的热传递以对流放热方式进行，蒸汽的对流放热系数要比凝

结放热系数小得多。

蒸汽对金属的放热系数不是一个常数，它与蒸汽的状态有很大的

关系，高压过热蒸汽和湿蒸汽的放热系数较大。低压微过热蒸汽的放

热系数较小。

87．何谓准稳态点、准稳态区？

在一定的温升率条件下，随着蒸汽对金属放热时间的增长和蒸汽

参数的升高，蒸汽对金属的放热系数不断增大，即蒸汽对金属的放热

量不断增加，从而使金属部件内的温差不断加大。当调节级的蒸汽温

度升到满负荷所对应的蒸汽温度时，蒸汽温度变化率为零，此时金属

部件内部温差达到最大值，在温升率变化曲线上这一点称为准稳态

点，准稳态点附近的区域为准稳态区。

汽轮机起动时进入准稳态区时热应力达到最大值。

88．汽轮机起、停和工况变化时，哪些部位热应力最大？

汽轮机起、停和工况变化时，最大热应力发生的部位通常是：高

压缸的调节级处，再热机组中压缸的进汽区，高压转子在调节级前后

的汽封处、中压转子的前汽封处等。

89．什么叫热疲劳？

金属零部件被反复加热和冷却时，其内部产生交变热应力，在此

交变热应力反复作用下零部件遭到破坏的现象叫热疲劳。

90．什么叫蠕变？

金属材料长期处于高温条件下，在低于屈服点的应力作用下，缓

慢而持续不断地增加材料塑性变形的过程叫蠕变。

91．什么叫应力松弛？

金属零件在高温和某一初始应力作用下，若维持总变形不变，则

随时间的增加，零件的应力逐渐地降低，这种现象叫应力松弛，简称

松弛。

92．何谓汽轮机积盐？

带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于做了功，压力和温

度便有所降低，而钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度便随着压力的降

低而减小。当其中某种物质的携带量大于它在蒸汽中的溶解度时，该

物质就会以固态排出。沉积在蒸汽的通流部分。沉积的物质主要是盐

类，这种现象常称汽轮机积盐。

93．什么叫热工检测和热工测量仪表？

发电厂中，热力生产过程的各种热工参数（如压力、温度、流量、

液位、振动等）的测量方法叫热工检测，用来测量热工参数的仪表叫

热工测量仪表。

94．什么叫允许误差？什么叫精确度？

根据仪表的制造质量，在国家标准中规定了各种仪表的最大误

差，称为允许误差。允许误差表示为：

K＝仪表的最大允许绝对误差／（量程上限－量程下限）×

100%

允许误差去掉百分量以后的绝对值（K值）叫仪表的精确度，一

般实用精确度的等级有：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。

95．温度测量仪表分哪几类？各有哪几种？

温度测量仪表按其测量方法可分为两大类：

⑴接触式测温仪表。主要有：膨胀式温度计，热电阻温度计和

热电偶温度计等。

⑵非接触式测量仪表。主要有：光学高温计、全辐射式高温计

和光电高温计等。

96．压力测量仪表分为哪几类？

压力测量仪表可分为滚柱式压力计、弹性式压力计和活塞式压力

计等。

97．水位测量仪表有哪几种？

水位测量仪表主要有玻璃管水位计、差压型水位计、电极式水位

计等。

98．流量测量仪表有哪几种？

根据测量原理，常用的流量测量仪表（即流量计）有差压式、速

度式和容积式三种。火力发电厂中主要采用差压式流量计来测量蒸

汽、水和空气的流量。

99．如何选择压力表的量程？

为防止仪表损坏，压力表所测压力的最大值一般不超过仪表测量

上限的2/3；为保证测量的准确度，被测压力不得低于标尺上限的

1/3。当被测压力波动较大时，应使压力变化范围处在标尺上限的

1/3～1/2处。

100．何谓双金属温度计？其测量原理怎样？

双金属温度计是用来测量气体、液体和蒸汽的较低温度的工业仪

