機械工程手冊

機械工程手冊（第二版）共有18卷152篇，分為基礎、工程材料、設計、工藝及設備、電工電子和儀器儀表、通用機械產品、專用機械產品等部分。

本卷為通用機械產品部分中的一卷，全卷共分7篇。第1篇動力設備總論，介紹了動力設備的作用、地位、基本內容、關鍵技術問題、發展趨向等內容，並從動力系統成套角度介紹優化、可靠性、可操作性、經濟性和環境保護等。第2～6篇為鍋爐、汽輪機、內燃機、燃氣輪機、水輪機篇，分別介紹這幾類主要動力設備的基本原理、結構、性能和特點，以及設計使用中的關鍵技術問題。第7篇工廠動力，以能源的有效利用為主線，概括介紹了各工廠動力系統的共性技術問題。本手冊主要供具有中等技術水平以上的廣大機電工程技術人員在綜合研究和處理本專業及相關專業的各種技術問題時，起備查、提示、啓發的作用，也可供高等學校師生及其他有關人員參考。

目 錄

第二版序

第一版序

第二版編輯説明

第1篇 動力設備總論

第1章 動力設備分類、現狀

與發展趨勢

1動力設備分類

1・1動力設備的定義

1・2動力設備在社會發展中的地位與作用

1・3動力設備分類

1・4動力設備與環境污染

1・5中國能源與動力設備特點

2發電用動力設備發展狀況

2・1火力發電動力設備發展狀況

2・2核能發電動力設備發展狀況

2・3水能發電動力設備發展狀況

3工業用動力設備發展概況

3・1工業鍋爐發展概況

3・2餘熱鍋爐發展概況

3・3工業汽輪機與燃氣輪機發展概況

3・4內燃機發展概況

4動力設備發展趨勢

4・1參數與容量

4・2系統匹配與複合機械化

4・3可靠性、主動維修與壽命管理

4・4環境效應

4・5熱經濟性與最佳資源利用程度

第2章 能源轉換過程與損失控制

1動力設備中能量轉換的物理過程

1・1能量轉換與損失

1・2可逆過程中的可用功

1・3不可逆過程的損失與度量

2流動過程

2・1節流過程

2・2混合過程

3傳熱過程

3・1傳熱過程的不可逆性

3・2具有相變的傳熱系統

4燃燒過程

4・1燃燒過程的不可逆性

4・2燃燒程中燃料空氣混合比的控制

第3章 熱－動力系統的匹配

與總能系統優化

1熱參數的優化與系統匹配

1・1熱－動力系統的構成

1・2熱－動力設備的熱參數優化

1・3熱－動力系統的匹配

2總能系統

2・1熱－動力系統優化設計的總能系統概

念和方法

2・2 總能系統實例

3燃煤燃氣－蒸汽聯合循環發電系統

3・1整體煤氣化燃氣－蒸汽聯合循環發電

系統（IGCC）

3・2增壓流化牀燃氣－蒸汽聯合循環發電

系統（PFBC－CC和第二代PFBC－CC）

3・3常壓流化牀燃氣－蒸汽聯合循環發電

系統

3・4幾種燃煤燃氣－蒸汽聯合循環發電系

統工作特性的綜合分析與比較

第4章 動力設備與系統的可靠性與

可維修性評估

1動力設備與系統的可靠性

1・1可靠性指標

1・2動力設備可靠性統計

1・3提高可靠性的途徑

2動力設備零部件可靠性

2・1零部件可靠度

2・2主要零部件可靠性設計方法

2・3零部件損壞統計分析

3動力設備及系統可靠性

3・1動力設備與系統可靠性

3・2動力設備的動態穩定性與運行安全

性

3・3提高運行可靠性的技術因素

4動力設備的可維修性

4・1可維修性概念

4・2可維修性與可靠性間的關係

4・3維修決策

4・4維修方式及主動維修

第5章 熱－動力系統的環境

效應評估

1熱－動力系統中的環境污染

2燃燒產物污染及其防治

2・1熱動力設備的排氣污染

2・2潔淨煤技術及其評估體系

3噪聲污染

3・1噪聲特性及我國噪聲標準

3・2動力設備中的噪聲

3・3噪聲防治

4熱污染及其治理

第6章 熱經濟性評估

1熱經濟學基本概念

1・1熱經濟學的基本思想

1・2火用的價值化

2成本計算

2・1成本方程

2・2成本分攤方法

2・3產品成本計算實例

3熱經濟審計和熱經濟評估

