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第1篇：機械能及其轉化范文

本專題的重點是功率、機械效率和機械能的轉化，涉及功率、機械效率和機械能轉化的綜合性試題是中考難點.

第1節 功

重點考點

本節的考點是結合實例認識功的概念，知道做功的過程就是能量轉化或轉移的過程.記住功的單位，熟練掌握公式W=Fs的應用，理解做功的兩個必要因素F和s的物理意義：F是作用在物體上的力，s是在力的方向上通過的距離，功的原理：使用任何機械都不省功，不省功包括兩種情況：一種是理想情況下，使用機械做的功等于不用機械做的功：另一種情況是對于非理想機械而言，使用機械做的功大于不使用機械做的功，即費功.

中考考點是判斷力對物體是否做功，找出功的兩個因素F、s，用公式W=Fs進行相關的計算.

中考常見題型

中考中聯系生活有關事例如踢球、搬東西、滑輪、杠桿、斜面等場景進行分析.常見的題型是選擇題、填空題和綜合應用題，

例l （2014.菏澤）如圖1所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的底部拉到頂部，所需拉力分別為F1和F2，所做的功分別為W，和W2，則（）.

A. F1

B. F1

C. FI>F2，W1>W2

D. F1>F2，WI=W2

思路分析：（1）斜面光滑說明摩擦力為零，就是說使用光滑的斜面沒有額外功，無論是沿斜面B，4還是CA勻速拉同一物體，由于其高度相同，由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用機械而直接用手所做的功，即W1=W2.（2）根據圖示可知，（），而W1=W2，由W=FL可知，（），即F1

第2節 機械效率

重點考點

本節主要考點是理解力學中的三種功：有用功、額外功和總功.理解機械效率的意義，由于W有

重點是機械效率的計算，簡單機械機械效率的測定及影響因素.

中考常見題型

中考常聯系前面學過的各種簡單機械，如用滑輪組提起重物，用杠桿撬起物體，利用斜面把物體推到高處等來計算不同場景下的機械效率，常見的題型有填空題、選擇題、實驗探究題和綜合應用題.解這些題目中的關鍵足弄清楚什么是有用功、額外功和總功，有用功W有是塒人們有用的功，額外功W額 是人們為達到目的并不需要但又不得不做的功，總功W總 是人們為達到目的實際做的功，他們之問的關系是W 總=W有十W額.即在使用簡單機械時，機械對物體做的功是有用功，克服機械自重或摩擦做的功是額外功，人對機械做的功是總功.在計算過程中，注意各個力和距離之間的對應關系，分析誰對準做功是一個易錯點，

探究影響斜面機械效率和影響滑輪組機械效率的因素這兩個實驗是中考常考點，應引起足夠重視.影響斜面機械效率的因素有：斜面的傾斜程度，斜面的粗糙程度.影響滑輪組機械效率的因素有：提升的物重，動滑輪的白重，各部件間的摩擦與繩重，實驗過程中要重視科學方法――控制變量法的應用，注意對實驗數據的分析和對比，從而得m正確的實驗結論.

例2 （2014.廣元）有兩個人利用斜面共同將木箱拉上汽車，為了提高斜面的機械效率，下列做法中可取的是（）.

A.以較快的速度將木箱勻速拉上汽車

B.以較慢的速度將木箱勻速拉上汽車

C.改由一個人將木箱勻速拉上汽車

D.板長不變，改用光滑的斜面板，將木箱勻速拉上車

思路分析：固由機械效率公式（）可知，要想提高機械效率，應減小拉力做的功，如果板長不變，則應使拉力減小.A、B、C三項中物體都是勻速運動的，故拉力都應是相等的：只有D項，在光滑的斜面上勻速拉動物體，沒有了摩擦力，拉力變小，拉力做的功減小，故機械效率增加，選D.

