Đề Cương Thiết Bị Năng Lượng

Đề cương ôn tập bộ môn Thiết Bị Năng Lượng

Là hãy yêu thích những gì bạn làm

***Chúc các bạn thành công***

***Chúc các bạn thành công***

2013

Phạm Nam Hoàng

VTT51 – ĐH 3

ĐỀ CƯƠNG THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG

CHƯƠNG 1 : NỒI HƠI TÀU THỦY

Câu 1 : Thế nào là hơi,quá trình bay hơi, quá trình sôi, quá trình ngưng

tụ ?

 Quá trình bay hơi : là quá trình hóa hơi xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng Các phân tử có động năng lớn thắng được sức căng bề mặt bay ra không gian ngoài mặt thoáng ở bất kì nhiệt độ nào

 Quá trình sôi : là quá trình hóa hơi xảy ra trong toàn bộ thể tích chất lỏng Nếu ta cấp nhiệt cho chất lỏng thì nhiệt độ và cường độ hóa bay hơi của chất lỏng tăng lên Đến

1 nhiệt độ hoàn toàn xác định nào đó việc bay hơi sẽ xảy ra trong toàn bộ thể tích chất lỏng do xuất hiện những bọt hơi lớn dần bị vỡ và đi lên bề mặt thoáng

 Quá trình ngưng tụ : là quá trình ngược lại của quá trình sôi Nếu rút nhiệt từ hơi thì hơi quay về thể lỏng

Câu 2 : Khái niệm hơi bão hòa, hơi bão hòa khô, hơi bão hòa ẩm, hơi quá nhiệt ?

 Hơi bão hòa : Nếu để nước bay hơi trong quá trình hữu hạn đồng thời với quá trình bay hơi có quá trình ngưng tụ, ca2 pha nước và hơi ở trạng thái cân bằng động Phân

tử từ pha lỏng đi vào pha hơi xảy ra đồng thời với phân tử pha hơi đi vào pha lỏng, đến lúc số phân tử đi ra bằng số phân tử đi vào thì hơi có mật độ lớn nhất gọi là hơi bão hòa

 Hơi bão hòa khô : là hơi không còn lẫn những giọt nước li ti chưa kịp bay hơi hết

 Hơi bão hòa ẩm:là hơi còn lẫn những giọt nước nhỏ li ti chưa kịp bay hơi hết

 Hơi quá nhiệt : khi nước đã hóa hơi hoàn toàn tách ra từng phân tử riêng biệt ở áp suất đã cho Nếu ta tiếp tục cấp nhiệt cho hơi thì nhiệt độ của hơi sẽ tăng lên Hơi khi

đó gọi là hơi quá nhiệt

Câu 3 : Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt cần bao nhiêu thông số để xác định 1 trạng thái ?

 Nước chưa sôi ( 0 0

C) :

- Quy ước ở mọi áp suất t = 0 0C, i0 = 0, s0 = 0

- Nước chưa sôi được xác định bằng cặp (p,t) , giá trị các đại lượng vật lý của nó được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo (p,t) để tra cứu

 Hơi quá nhiệt :

- Trạng thái của hơi quá nhiệt được xác định khi biết 2 thông số thường là (p,t) và cũng được xác định bằng thực nghiệm kết hợp với lý thuyết và lập bảng (p,t)

Câu 4 : Nước sôi và hơi bão hòa khô cần bao nhiêu thông số để xác định

1 trạng thái ?

 Nước sôi :

- Trạng thái của nó hoàn toàn được xác định bằng 1 thông số ( p hoặc t )

- Các đại lượng vật lý của nước sôi có kí hiệt thêm dấu ’ : v’ , i’, s’ u’ Tổng quát

ký hiệu ' được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo p hoặc t

 Hơi bão hòa khô :

- Trạng thái của nó hoàn toàn xác định bởi 1 thông số (p hoặc t )

- Các đại lượng vật lý của nước sôi có kí hiệt thêm dấu ’’ : v’’ , i’’, s’’ u’’ Tổng quát ký hiệu '' được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo p hoặc t

Câu 6 : Vẽ và giải thích sơ đồ hệ thống thiết bị nồi hơi ?