3・1熱經濟審計

3・2熱經濟性評估

4熱經濟優化

4・1熱經濟優化的數學模型

4・2目標函數的形式

4・3優化設計的熱孤立化原理

4・4優化設計中的各種組合模型

4・5熱經濟學優化策略流程圖

參考文獻

第2篇 鍋 爐

常用符號表

第1章 概 論

1鍋爐類型及蒸汽參數系列

2鍋爐的可靠性和經濟性

3鍋爐的發展趨向

第2章 鍋爐總體

1影響鍋爐總體的因素

1・1燃料特性的影響

1・2蒸汽參數的影響

1・3運行方式的影響

2鍋爐熱力系統

3循環方式

3・1自然循環鍋筒鍋爐

3・2輔助循環鍋爐

3・3直流鍋爐

3・4複合循環鍋爐

4爐型

4・1倒U型

4・2箱型

4・3塔型

4・4D型

5燃燒方式

5・1火牀燃燒

5・2火室燃燒

5・3旋風燃燒

5・4沸騰燃燒

6排渣方式

7鍋爐排放物的污染控制

7・1煙霧和粉塵控制

7・2氧化硫的控制

7・3氧化氮的控制

第3章 鍋爐主要設計計算

1熱力計算

1・1燃燒產物和燃料消耗量計算

1・2爐膛傳熱計算

1・3對流受熱面傳熱計算

1・4計算方法

2水動力計算

2・1管內壓降計算

2・2管壁温度計算

2・3自然循環鍋爐的水動力計算

2・4直流鍋爐的水動力計算

2・5輔助循環鍋爐的水動力計算

3受壓元件強度及應力計算

3・1強度計算

3・2應力計算

第4章 爐膛和燃燒器

1爐膛（燃燒室）

1・1對爐膛的基本要求

1・2爐膛的型式和分類

1・3爐膛幾何特性和火焰尺寸

1・4爐膛主要熱力參數選擇

1・5爐壁受熱面熱負荷

1・6工業鍋爐爐膛特點

1・7爐內結渣等運行問題

2燃燒器

2・1燃燒器的分類

2・2對燃燒器的基本要求

2・3煤粉燃燒器

2・4油燃燒器

2・5氣燃燒器

2・6工業鍋爐的燃燒裝置

2・7燃燒器的自動控制

3燃燒器的佈置

3・1佈置方式

3・2直流燃燒器的佈置

3・3對旋流燃燒器的佈置要求

4沸騰燃燒

4・1沸騰爐及其分類

4・2流化燃燒過程

4・3沸騰爐的結構和佈置

4・4循環牀沸騰燃燒

4・5加壓沸騰牀燃燒

第5章 蒸發系統

1類型及基本原理

1・1鍋筒鍋爐

1・2直流鍋爐

1・3複合循環鍋爐

2循環迴路設計原則和主要參數

2・1迴路劃分

2・2循環倍率

2・3循環水速ω↓0及質量流速ρω

2・4下降管帶汽

2・5自補償能力

2・6上升管與下降管的截面比

2・7節流圈

2・8循環泵

2・9各段受熱面的焓增

2・10傳熱惡化的防止

2・11循環迴路設計參數的選擇

3水冷壁

3・1水冷壁類型及管屏結構設計

3・2剛性梁

4鍋筒及其內部裝置

4・1鍋筒

4・2蒸汽淨化原理

4・3鍋筒內部裝置

第6章 過熱器、再熱器和省煤器

1過熱器和再熱器的結構型式

1・1對流過熱器

1・2屏式過熱器

1・3輻射式（牆式）過熱器

1・4包牆管過熱器

1・5再熱器

2過熱器和再熱器的系統及佈置

3汽温調節

3・1汽温變化特性

3・2汽温調節方法

4熱偏差

4・1工質側流量不均勻

4・2煙氣側吸熱不均勻

5過熱器、再熱器的熱膨脹和熱應力

5・1偏擺量和膨脹間隙

5・2集箱高度

5・3管系和集箱應力

6高温腐蝕

6・1煤粉鍋爐的高温腐蝕

6・2燃油鍋爐的高温腐蝕

7省煤器的結構型式

8省煤器的磨損和防磨措施

第7章 空氣預熱器

1空氣預熱器的作用和類型

2管式空氣預熱器

2・1管式空氣預熱器的主要設計參數選

擇

2・2管式空氣預熱器的結構

2・3管式空氣預熱器的佈置

3熱管式空氣預熱器

3・1熱管

3・2熱管式空氣預熱器的主要設計參數

和結構選擇

4迴轉式空氣預熱器

4・1受熱面迴轉式

4・2風罩迴轉式

4・3迴轉式空氣預熱器的主要設計參數

和結構選擇

5設計和運行中幾個問題

5・1管式空氣預熱器的振動

