动力机械基础课程教学大纲
发布：苏州大学物理科学与技术学院 发布时间：2009-06-19 11:24:41 查看次数：1040
动力机械基础课程教学大纲
课程编号：08130008 课程类别：专业教学课程 授课对象：热能与动力工程专业 开课学期：第六学期 学 分：3学分 主讲教师：陶永明等
指定教材：蔡兆麟主编，《能源与动力装置基础》，中国电力出版社，2004年 教学目的：
使学生掌握汽轮机、燃气轮机和水轮机等叶轮式原动机械的基本知识、基本构造、性能和工作原理；掌握利用煤、油、气等常规矿物燃料进行发电的工艺流程、系统构成、工作原理和经济性评价方法；掌握热电联产的工作原理和经济性评价方法；掌握蒸汽轮机、燃气轮机联合循环及煤的洁净利用技术；了解利用核燃料、水能、太阳能、地热能、风能、海洋潮汐能等清洁能源进行发电的基本原理和系统；为学生今后从事热能与动力工程相关工作打下较好的理论基础。
第二章 叶轮机械的基本理论
课时：3周，共9课时 教学内容
第一节 典型结构和级
一、典型结构
离心泵、通风机、透平膨胀机、增压器、涡轮喷气发动机
二、级
组成、表示方法、能量转换 第二节 叶轮中能量转换
一、叶轮进出口速度三角形
定义、画法、三角形几何尺寸的确定
二、动量定理和动量矩定理
叶轮轴向力、周向力、喷气发动机推力的计算依据、叶轮力矩的计算公式
三、欧拉方程式
由动量矩定理得到机械功率和欧拉功、讨论
四、欧拉方程的应用
根据计算功来确定叶轮的几何参数、分叶片无限多和叶片有限多两种情况分析
五、反作用度
定义、公式、讨论、叶轮机械的分类 第三节 典型静止通流部件
一、连续性方程的应用
径流机械、轴流机械和圆管道部件、蜗壳
二、有叶与无叶部件
种类、特点、适用方程式
三、对称与不对称部件 种类、特点
第四节 一元流动分析
一、级中流体参数的变化
离心压缩机、单级轴流水轮机、多级轴流汽轮机、轴流通风机
二、级和机器的性能参数
流量、能量头、压力比、扬程、损失、效率、功率 第五节 轴流式机械的二元理论
一、基元级和叶栅
定义、意义
二、叶栅理论和殴拉功
叶片力、殴拉功与具体叶型几何参数的关系
三、径向平衡方程
求解径向平衡方程，得到沿着半径方向的流体参数分布
四、轴流长叶片级与流型
流型定义和作用，长叶片级的叶栅设计思路 思考题：
1、级的定义是什么？有哪些形式的级？
2、速度三角形用于流道的哪些截面？
3、原动机中各种能量头的关系是怎样的？
4、原动机的主要性能参数有哪些？
5、汽轮机流道内流体的参数是怎么变化的？
6、轴流机械基元级的定义上什么？基元级与长叶片级的关系如何？
7、有叶和无叶静止流道分析各用哪些基本方程？
8、蜗壳式部件分析时有哪些假设？
第四章 涡轮机
课时：8周，共24课时 教学内容 第一节 概述
一、汽轮机级的工作原理 级的组成、热力过程曲线、反动度、蒸汽对叶片的作用力
二、冲动级和反动级
定义、种类、特点
第二节 汽轮机级内能量转换过程及效率
一、蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程
喷嘴出口汽流速度计算、喷嘴中汽流的临界状态、喷嘴截面积的变化规律、喷嘴流量计算、蒸汽在喷嘴斜切部分的流动
二、蒸汽在动叶栅中的流动与能量转换过程
动叶的速度三角形、轮周功、动叶栅出口汽流相对速度、动叶损失
三、级的轮周效率和速度比
级的轮周效率的公式、速度比的定义、最佳速度比
四、级内其他损失和效率
级内其他损失的产生原因、大小、减小的措施、级的内效率和内功率
五、长叶片级
长叶片级不能采用等截面直叶片的原因分析、长叶片级的特点
第三节 多级汽轮机
一、多级汽轮机的特点和工作过程
特点和工作过程分析
二、多级汽轮机的损失
前后端轴封的漏汽损失、汽轮机进、排汽机构的压力损失、机械损失
三、汽轮机装置的效率和功率 内效率、内功率、轴端功率
四、多级汽轮机的轴向推力
组成、大小、平衡、推力轴承的作用
五、提高汽轮机单机容量 影响凝汽式汽轮机单机容量的因素分析、提高容量的办法
六、中间再热式汽轮机
特点、作用
七、供热式汽轮机
背压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、经济性和环境效益
八、汽轮机的凝汽系统和设备
系统组成、作用 第四节 汽轮机自动调节
一、汽轮机液压调节系统的工作原理
汽轮机自动调节的任务、调速原理和保护功能、液压调速系统的工作原理、静态特性、
组成部分