 Vẽ sơ đồ 1.9 / trang 16

 Giải thích sơ đồ :

- Bầu hơi 1

- Các vách ống 3

- Buồng đốt 4

- Cụm ống góp 6

- Bầu nước 7

- Bộ giảm nhiệt 8

- Bộ quá nhiệt 9

- Các cụm ống nước sôi 10 , 11

- Bộ hâm nước tiết kiệm 12

- Bộ sưởi không khí tiết kiệm 13

Câu 7 : Vẽ và nêu nguyên lý ,đặc điểm hệ thống thiết bị nồi hơi

 Vẽ sơ đồ 1.9 / trang 16

 Nguyên lý làm việc và đặc điểm :

- Nhiên liệu đốt chat trong buồng đốt tạo ra khí lò có nhiệt độ cao, khí lò sẽ quét qua các bề mặ hấp nhiệt của cụm ống nước sôi số 1 và số 2 Do cụm ống 1 bố trí gần buồng đốt, tiếp xúc với khí lò có nhiệt độ cao hơn nên ở cụm ống này cường

độ bốc hơi mạnh hơn rất nhiều so với cụm ống số 2 Do đó tỉ trọng hỗ hợp nước

và hơi ở cụm ống số 1 nhỏ hơn nhiều so với cụm ống số 2, do sự chênh lệch tỉ trọng này mà hình thành nên mạch tuần hoàn của nồi hơi

Câu 8 : Các đại lượng đặc trưng cơ bản cho nồi hơi ?

 Sản lượng nồi hơi DN

 Áp suất nồi hơi

 Nhiệt độ hơi

 Nhiệt lượng có ích QCI (KJ/h)

 Nhiệt lượng cấp vào QCV (KJ/h)

 Hiệu suất nồi hơi : NH (%)

 Nhiệt tải dung tích buồng đốt qv (kJ/m3h)

Câu 9 : Khái niệm về sản lượng nồi hơi ?

- Là sản lượng sinh ra trong 1 đơn vị thời gian, khi nồi hơi làm việc ổn định lâu dài

ở 100% tải (kg/h, T/h)

- DN =DQN +DGN +DX

- Trong đó : DX làlượng hơi bão hòa đem đi sử dụng trực tiếp

- Sản lượng nồi hơi lớn nhất DMAX là lượng hơi lớn nhất do nồi hơi sinh ra khi nồi hơi làm việc quá tải trong 1 thời gian quy định cho từng loại nồi hơi

- DMAX = ( 125-140)%DN

Câu 10 : Khái niệm áp suất nồi hơi ?

 Áp suất thiết kế PTK : Là áp suất dựa trên đó thiết kế ra nồi hơi

 Áp suất làm việc PLV : Là áp suất định mức khai thác nồi hơi

 Áp suất bão hòa PN : Là áp suất hỗn hợp của nước và hơi tác dụng lên bầu nồi và thành ống dựa vào PN ta sẽ tìm được tN

 Áp suất hơi quá nhiệt PQN : Là áp suất hơi đo tại cửa ra của bộ quá nhiệt, thường áp suất hơi quá nhiệt thấp hơn áp suất hơi bão hòa PQN = PN -(0,1 – 0,4)Mpa

 Áp suất van an toàn PAT : thường PAT =1,05 PLV

Câu 11 : Khái niệm nhiệt độ hơi ?

 Nhiệt độ hơi bão hòa tN : là nhiệt độ của nước sôi và hơi bão hòa trong bầu hơi của nồi

 Nhiệt độ hơi quá nhiệt tQN : là nhiệt độ của hơi đo tại cửa ra của bộ quá nhiệt

 Nhiệt độ nước cấp tNC : là nhiệt độ của nước cấp nồi, đo tại cửa ra của bộ hâm nước cấp, 0C

 Nhiệt độ khói lò KL : là nhiệt độ của khí lò ra khỏi nồi hơi

 Nhiệt độ không khí cấp KK : là nhiệt độ của không khí cấp vào buồng đốt

Câu 12 : Khái niệm Nhiệt lượng cấp vào ?