5・2迴轉式空氣預熱器的漏風

5・3低温腐蝕和堵灰

5・4着火的預防

第8章 爐牆和構架

1爐牆

1・1爐牆的分類

1・2對爐牆的要求

1・3爐牆材料

1・4結構實例

1・5計算特性實例

2構架

2・1構架的分類和要求

2・2構架佈置

2・3構架材料與強度設計值

2・4構架設計與計算

第9章 自動控制

1鍋爐自動控制的主要內容

1・1自動檢測

1・2自動保護

1・3順序控制

1・4自動調節

2數據採集系統的基本功能和要求

2・l信息輸入

2・2信息處理

2・3安全監視

2・4人機聯繫

2・5信息輸出

3鍋爐自動調節系統

3・1單元機組協調控制系統

3・2鍋筒鍋爐自動調節系統

3・3直流鍋爐和低倍率循環鍋爐的

自動調節系統

4鍋爐燃燒器管理系統（BMS）

4・1BMS的主要功能

4・2火焰檢測器

4・3BMS與其他控制系統的聯繫

第10章 水處理

1概述

2水質標準

2・1鍋爐給水質量標準

2・2鍋爐鍋水質量標準

2・3減温水的質量標準

2・4補給水質量控制

2・5進入離子交換器的水的質量控制

3補給水處理

3・1預處理

3・2化學除鹽

3・3反滲透法除鹽

4凝結水處理

5水處理設備

5・1澄清池和過濾器

5・2離子交換器

5・3除氧器和除二氧化碳器

5・4覆蓋過濾器和電磁過濾器

第11章 起動系統和旁路系統

1起動系統

1・1起動系統的作用

1・2起動系統的型式

1・3起動壓力及起動流量的選擇

1・4起動分離器

1・5鍋爐起動系統的設計方法

2旁路系統

2・1旁路系統的作用

2・2旁路系統的型式

2・3系統選擇

2・4佈置方式

2・5旁路系統設計方法

3汽水膨脹

3・1汽水膨脹現象和原因

3・2影響汽水膨脹的因素

3・3減少膨脹量的措施

4振動和噪聲

4・1起動系統中的振動和噪聲

4・2節流管束

4・3旁路系統中的振動和噪聲

5對鍋爐和輔機、自動控制以及汽輪

機設計的要求

5・1對鍋爐設計的要求

5・2對輔機設計的要求

5・3對自動控制設計的要求

5・4對汽輪機設計的要求

第12章 工業鍋爐

1概述

1・1工業鍋爐的分類、型號及參數系列

1・2工業鍋爐的發展趨向

2總體設計

2・1燃燒設備選擇

2・2鍋爐型式確定

2・3受熱面佈置和計算

2・4汽水分離裝置

3燃料和燃燒設備

3・1燃料

3・2手燒及半機械式燃燒設備

3・3鏈條爐排

3・4振動爐排

3・5往復爐排

3・6拋煤機

3・7沸騰爐

3・8煤粉爐

3・9水平抽條爐排

3・10其他燃料的燃燒設備

3・11燃煤燃燒設備常用設計數據

4鍋爐型式

4・1鍋殼鍋爐

4・2水管鍋爐

4・3其他鍋爐

5輔助設備

5・1水質處理

5・2自動控制

5・3給水和通風設備

6環境保護

6・1消煙除塵

6・2煙氣脱硫

7工業鍋爐的運行

第13章 餘熱鍋爐及船用鍋爐

1餘熱鍋爐

1・1概述

1・2餘熱量的計算和餘熱介質的性質

1・3餘熱鍋爐的類型

1・4餘熱鍋爐的型號和參數系列

1・5餘熱鍋爐選型原則和典型餘熱鍋

爐

1・6燃氣－蒸汽聯合循環用的餘熱鍋爐

2船用鍋爐

2・1船用鍋爐的特點及性能

2・2主鍋爐結構

2・3輔助鍋爐結構

第14章 鍋爐的主要輔助設備

1汽水系統輔助設備

1・1水泵

1・2閥門

2煙風系統輔助設備

2・1風機

2・2除灰渣設備

2・3消煙除塵設備

3燃料系統輔助設備

3・1給煤機

3・2磨煤機

3・3煤粉分離器

3・4輸粉機械

第15章 鍋爐性能試驗

1熱效率試驗

1・1能量平衡系統界限

1・2熱效率計算的基準規定

1・3熱效率計算

1・4保證條件下熱效率的換算

1・5鍋爐淨效率

1・6試驗條件和試驗準備

1・7試驗方法與準確度

2鍋爐蒸發量、蒸汽參數及其他運行

特性試驗

