熱能與動(dòng)力機(jī)械基礎(chǔ)

前言

本書為適應(yīng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展、適應(yīng)課程和教學(xué)改革的需要而編寫。本書是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，目的是使該類專業(yè)的學(xué)生對(duì)熱能利用原理及基本系統(tǒng)和主要裝置，動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理、組成、結(jié)構(gòu)、性能及評(píng)價(jià)具備基本和整體的認(rèn)識(shí)，為繼續(xù)深入學(xué)習(xí)后續(xù)專門課程及畢業(yè)后工作的需要奠定基礎(chǔ)。本書是在編者已使用5屆的課程講義的基礎(chǔ)上、結(jié)合新的本科生教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃而組織設(shè)置，在拓寬知識(shí)面的同時(shí)，注意強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)及其系統(tǒng)性、適當(dāng)聯(lián)系工程實(shí)際和科學(xué)技術(shù)的新進(jìn)展和新要求。本書可作為機(jī)械大類熱能與動(dòng)力工程專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課教材，也是從事能源利用、動(dòng)力、化工及暖通等方面的科技人員的參考書。鑒于本書系編者為適應(yīng)熱能與動(dòng)力工程類專業(yè)需要而編寫的新教材，內(nèi)容涉及面廣，既要有一定的深度，又要避免過(guò)分專業(yè)化，還受到總學(xué)時(shí)的限制，使編寫難度加大。作為編者在教學(xué)改革過(guò)程中的一個(gè)初步嘗試，加之編者水平有限、經(jīng)驗(yàn)不足，書中不可避免地會(huì)出現(xiàn)缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，竭誠(chéng)希望各位專家和讀者批評(píng)指正。全書由何伯述主編，參加編寫的有何伯述（第1章、第6章）、盧太金（第2章、第3章）、宋涇舸（第4章）、陳琪（第5章）。本書初稿的部分文字錄入及圖表的整理由研究生們協(xié)助完成，在此向他們表示謝意。本書定稿前，評(píng)審專家對(duì)本書的初稿提出了建設(shè)性的寶貴意見，使本書的體系結(jié)構(gòu)更合理、知識(shí)系統(tǒng)更適合本科教學(xué)，編者也在此向他（她）們表示由衷的感謝。本書的編寫工作得到了北京交通大學(xué)教材出版基金的支持，在此表示感謝。在本書的編寫過(guò)程中，參考了大量的已出版的教材和專著，已在各章列出，在此編者也向這些教材和專著的作者（編者）表示謝意。

內(nèi)容概要

　　《熱能與動(dòng)力機(jī)械基礎(chǔ)》系熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，目的是使該類專業(yè)的學(xué)生對(duì)熱能利用原理及基本系統(tǒng)和主要裝置，動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理、組成、結(jié)構(gòu)、性能及評(píng)價(jià)具備基本和整體的認(rèn)識(shí)，為繼續(xù)深入學(xué)習(xí)后續(xù)專門課程及畢業(yè)后工作的需要奠定基礎(chǔ)。全書共分6章，內(nèi)容包括緒論、基本概念及基礎(chǔ)知識(shí)、鍋爐及換熱器、葉輪葉片動(dòng)力機(jī)械、熱力發(fā)電技術(shù)，分布式發(fā)電技術(shù)等。在內(nèi)容安排上力求與同類教材相比有較大的革新，在第2和第3章加人了大量的環(huán)境與污染控制的內(nèi)容，又利用第6章整章地介紹了應(yīng)用前景廣闊的分布式發(fā)電技術(shù)。