 Là nhiệt lượng tạo ra do đốt cháy hoàn toàn chất đốt trong buồng nồi hơi trong thời gian 1h

 Q CV B Q H P

 Trong đó :

- B : lượng chất đốt cấp vào nồi trong 1h, (kg/h)

- Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu , (kJ/kg) H P

Câu 13 : Khái niệm nhiệt lượng có ích ?

 Nhiệt lượng dùng để tạo ra các loại hơi mà nồi hơi sinh ra trong 1h :

 Trong đó : i QN,i GN,i i X, NC là entanpi của hơi quá nhiệt, hơi giảm nhiệt hơi bão hòa

và của nước cấp

Câu 14 : Khái niệm Hiệu suất nồi hơi ?

 Là tỉ số giữa nhiệt lượng có ích của nồi hơi trên nhiệt lượng cấp vào

CI

Q

Câu 15 : Khái niệm nhiệt tải dung tích buồng đốt ?

 Là lượng nhiệt do nhiên liệu cháy trong buồng đốt tạo ra ứng với 1 m3

thể tích buồng đốt trong 1h

. H P

V

BD

B Q q

V



 Đối với nồi hơi đốt than q nhỏ , để nhiệt độ khí lò không quá cao có thể làm nóng V

chảy chất tro bám vào thành ống, đối với nồi hơi đốt dầu thì q lớn hơn nhưng vẫn V

đảm bảo gaạch chịu lửa không bị hỏng, q V  (2 3).10 (6 kJ m h/ 3 )

Câu 16 : Phân loại nồi hơi ?

 Phân theo hình thức quét khí lò : ( NHON và NHOL )

 Phân theo cộng dụng của nồi hơi : ( nồi hơi chính và nồi hơi phụ )

 Phân theo áp suất nồi hơi : ( NH áp suất thấp, trung bình, cao, rất cao )

 Phân theo sự tuần hoàn của hỗn hợp nước và hơi ( NH tuần hoàn tự nhiên và cưỡng bức)

 Phân theo phương pháp thông gió của nồi hơi: (NH thông gió tự nhiên và cưỡng bức)

 Phân theo nhiên liệu dùng cho nồi hơi : ( NH đốt than, đốt dầu, NH khí thải )

 Phân theo kết cấu nồi hơi

 Phân theo áp suất bên trong buồng đốt nồi hơi : ( NH không tăng áp và NH tăng áp )

Câu 18 : Khái niệm và yêu cầu của chất đốt dùng trên tàu thủy ?

 Nhiên liệu là những hợp chất hữu cơ tự nhiên hay nhân tạo, khi hóa hợp với oxi của không khí có tỏa ra nhiệt lượng lớn

 Yêu cầu đối cới nhiên liệu :

- Lượng sinh nhiệt cao, để tăng tải trọng có ích và tầm hoạt động của tàu

- Không tự bén cháy trong các hầm chứa trên tàu Bền , khó vỡ vụn thành cám khi vận chuyển, không bị biến chất

- Ít tro bụi, ít lưu huỳnh và ít độc hại

- Giá rẻ vì chi phí về chất đốt chiếm 30% chi phí khai thác tàu thủy

Câu 19 : Nêu các thành phần của nguyên tố, thành phần khối lượng của chất đốt ?