2・1蒸發量、蒸汽壓力和温度

2・2鍋爐最大連續蒸發量

2・3最低穩定燃燒負荷和液態排渣臨界

負荷試驗

2・4 汽水品質

2・5汽水系統阻力和壓差

2・6過熱器和再熱器熱偏差及壁温

2・7空氣預熱器漏風

2・8煙風道靜壓差

2・9制粉系統主要特性參數測定

3各種試驗標準的差別

3・1電站鍋爐與工業鍋爐試驗標準的差

別

3・2中國鍋爐試驗標準與一些國外標準

的差別

4鍋爐專用測試技術

4・1温度測量

4・2速度測量

4・3等速取樣

4・4汽水品質監測

第16章 鍋爐常見故障

和缺陷分析

1受熱面管子爆破

1・1水冷壁管爆破

1・2過熱器管、再熱器管超温爆破

1・3省煤器管爆破

2鍋爐爐膛滅火爆炸

3結渣

3・1影響結渣的因素

3・2防止結渣的措施

4受熱面內、外部腐蝕

4・1水冷壁管內壁腐蝕

4・2過熱器管內壁腐蝕

4・3空氣預熱器低温腐蝕

5省煤器受熱面磨損

6煤粉倉及制粉系統煤粉爆炸

7鍋筒缺陷

8管式空氣預熱器振動

9鍋爐轉動機械故障

10鍋筒的低周疲勞

11玻璃式水位計的損壞

12異常運行現象

參考文獻

第3篇 汽 輪 機

常用符號表

第1章 概 論

1汽輪機的原理及分類

1・1汽輪機的基本原理

1・2汽輪機的分類及型號編制方法

2汽輪機的發展

2・1概況

2・2汽輪機的發展特點

2・3超臨界壓力汽輪機

2・4 雙工質聯合循環裝置

3汽輪機總體

3・1熱力系統

3・2蒸汽參數

3・3機爐電配合

3・4運行方式

3・5本體佈置

3・6結構選型

第2章 汽輪機裝置的熱力循環

1基本熱力循環及熱經濟性指標

1・1朗肯循環

1・2效率

1・3熱經濟性指標

2提高熱經濟性的途徑及主要參數的

選擇

2・1提高蒸汽初參數

2・2降低排汽壓力

2・3給水回熱

2・4中間再熱

2・5熱電聯供

3給水回熱系統及熱平衡

3・1給水回熱系統

3・2系統熱平衡

4參數變化對汽輪機裝置熱耗率及功

率的影響

4・1參數變化對機組熱耗率的影響

4・2參數變化對機組功率的影響

第3章 汽輪機通流部分

1概述

2調節閥和旋轉隔板

2・1調節閥功用及型式

2・2調節閥名義直徑和數量

2・3調節閥升程和提升力

2・4旋轉隔板轉角和轉動力矩

3級的特性

3・1葉柵

3・2反動度、汽流速度和輪周功率

3・3靜、動葉柵通流能力和出口面積

3・4級的損失

3・5級效率和速比

4調節級

4・1調節級的功能和工作特點

4・2調節級的型式和選用原則

4・3單列調節級

4・4雙列調節級

5等截面葉片級

5・1衝動級

5・2反動級

6扭葉片級

6・1簡單徑向平衡

6・2完全徑向平衡

6・3完全三元流計算

7多級汽輪機的通流部分計算

7・1原始數據

7・2計算步驟

8汽輪機變工況特性

8・1汽輪機調節方法

8・2級和級組的變動工況

8・3汽輪機變動工況

8・4工況變動對主要零件強度的影響

第4章 本體結構及系統

1基本結構分析

1・1通流部分佈置型式

1・2低壓缸同凝汽器的連接方式

2支承和熱膨脹

2・1靜子的支承方式

2・2熱膨脹滑銷系統

3汽缸

3・1汽缸的結構分析

3・2汽缸的強度計算

4隔板

4・1隔板的作用和結構

4・2隔板的強度和撓度計算

5主汽閥和調節閥

5・1主汽閥和調節閥的作用和要求

5・2汽閥的結構分析

6本體材料和許用應力

6・1本體材料

6・2許用應力

7本體主要系統

7・1汽封系統

7・2疏水系統

7・3 低壓缸噴水系統

7・4潤滑油系統

第5章 動葉片

1葉片的結構

1・1葉片型線

1・2動葉葉根

1・3動葉頂部

1・4連接件及其連接形式

2動葉片強度計算

2・1蒸汽彎曲應力計算

2・2葉片拉應力計算

2・3葉片安裝計算

2・4圍帶、鉚釘頭、拉筋應力計算

2・5葉根及輪緣應力計算