第3節 功率

重點考點

本節重點有：理解功率的概念及功率的物理意義，知道功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少.掌握功率的單位及計算公式，能進行相關計算，知道功率的定義式（）和導出公式P=Fv，并理解公式P=Fv的意義，要理解功率和機械效率這兩個物理量的物理意義完全不同且毫無關系，不要混淆.

功率是力學中重要的物理量，準確理解概念，靈活運用公式進行計算，重視各部分知識問的相互聯系，才能更好地解決實際問題.

中考常見題型

本考點常涉及功、功率、機械效率的綜合性計算題，試題中往往條件較多，不同的力、距離、時問之間關系較為復雜，解題時要認真審題，明確所求的未知量，找出一一對應的關系，再根據公式進行計算.

例3 （2014.宜昌）下列關于功率的說法止確的足（）.

A.功率大的機器做的功一定多

B.功率大的機器做功時間一定短

C.功率大的機器做功一定快

D.功率大的機器機械效率一定高

思路分析：物體在單位時間完成的功叫功率，功率是描述物體做功快慢的物理量，等丁功和做功時問的比值；功率和機械效率沒有必然的聯系，功率等于功和做功時間的比值，做功多，時間不確定，功率大小不確定，故A錯誤；功率等于功和做功時間的比值，時間短，功多少不確定，功率大小不確定，故B錯誤；功率是比較物體做功快慢的物理量，做功快，說明功率大，故C正確；功率和機械效率之間沒有關系，故D錯誤，選C.

第4節 、動能和勢能

重點考點

本節考點是理解動能、重力勢能和彈性勢能的概念，知道它們大小各與什么因素有關，并能解釋簡單的現象，能判斷物體在運動過程中的動能和勢能如何變化，

中考常見題型

本考點是一個熱點考點，中招常以填空題、選擇題和實驗探究題出現，常考的內容有：判斷什么樣的物體具有能量及一個物體具有何種形式的機械能：比較物體具有的動能、重力勢能或彈性勢能的大小；探究影響動能、勢能大小的因素.關于探究實驗類試題，應重視實驗過程及科學方法――控制變量法和轉換法的應用，

例4（2014.昆明）草原發生大面積蝗災時，農業部門利用飛機噴灑農藥消滅蝗蟲，當飛機在某一高度水平勻速飛行噴灑農藥時，它的（）.

A.動能不變，勢能不變

B.動能減少，勢能增加

C.動能增加，勢能減少

D.動能減少，勢能減少

思路分析：動能的影響因素是質量和速度，重力勢能的影響因素是質量和高度，動能和勢能統稱機械能.當飛機在某一高度水平勻速飛行噴灑農藥時，其質量在不斷減小，高度和速度不變，因此，由動能和重力勢能的影響因素可知，其動能和重力勢能均減少.故只有選項D的說法正確，符合題意.選D.

例5 （2014.蘭州）如圖2所示是“探究物體動能的大小與什么因素有關”的實驗裝置.

（1）該實驗利用了轉換法，通過觀察________來判斷________（填“小球”或“木塊”）動能的大小.

（2）讓同一小球從斜面的不同高度由靜止滾下，推動木塊做功，目的是為了探究動能的大小與________ 的關系.

（3）換用質量不同的小球，使它們從斜面的________（填“相同”或“不同”）高度由靜止滾下，推動木塊做功，目的是為了探究動能的大小與________的關系.

思路分析：（1）實驗中，通過小球推動木塊運動距離的大小來反映小球動能的大小.（2）實驗表明動能的大小與物體的速度和質量有關；若探究速度對動能的影響，應使小球的質量相同，速度不同，所以需使同一小球從斜面的不同高度由靜止滑下.（3）若探究質量對動能的影響，應使小球的速度相同，質量不同，所以需使質量不相同的小球從斜面的相同高度由靜止滑下，

答案：（1）木塊移動的距離 小球 （2）速度 （3）相同 質量

第5節 機械能及其轉化

重點考點，

通過實例說明動能和勢能的相互轉化，能解釋機械能和其他形式能的相互轉化.