書籍目錄

第1章 緒論 參考文獻(xiàn) 第2章 基本概念及基礎(chǔ)知識(shí) 2.1 熱工基礎(chǔ)知識(shí) 2.1.1 傳熱學(xué)基本概念及簡(jiǎn)單計(jì)算 2.1.2 工程熱力學(xué)基本原理 2.1.3 工程流體力學(xué)基礎(chǔ) 2.1.4 燃燒過(guò)程基本理論 2.2 動(dòng)力機(jī)械及動(dòng)力傳動(dòng) 2.2.1 動(dòng)力機(jī)械的分類 2.2.2 動(dòng)力機(jī)械的應(yīng)用 2.2.3 動(dòng)力機(jī)械的性能 2.2.4 動(dòng)力傳動(dòng) 2.3 環(huán)境污染及防治措施 2.3.1 環(huán)境污染 2.3.2 防治措施 思考題及習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第3章 鍋爐及換熱器 3.1 鍋爐原理 3.1.1 鍋爐機(jī)組工作過(guò)程 3.1.2 鍋爐參數(shù)、型號(hào)與分類 3.1.3 鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 3.2 鍋爐受熱面及傳熱 3.2.1 爐膛水冷壁 3.2.2 過(guò)熱器與再熱器 3.2.3 省煤器和空氣預(yù)熱器 3.3 燃料燃燒及熱平衡 3.3.1 煤的成分及分析基準(zhǔn) 3.3.2 煤的工業(yè)分析 3.3.3 煤的發(fā)熱量 3.3.4 液體及氣體燃料 3.3.5 燃燒過(guò)程的物質(zhì)平衡及鍋爐熱平衡 3.3.6 鍋爐的熱平衡 3.3.7 鍋爐熱效率ηg1與燃料消耗量B 3.4 鍋爐污染物排放及控制 3.4.1 SO2的生成與控制 3.4.2 NOx的生成與控制 3.4.3 CO2的控制技術(shù) 3.4.4 可吸入顆粒物和重金屬元素的排放控制 3.5 換熱器 3.5.1 表面式換熱器 3.5.2 換熱器的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 3.5.3 傳熱的強(qiáng)化和隔熱保溫技術(shù) 思考題及習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第4章 葉輪葉片動(dòng)力機(jī)械 4.1 葉輪機(jī)械能量轉(zhuǎn)換原理 4.1.1 典型結(jié)構(gòu)與級(jí) 4.1.2 葉輪機(jī)械的幾何特性 4.1.3 葉輪機(jī)械基礎(chǔ)理論方程式 4.1.4 渦輪通流部分和葉柵中的損失與級(jí)效率 4.2 蒸汽輪機(jī) 4.2.1 汽輪機(jī)主要組件及輔機(jī) 4.2.2 多級(jí)汽輪機(jī)工作過(guò)程及特點(diǎn) 4.2.3 多級(jí)汽輪機(jī)通流部分計(jì)算 4.3 燃?xì)廨啓C(jī)裝置 4.3.1 燃?xì)廨啓C(jī)裝置及工作原理 4.3.2 燃?xì)廨啓C(jī)類型及結(jié)構(gòu) 4.3.3 燃燒室與燃料供應(yīng) 4.3.4 燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 4.4 泵與風(fēng)蟣 4.4.1 泵與風(fēng)機(jī)的分類及主要參數(shù) 4.4.2 泵與風(fēng)機(jī)的基本理論 4.4.3 泵與風(fēng)機(jī)的性能 4.5 水輪機(jī) 4.5.1 水輪機(jī)的基本工作原理 4.5.2 反擊式水輪機(jī) 4.5.3 反動(dòng)式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 4.6 渦輪機(jī)械的調(diào)節(jié)與保護(hù) 4.6.1 渦輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理 4.6.2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性 4.6.3 渦輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng) 思考題及習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第5章 熱力發(fā)電技術(shù) 5.1 概述 5.1.1 我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 5.1.2 熱力發(fā)電技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài) 5.1.3 發(fā)電廠的類型 5.1.4 熱力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)流程 5.2 燃煤蒸汽發(fā)電 5.2.1 火電廠的熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) 5.2.2 蒸汽參數(shù)及其循環(huán) 5.2.3 給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng) 5.2.4 給水除氧和發(fā)電廠的輔助汽水系統(tǒng) 5.2.5 火電廠熱力系統(tǒng) 5.3 核能發(fā)電 5.3.1 核反應(yīng)堆原理和類型 5.3.2 壓水堆核電站 5.3.3 其他重要類型核電站 5.3.4 我國(guó)核電的發(fā)展 5.4 熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 5.4.1 熱負(fù)荷及其載熱質(zhì) 5.4.2 熱電廠總熱耗量的分配及熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 5.4.3 熱電廠對(duì)外供熱系統(tǒng) 5.5 總能系統(tǒng)及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 5.5.1 總能系統(tǒng)的概念 5.5.2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 5.5.3 IGCC與PFBC-CC的研究與開發(fā) 思考題及習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第6章 分布式發(fā)電技術(shù) 6.1 概論 6.1.1 分布式發(fā)電的概念 6.1.2 分布式發(fā)電的分類 6.1.3 分布式發(fā)電的效益 6.1.4 分布式發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響 6.2 冷熱聯(lián)產(chǎn)發(fā)電 6.2.1 冷熱電聯(lián)產(chǎn)概論 6.2.2 冷熱電聯(lián)產(chǎn)的開發(fā)和現(xiàn)狀 6.2.3 冷熱電聯(lián)供所采用的技術(shù) 6.2.4 冷熱電聯(lián)產(chǎn)的方案 6.2.5 冷熱電聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行實(shí)例 6.3 風(fēng)力發(fā)電 6.3.1 風(fēng)力發(fā)電基本原理和結(jié)構(gòu) 6.3.2 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和前景 6.3.