3葉片振動

3・1激振力及振型

3・2等截面葉片靜頻

3・3變截面葉片靜頻

3・4葉片的動頻

3・5長葉片彎扭聯合振動

3・6整圈連接葉片振動

3・7葉片調頻的方法

4葉片動應力計算

4・1單隻葉片動應力

4・2葉片組動應力

4・3影響動應力的幾個因素

5末級葉片

5・1末級葉片的基本要求

5・2顫振

5・3扭轉恢復

5・4水蝕及其防護

6葉片材料、葉片考核準則

6・1材料選擇

6・2安全係數和許用應力

6・3葉片調頻準則

第6章 轉 子

1概述

1・1轉子的結構和連接

1・2轉子的動平衡

2葉輪的強度和振動

2・1葉輪的二次計算法

2・2按鬆動轉速計算過盈和應力

2・3葉輪振動

3整體轉子的強度和壽命

3・1整鍛轉子的強度計算

3・2焊接轉子的強度計算

3・3轉子的壽命計算

4軸系的振動特性

4・1計算模型簡化

4・2軸系靜撓度曲線

4・3軸系臨界轉速

4・4軸系不平衡響應

4・5軸系穩定性

4・6軸系扭振

4・7軸系振動特性的影響因素

5轉子材料及許用應力

第7章 調節保安系統

1概述

2調節系統特性

2・1靜態特性

2・2動態特性

3調節系統主要元件

3・1傳感元件

3・2放大元件

3・3執行元件

4調節系統類型

4・1凝汽式汽輪機調節系統

4・2背壓式汽輪機調節系統

4・3抽汽式汽輪機調節系統

4・4中間再熱式汽輪機調節系統

4・5變轉速汽輪機調節系統

5電液調節系統

5・1傳感部分

5・2控制部分

5・3執行部分

5・4電液調節系統實例

6保安系統

6・1監測儀表

6・2保安裝置

7調節保安系統的試驗

第8章 凝汽設備

1凝汽設備的作用及其組成

2表面式凝汽器的熱力計算及水阻計

算

2・1熱力計算

2・2水阻計算

2・3變工況特性

3凝汽器的佈置和結構

3・1凝汽器主要部件的結構

3・2凝汽器的支承

3・3管束排列

3・4管子振動

4抽氣設備

4・1射水抽氣器

4・2射汽抽氣器

4・3水環式真空泵

5凝汽器清洗裝置

6空氣冷卻系統

第9章 表面式給水加熱器

1概述

2熱力設計與計算

2・1熱平衡計算

2・2管側流速

2・3純凝結放熱的加熱器傳熱計算

2・4具有三段佈置加熱器的傳熱計算

3阻力計算

3・1管側阻力

3・2殼側阻力

4給水加熱器的結構

4・1傳熱管

4・2管板

4・3隔板

4・4接管

5保護系統

5・1給水旁路系統

5・2安全閥

6給水加熱器的運行

6・1温度變化率

6・2水位的熱態調試

6・3給水加熱器對水質的要求

第10章 汽輪機熱力性能試驗

1概述

2熱力性能試驗概要

2・1試驗項目

2・2試驗的熱力系統和測點佈置

2・3試驗條件和運行方式

3儀表和測量方法

3・1試驗用儀表

3・2測量方法

4試驗結果的整理

4・1試驗測量值的計算

4・2試驗狀態下熱耗率的計算

4・3規定條件下熱耗率和電功率計算

第11章 汽輪機的安裝和調試

1概述

2汽輪機的安裝程序

3汽輪機主要部件的安裝

3・1基礎墊鐵的設置

3・2低壓缸就位

3・3前軸承座就位

3・4高中壓缸就位

3・5復找轉子中心

3・6基礎台板的二次灌漿

3・7連通管的安裝

3・8機組軸系最後找中

3・9汽閥的安裝

3・10油系統管道安裝與油沖洗

3・11控制系統及保安裝置的組裝要點

3・12盤車裝置的安裝要點

4機組起動調試

4・1汽輪機初起動前的調整

4・2汽輪機起動調試

4・3汽輪機停機

4・4滿負荷連續試運行

4・5甩負荷試驗

第12章 汽輪機故障分析

1概述

2主要故障及產生故障的原因

5・2工廠能源費用及其他評價指標

5・3工廠用能技術經濟評價方法

參考文獻

索 引

^[1] 

1993年12月，該書獲得“第一屆國家圖書獎”。 ^[2]