本考點在中考試題中多以生活、生產中的實例為背景材料進行考查.若外界沒有對物體做功或物體沒有對外界做功，那么物體的動能與勢能之和即機械能就保持不變，如衛星繞地球運行.而物體在運動過程中往往有能量的損耗，則有機械能轉化為其他形式的能.因此，判斷物體的動能和勢能的轉化，應對日常生活中常見的能量轉化實例加以討論，客觀地分析動能和勢能及機械能和其他形式能的相互轉化，從中理解機械能守恒的條件.

中考常見題型

動能和勢能都是不可直觀的物理量，只能通過與它們相關的物理量來判斷它們的變化.方法是：先明確物體在起始位置所具有的動能、勢能，然后根據物體運動過程中速度、高度、質量的變化來判斷動能和勢能的變化.依據動能、重力勢能、彈性勢能的相互轉化規律去分析、解釋一些物理現象，例如過山車、人造衛星等，多以填空題、選擇題等題型考查.

例6（2014.濰坊）（多選）在索契冬奧會上，我國選手賈宗洋在自由式滑雪比賽中獲得銅牌.他在比賽過程中運動的軌跡（αbcde）如圖3所示，如果不計空氣阻力，則賈宗洋（）.

A.從α點下滑到b點過程中，動能增加

B.從b點運動到c點過程中，重力勢能增加

C.在c點的機械能等于在d點的機械能

D.在α點的重力勢能等于在c點的重力勢能

思路分析：從α點下滑到b點過程中，高度減小，重力勢能減小，速度增大，動能增大，重力勢能轉化為動能，故A正確；從b點運動到c點過程中，高度增加，重力勢能增大，速度減小，動能減小，動能轉化為重力勢能，故B正確；從c點下落到d點過程中，賈宗洋處于騰空狀態，與雪之間沒有摩擦，在不計空氣阻力的情況下，機械能保持不變，故C正確：α、c兩點高度不同，重力勢能不同，故D錯誤.選ABC.

例7 （2014.廣州）滾擺從圖4中的位置1靜止釋放，下降經過位置2.繼續下降，再上升到達最高點3.這三個位置中，滾擺重力勢能最大的是________ .動能為零的是________ ，機械能最大的是________ .（均填位置序號）

思路分析：滾擺是重力勢能和動能相互轉化的機械，故滾擺升到最高點后，放開手，可以看到滾擺旋轉著下降，越轉越快，到最低點時滾擺轉而上升，直到回到接近原來的位置；滾擺在最高點位置時重力勢能最大，動能為零，在最低點時動能最大；開始釋放的位置最高，所以圖示三個位置中位量1的重力勢能最大，動能為零，機械能最大，

第2篇：機械能及其轉化范文

2、知道什么是動能及影響動能大小的因素．

3、知道什么是重力勢能和彈性勢能及影響勢能大小的因素．

4、能舉例說明物體的動能、重力勢能、彈性勢能．

5、能用動能、勢能大小的因素解釋簡單的現象．

6、通過演示實驗、生活中的現象歸納和總結，提高學生觀察、比較、想象、歸納的能力．

教材分析

本節教材首先在學生學過的功的知識的基礎上，直接從功和能的關系引入了能量的初步概念，不追求嚴密性．這是因為初中只要求學生對能量的概念有初步的認識．教材列舉了風、流水等能夠做功，以便使學生對運動物體具有能量形成比較清楚的具體印象，同時也為講水能和風能的利用埋下伏筆．由此引出了動能的概念，用實驗說明動能的大小跟速度、質量的關系，能夠培養學生的觀察分析能力，勢能的教學也是從做功的角度先引入勢能概念，再由實驗或觀察生活中的現象學習勢能的大小的決定因素．最后，教材給出了機械能的概念，并指出動能、勢能、機械能的單位和功的單位相同，都是焦耳．