 Thành phần nguyên tố : là thành phần các nguyên tố có trong nhiên liệu, nếu coi nhiên liệu là hỗn hợp cơ học của các nguyên tố Trong nhiên liệu thể rắn và thể lỏng gồm có các nguyên tố cháy được như C, H , lưu huỳnh dạng bố Sb ,các chất không cháy được như N , lưu huỳnh dạng không bốc, chất tro A, chất ẩm W, chất trợ cháy

O, lưu huỳnh bốc được ở dạng sunfua và không bốc được ở dạng sunfat Thành phần chất cháy càng cao thig nhiệt trị của nhiên liệu càng lớn

 Thành phần khối lượng của chất đốt :

- Thành phần chất làm việc : là thành phần khối lượng của các chất có trong nhiên liệu, lưu huỳnh không bốc nằm trong chất tro A

- Thành phần chất khô : là thành phần khối lượng các chất có trong nhiên liệu khô

- Thành phần chất cháy : là thành phần khối lượng các chất có trong nhiên liệu không có chất tro và chất ẩm

- Trong 3 thành phần trên chỉ có thành phần chất cháy là được ổn định, các thành phần còn lại là không ổn định

Câu 20 : Trình bày các đặc trưng của chất đốt dùng cho nồi hơi tàu thủy ?

 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu là : nhiệt lượng 1 kg chất đốt cháy hoàn toàn tạo ra, không kể đến nhiệt lượng tỏa ra do hơi nước ngưng tụ Như vậy nhiệt trị thấp của nhiên liệu chính là nhiệt lượng do 1 kg chất đốt cháy hoàn toàn tỏa ra trong buồn đốt nồi hơi Kí hiệu : QH P, ( kJ kg / )

 Nhiệt trị cao của nhiên liệu là :nhiệt lượng 1 kg chất đốt cháy hoàn toàn tạo ra, có kể đến nhiệt lượng tỏa ra do hơi nước ngưng tụ Như vậy nhiệt trị thấp của nhiên liệu chính là nhiệt lượng do 1 kg chất đốt cháy hoàn toàn tỏa ra trong nhiệt lượng kế Kí hiệu : QB P, ( kJ kg / )

Câu 21 : Các đại lượng đặc trưng của dầu đốt lò dùng cho nồi hơi tàu thủy ?

 Độ nhớt : là 1 đặc tính quan trọng của nhiên liệu, nó ảnh hưởng tới tính cháy và tính lưu động của nhiên liệu

- Độ nhớt Engole

- Độ nhớt Centitstoc

 Điểm bén và điểm bén cháy :

- Điểm bén là nhiệt độ thấp nhất sinh ra hơi dầu trên bề mặt, nếu có tia lửa hở hơi nhiên liệu sẽ bén cháy khi mất tia lửa sẽ tắt ngay

 Điểm bén cháy là nhiệt độ thấp nhất khi bén lửa xong, cắt nguồn lửa đi có thể tiếp tục cháy thêm 5s.Thường điểm bén cháy cáo hơn điểm ben (10 -60) 0

C

 Lượng tạp chất rắn < 0,3% ( lượng lưu huỳnh nên < 2%, valadi và Na càng ít càng tốt)

 Tỉ trọng của dầu 4tlà tỉ số giữa trọng lượng của 1 đơn vị thể tích dầu ở nhiệt độ t 0

C với trọng lượng của cùng 1 thể tích nước ở 4 0C

 Hàm lượng nước tại các nhà máy lọc dầu < 1% tuy nhiên sau khi vận chuyển hàm lượng nước có thể lên tới 5%

Câu 22 : Khái niệm về cháy hoàn toàn, cháy không hoàn toàn ?

 Cháy hoàn toàn là quá trình đốt cháy nhiên liệu với oxi của không khí, mà các sản phẩm của quá trình cháy không thể oxi hóa được nữa CO2 , H2O, SO2 …

 Cháy không hoàn toàn là quá trình đốt cháy nhiên liệu với oxi của không khí, mà các sản phẩm của quá trình cháy vẫn có thể oxi hóa được nữa như CO,CH4 , SO …

Câu 25 : Trình bày các tổn thất nhiệt của nồi hơi, và biện pháp khắc phục ?