二、汽轮机数字电液调节系统（DEH）简介
系统组成、功能、运行方式、控制模式 第五节 燃气轮机
一、概述
航空燃气轮机、地面燃气轮机的结构和特点、燃气轮机与内燃机和汽轮机的比较
二、简单燃气轮机装置和热力循环
装置原则性系统、热力循环的分析、推进器的性能参数
三、提高燃气轮机的效率和比功 复杂循环燃气轮机的原理 第六节 水轮机
一、结构类型
混流式水轮机、轴流式水轮机、贯流式水轮机、切击式水轮机
二、水轮机的工作特性 工作参数、流量调节、水轮机的特点、存在的问题 思考题：
1、蒸汽在汽轮机级进行能量转换时存在哪些损失？
2、汽轮机的轴向推力由哪几部分组成？平衡轴向推力的措施有哪些？
3、为什么说供热式汽轮机的热经济性比凝汽式汽轮机好？
4、带反动度的冲动级的热力过程曲线是怎样的？
5、凝汽设备的组成部分有哪些？工作原理是什么？
6、齿形轴封的工作原理是什么？
7、提高汽轮机单机容量的主要措施有哪些？
8、为什么长叶片必须做成变截面扭叶片？
9、汽轮机的液压调速系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？
10、汽轮机需要哪几种主要保护系统？
11、汽轮机数字电液调节系统由哪几部分组成？
12、燃气轮机与内燃机和汽轮机相比分别有什么特点？
13、航空燃气轮机和地面燃气轮机的主要差别是什么？
14、水轮机的主要特点有哪些？
15、产生湿汽损失的原因是什么？有何危害？如何减轻？
第十一章 发电厂系统及其他动力装置
课时：7周，共21课时 教学内容
第一节 火电厂热力系统
一、蒸汽动力循环
朗肯循环、回热循环、中间再热循环、热电循环
二、火电厂热力系统 基本生产流程、火电厂热力系统及各分系统
三、火电厂热经济性评价
凝汽式发电厂的效率和主要经济性指标、热电厂的总耗热量分配、热经济性指标和燃料节省 第二节 联合动力循环
一、燃气-蒸汽联合循环
目的、型式、应用、缺点
二、IGCC与PFBC-CC的研究与开发
系统组成、工艺过程、主要特点
三、对热平衡试验的要求
稳定工况、试验时间、排污、试验精度
四、热效率水平
最低热效率、净效率
五、设计锅炉时热效率的确定
选q
3、q
4、q
5、排烟温度、过量空气系数、灰分 第三节 核能发电
一、核能发电的优点
核燃料的特点、污染、技术水平
二、核燃料与核反应堆
核裂变燃料、核聚变燃料、核反应堆的种类
三、压水堆热电厂
组成、工作流程
四、现状
国外、我国 第四节 水电站
一、水能资源与水力发电 水能资源的优点、利用现状、水力发电的基本原理
二、水电站的基本类型
坝式水电站、河床式水电站、引水式水电站
第五节 利用其他能源发电
一、利用太阳能发电
概述、生产流程、聚光装置、发展状况
二、利用地热发电
概述、类型及原理、发展状况
三、风力发电
原理、结构、现状
四、海洋潮汐发电
概述、原理、形式、状况 思考题：
1、为什么蒸汽动力循环不用卡诺循环而用郎肯循环？
2、回热循环、再热循环和热电循环各有什么优点？
3、燃煤火电厂的生产流程是怎样的？
4、热力除氧的工作原理是什么？
5、单元制主蒸汽管道系统有什么优点？
6、给水回热加热系统由哪些部分组成？
7、为什么大型汽轮机组要采用旁路系统？
8、为什么要采用燃气-蒸汽联合循环？有哪几种常见形式？
9、IGCC的工作原理是什么？
10、PFBC-CC的工作原理是什么？
11、压水堆核电站主要由拿几部分组成？
12、太阳能、地热能、风能和潮汐能发电的工作原理是什么？ 参考书目
1．张克危，《流体机械原理》（上册）。北京：机械工业出版社。2000 2．罗锡乾，《流体力学》。北京：机械工业出版社。1999 3．朱明善，《工程热力学》。北京：清华大学出版社。1995 4．王中铮，《热能与动力基础》。北京：机械工业出版社。2000 5．翦天聪，《汽轮机原理》。北京：水利电力出版社。1992 6．郑体宽，《热力发电厂》。北京：水利电力出版社。1995 7．焦树建，《整体煤气化燃气-蒸汽联合循环》。北京：中国电力出版社。1996 8．朱齐荣，《核电厂机械设备及其设计》。北京：原子能出版社。2000 9．世界理事会，《新的可再生能源》。北京：海洋出版社。1998 10．黄祥新、孙家庆，《热力系统与设备》。北京：机械工业出版社。1989
执笔人：陶永明 2005年11月3日
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