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例 6.4 太陽(yáng)能發(fā)電 6.4.1 太陽(yáng)能發(fā)電原理 6.4.2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)組成和功能 6.4.3 太陽(yáng)能發(fā)電的開發(fā)現(xiàn)狀 6.5 燃料電池發(fā)電 6.5.1 燃料電池的原理和結(jié)構(gòu) 6.5.2 燃料電池發(fā)電系統(tǒng) 6.5.3 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 6.6 分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析 6.6.1 概論 6.6.2 CCHP系統(tǒng)方案 6.6.3 系統(tǒng)方案比較 6.6.4 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析 6.6.5 總結(jié) 思考題及習(xí)題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：能源、材料、信息是當(dāng)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱。能源的開發(fā)和合理利用是整個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的源泉，是現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的基礎(chǔ)。從18世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明產(chǎn)生第一次工業(yè)革命，到現(xiàn)代能源動(dòng)力科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，都說(shuō)明了能源動(dòng)力發(fā)展?fàn)顟B(tài)標(biāo)志著當(dāng)時(shí)社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的水平。一個(gè)國(guó)家的能源動(dòng)力狀況決定和表明了其競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和綜合國(guó)力。能源與動(dòng)力工程專業(yè)研究能量以熱和功等形式在產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化、傳遞過(guò)程中的基本規(guī)律，以及在能源與動(dòng)力方面應(yīng)用的相關(guān)裝置及其研究開發(fā)。能源中消耗量最大、使用最廣泛的是電能和熱能。電能是一種便于傳輸和使用的清潔能源，因其有無(wú)可比擬的優(yōu)越性而占有重要地位。我國(guó)電能的生產(chǎn)目前是火力發(fā)電占全國(guó)總發(fā)電量的比例較大，水力發(fā)電次之，核電和其他形式發(fā)電（如風(fēng)力發(fā)電等）正在發(fā)展中。火電、核電、地?zé)岚l(fā)電等一般都是通過(guò)熱能、機(jī)械能（功）而產(chǎn)生電能，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等是利用流體的機(jī)械功轉(zhuǎn)換得到的。熱能除太陽(yáng)能、地?zé)岬纫淮涡詿崮芡猓蠖嗍怯扇剂系幕瘜W(xué)能、核能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功后不都是用來(lái)發(fā)電，在許多情況下直接作為動(dòng)力使用。熱能和電能的產(chǎn)生及熱與功在轉(zhuǎn)化、傳遞過(guò)程中所利用的機(jī)械、設(shè)備和由它們組成的裝置，是能源動(dòng)力工程研究的主要內(nèi)容之一?；鹆Γ崃Γ┌l(fā)電廠是利用熱能動(dòng)力裝置生產(chǎn)電能的工廠，它的熱能動(dòng)力循環(huán)常是以蒸汽為工質(zhì)的蒸汽動(dòng)力循環(huán)。圖1-1為火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程示意圖。鍋爐中煤粉與來(lái)自空氣預(yù)熱器的熱空氣在爐膛內(nèi)混合燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)煔獾臒崮埽瑹崮芡ㄟ^(guò)鍋爐的省煤器、水冷壁、過(guò)熱器等受熱面使水變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽；過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并通過(guò)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功后的蒸汽進(jìn)入凝汽器內(nèi)凝結(jié)成水；凝結(jié)水經(jīng)過(guò)水泵送入低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器，吸收汽輪機(jī)抽汽的熱量后又回到鍋爐。工質(zhì)又返回初態(tài)，完成了一個(gè)閉合循環(huán)。鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電廠的三大主件。鍋爐中的燃燒設(shè)備是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的部件，鍋爐受熱面從某種意義上講是一種換熱設(shè)備。因此，發(fā)電廠循環(huán)中的換熱設(shè)備有省煤器、預(yù)熱器、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、凝汽器、加熱器等。汽輪機(jī)是一種與流體（蒸汽）作用的運(yùn)動(dòng)機(jī)械，屬于與流體作用的運(yùn)動(dòng)機(jī)械還有水泵、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。

編輯推薦

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