 Q2 : tổn thất do khói lò mang ra ngoài

- Bố trí thêm các bề mặt hấp nhiệt và các bề mặt này luôn vệ sinh sạch sẽ

- Đảm bảo hệ số không khí thừa  thích hợp

- Thiết bị buồng đốt được điều chỉnh tốt, đốt lò đúng cách

- Bố trí các tấm dẫn khí

- Nhiệt độ khí lò ra khỏi ống khói không thấp hơn nhiệt độ điểm sương

 Q3 : tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học

 Q4 : tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học

 Q5 : tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

 Q6 : tổn thất nhiệt do tro xỉ nóng đem ra ngoài

Câu 26 : Phương trình cân bằng nhiệt nồi hơi , giải thích các thành phần trong phương trình?

Q H P QCĐ+ QKK+ QH+ QSK = QBX+ QĐL+ QQN+ QHN+ Q2+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6

H

Q : nhiệt trị thấp

 QCĐ :Nhiệt lượng Chất Đốt

 QKK :Nhiệt lượng Không Khí lạnh

 QH Nhiệt lượng Hơi nước

 QBX Nhiệt lượng Bức Xạ

 QĐL Nhiệt lượng Đối Lưu

 QQN Nhiệt lượng Quá Nhiệt

 QHN Nhiệt lượng Hâm Nước

 Q2 : tổn thất do khói lò mang ra ngoài

 Q3 : tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học

 Q4 : tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học

 Q5 : tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

 Q6 : tổn thất nhiệt do tro xỉ nóng đem ra ngoài

CHƯƠNG 2 : ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Câu 27 : Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong ?

 Vẽ hình 2.1 / trang 33

 Nguyên lý :

- Khi nhiên liệu cháy trong xi lanh, sản vật cháy có áp suất và nhiệt độ cao khoảng ( 1700 – 2300) 0K và P = ( 6 – 12) Mpa

- Tiến hành quá trình giãn nở tác dụng lực lên piston 3 đẩy nó chuyển động tịnh tiến

- Nhờ cơ cấu biên khuỷu 8 mà chuyển động tịnh tiến của piston được biến thành chuyển động quay của trục khuỷu 9

- Các xúp páp và các cơ cấu dẫn động làm nhiệm vụ phân phối khí để đảm bảo cho quá trình nạp và xả

- Quá trình cháy nhiên liệu trong xi lanh diễn ra theo chu kì, các chi tiết được làm mát và bôi trơn thường xuyên nên động cơ làm việc ổn định , lâu dài

Câu 28 : Nêu những ưu, nhược điểm của động cơ đốt trong nói chung?

 Ưu điểm :

- Hiệu suất có ích cao

- Kích thước và trọng lượng của động cơ không lớn lắm

- Ít gây nguy hiểm và hỏa hoạn trong lúc vận hành

- Nhiệt độ xung quanh động cơ thấp

- Không cần nhiều người phục vụ, bảo dưỡng

- Không cần khử xỉ và tro

 Nhược điểm :

- Khả năng quá tải kém, đặc tính kéo không tốt

- Khó khởi động khi có tải

- Công suất thiết bị không lớn lắm

- Yêu cầu nhiên liệu khắt khe, giá nhiên liệu cao

- Người vận hàng phải có trình độ cao, chi phí ban đầu cao

- Động cơ làm việc ồn, nhất là động cơ cao tốc

Câu 29 : Trình bày phân loại động cơ đốt trong ?

 Phân loại theo cách thực hiện chu trình công tác của động cơ

 Phân loại theo nhiên liệu dùng cho động cơ

 Phân loại theo phương pháp hình thành khí hỗn hợp

 Phân loại theo phương đốt cháy hỗn hợp khí công tác

 Phân loại theo dạng của chu trình công tác

 Phân loại theo phương pháp nạp của động cơ

 Phân loại theo tốc độ trung bình của piston , Cm

 Phân loại theo khả năng thay đổi vòng quay của trục khuỷu

 Phân loại theo phương pháp tác dụng lực lên đỉnh piton

 Phân loại theo số xilanh và cách bố trí các xi lanh động cơ

 Phân loại theo số vòng quay của trục khuỷu

 Phân loại theo hệ thống truyền động

 Phân loại theo công dụng động cơ

Câu 30 : Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ ?