表。它具有良好的耐振性，安装方便，容易读数，没有汞害。

双金属温度计用绕成螺旋弹簧状的双金属片作为感温元件，将其

放在保护管内，一端固定在保护管底部（固定端），另一端连接在一

细轴上（自由端），自由端装有指针，当温度变化时，感温元件的自

由端带动指针一起转动，指针在刻度盘上指示出相应的被测温度。

101．何谓热电偶？

在两种不同金属导体焊成的闭合回路中，若两焊接端的温度不同

时，就会产生热电势，这种由两种金属导体组成的回路就称为热电偶。

102．什么叫继电器？它有哪些分类？

继电器是一种能借助于电磁力或其它物理量的变化而自行切换

的电器。它本身具有输入回路，是热工控制回路中用得较多的一种自

动化元件。

根据输入信号不同，继电器可分为两大类：一类是非电量继电器，

如压力继电器，温度继电器等，其输入信号是压力、温度等，输出的

都是电量信号。一类是电量继电器，它输入、输出的都是电量信号。

103．电流是如何形成的？它的方向是如何规定的？

在金属导体中存在着大量电子，能自由运动的电子叫自由电子，

金属中的电流就是自由电子朝一个方向运动所形成的。电流是有一定

方向的，规定正电荷运动的方向为电流方向。

104．什么是电路的功率和电能？它们之间有何关系？

电路的功率就是单位时间内电场所做的功。电能用来表示电场在

一段时间内所做的功。它们之间的关系为：

E＝P·t（1

—33）

式中P——功率，hW；

t——时间，t；

E——电能，kW·h。

注：1kW·h就是平常所说的1度电。

105．构成煤粉锅炉的主要本体设备和辅助设备有哪些？

煤粉锅炉本体的主要设备包括：燃烧器、燃烧室（炉膛）、布置

有受热面的烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、

空气预热器、联箱、减温器、安全阀、水位计等。

辅助设备主要包括：送风机、引风机、排粉机、磨煤机、粗粉分

离器、旋风分离器、给煤机、给粉机、除尘器及烟囟等。

106．何谓燃料？锅炉燃料有哪几种？

所谓燃料是指在燃烧过程中能放出热量的物质，燃料必须具备两

个条件：一是可燃性，二是燃烧时可放出热量。

燃料按物理形态可分为固体、液体、气体三种。

⑴固体燃料包括：木材、煤、油母页岩、木炭、焦炭、煤粉等。

⑵液体燃料包括：在石油、重油、煤油、柴油等。

⑶气体燃料包括：天然气、高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气、

地下气化煤气等。

107．什么是燃料的发热量？发热量的大小决定于什么？

燃料的发热量是指单位重量（气体燃料用单位容积）的燃料在完

全燃烧时所放出的热量，单位为kJ／kg或kJ／m3。

燃料发热量的大小取决于燃料中可燃成分的多少。一般说来，燃

料中含挥发分高，含碳量多，含水分和灰分少，就说明燃料的发热量

大；反之则小。

108．燃料的定压高、低位发热量有何区别？

燃料的定压高、低位发热量的区别在于，定压高位发热量的指

1kg收到基燃料完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸气已凝

结成水放出的汽化潜热。定压低位发热量则要从定压高位发热量中扣

除这部分汽化潜热。

109．锅炉对给水有哪几点要求？

锅炉对水质的要求随着锅炉额定压力的提高而提高。给水品质还

随电厂的性质而有差别。凝汽式发电厂比热电厂要求高，单段蒸发比

分段蒸发要求高，直流锅炉比汽包锅炉要求高。对锅炉给水一般有如

下要求：

⑴锅炉给水必须是经化学处理的除盐水。

⑵锅炉给水的压力和温度必须达到规定值。

⑶锅炉给水品质标准要求：硬度、溶解氧、pH值、含油量、含

二氧化碳、含盐量、联氨量、含铜量、含铁量必须合格，水质澄清。