 Hành trình thứ nhất của piston ( hành trình nạp )

- Ban đầu piston ở vị trí ĐCT , toàn bộ thể tích của buồng máy chứa đầy các sản phẩm cháy còn sót lại của chu trình trước

- Khi trục khuỷu quay, góc quay tăng từ 0 đến 180 độ thì piston đi từ ĐCT xuống ĐCD , thể tích không gian bên trên của xi lanh tăng lên hình thành độ chân không

 Hành trình thứ hai của piston ( hành trình nén ) :

- Khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT ,trục khuỷu sẽ quay 1 góc từ 180 đến 360 độ

- Thể tích của xi lanh giảm dần, không khí trong xi lanh bị nén lại, áp suất và nhiệt

độ của chất công tác tăng lên

 Hành trình thứ 3 của piston ( hành trình cháy, giãn nở )

- Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ,trục khuỷu quay đi 1 góc từ 360 đến 540 độ

- Hành trình này bao gồm quá trình cháy và giãn nở

 Hành trình thứ 4 của piston ( hành trình thải)

- Ở hành trình này piston đi từ ĐCD lên ĐCT, trục khuỷu quay 1 góc từ 540 đến

720 độ, sẽ tiến hành đẩy sản vật cháy ở bên trong xi lanh ra ngoài qua xúp páp xả

Câu 31 : Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ ?

 Hành trình thứ nhất ( hành trình cháy, giãn nở )

- Ban đầu hành trình này, khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD Trục khuỷu sẽ quay 1 góc tương ứng từ 0 đến 180 độ ,hỗn hợp các chất công tác bốc cháy tạo ra áp suất lớn đẩy piston chuyển động

- Piston tiếp tục chuyển động cho đến khi mép trên của nó qua mép e của cửa thải,sản phẩm cháy có áp suất cao hơn áp suất môi trường sẽ được thải ra ngoài

- Piston tiếp tục chuyển động xuống khi mép trên của nó đi qua mép d của cửa quét, áp suất trong xi lanh thấp hơn áp suất không khí quét do đó không khí quét

sẽ nạp vào xi lanh qua cửa quét đồng thời đẩy sản vật cháy ra ngoài

 Hành trình thứ hai ( hành trình nén khí )

- Piston đi từ ĐCD đến ĐCT , trục khuỷu quay 1 góc từ 180 đến 360 độ

- Ở đầu hành trình này không khí quét vẫn tiếp tục nạp vào xi lanh và đẩy sản vật cháy ra ngoài

- Piston di chuyển đến mép d của cửa quét thì toàn bộ cửa quét bị đóng lại, cửa thải vẫn chưa đóng hoàn toàn

- Piston di chuyển đến mép e của cửa thải thì các cửa đóng lại, quá trình nén bắt đầu

- Piston tiếp tục đi lên ĐCT, V xi lanh giảm, (P, t) xi lanh tăng lên Khi tới gần ĐCT thì nhiên liệu được phun vào trong xi lanh dưới dạng sương

Câu 32 : So sánh động cơ diesel 4 kỳ với động cơ diesel 2 kỳ ?

 Công suất ĐC 2 lớn gấp 2 lần ĐC 4 ( thực tế chỉ là 1,6 – 1,8 lần )

 Quá trình quét và thải khí của ĐC 4 tiến hành hoàn hảo hơn ĐC 2

 Đối với ĐC 2 quét thải bằng cửa cấu tạo của nó đơn giản hơn ĐC 4

 Moomen quay ở ĐC 2 biến đổi đều đặn hơn ĐC 4

 Dễ dàng tăng công suất ĐC 4 bằng phương pháp tăng áp

 Tính kinh tế của ĐC 2 tương đương với ĐC 4 , trừ trường hợp ĐC 4 có tăng áp

 ĐC 4 dễ chọn góc phân phối khí tốt nhất hơn ĐC 2

 Góc quay của trục khuỷu ứng với quá trình cháy và giãn nở của DDC4 lớn hơn so với

ĐC 2