教法建議

對于能量的引入，可以從一些涉及能量的詞中，知道“能”是重要概念．再聯系做功的知識，列舉實例如課本上的實例和演示小實驗．

用學生自主學習的方法，讓學生列舉運動物體能做功的現象，并分析這些不同事物的相同點，進而得出運動的物體具有的能量是動能的結論．進一步用實驗或多媒體資料發現動能大小的決定因素，并進而用學到的知識，即動能定義、動能大小的決定因素來分析和解釋生產和生活中的現象．

對于重力勢能和彈性勢能的學習，也用同樣的方法，可以設計與動能相同的學習框架，讓學生用科學探究的方法學習，同時學生可以加深體驗學習物理的方法和感覺到學習物理的樂趣．

對于機械能的學習，可以用學生閱讀課本或提供給學生的閱讀材料，教師進行總結，注意要用聯系實際的事例使學生能夠分析機械能的實際問題，并理解動能和勢能統稱為機械能中“統稱”的含義．

教學設計示例

第一節動能和勢能

【課題】動能和勢能

【重點和難點分析】動能和勢能概念的建立．重力勢能概念建立：由于實際看到的下落物體做功都表現為有速度的物體的做功，所以在建立重力勢能概念時，要強化能夠做功的物體就有能量．

【教學過程設計】

1，引入新課

由于能量和做功的概念有密切的聯系，所以通過一些問題引導學生由功和能的關系理解能量的概念．提供學生思考的問題有：怎樣才算做功了；功的必要條件和單位；分析具體實例引入能量的概念．

實驗：演示鋼球從斜面上滾下，在水平面上撞擊木塊，使木塊移動一段距離，學生分析在碰撞過程中，做功的情況．由分析結果“鋼球對木塊做了功”引出能量的概念“一個物體能夠做功，我們就說它具有能量．可見在物理學中，能量和做功有密切的聯系，能量反映了物體做功的本領．一個物體能做的功越多，這個物體的能量越大．

2，新授課：動能

1），動能概念的建立

觀察和分析生活中的實例：風吹動帆船航行，空氣對帆船做了功；急流的河水把石頭沖走，水對石頭做了功，運動的鋼球打在木塊上，把木塊推走，鋼球對木塊做了功．

利用板圖幫助學生找到不同現象的共性的內容：運動的物體能夠做功，我們把它們所具有的能量稱為“動能”．

從板圖上，學生應當能夠總結出“物體由于運動具有的能量稱為動能”．

根據學生的具體情況，可以由學生總結結論，也可以教師幫助學生逐步的尋求共同點，得到結論．

2），動能大小的決定因素

實驗步驟1：讓同一個鋼球在斜面的不同位置上滾下，觀察小球撞擊木塊的現象，并分析得到的結論．

學生在觀察過程中要思考的問題：鋼球先后從不同高度處滾下的原因；撞擊距離的遠近說明了什么；做功多少說明了什么；實驗結論．

分析過程：同一個鋼球，原來的位置越高，滾到斜面下端時的速度越大，把木塊推得越遠，做的功越多，說明具有的動能越大，所以動能的大小與物體運動速度有關．

實驗步驟2：觀察鋼球和木球在斜面的同一高度處滾下，撞到平面上的木塊發生的現象，并分析實驗的結論．

學生在觀察過程中思考的問題：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下的原因；撞擊木塊的遠近說明了什么；做功多少說明了什么；實驗結論．

分析過程：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下，到達斜面底部時速度相同，鋼球的質量大，把木塊推得遠，做功多，具有動能大，所以動能的大小還與物體的質量有關．

綜上所述：物體的動能大小和物體的質量、運動速度有關．

3，新授課：勢能

1），力勢能概念的建立及其大小的決定因素

引導學生觀察分析重錘具有做功能力，因而具有能量：重錘被舉高，當下落時，能夠把木樁打入地里，對木樁做功，所以它因能夠做功而具有能量，我們把這種能量稱為重力勢能．

學生列舉生活中存在重力勢能的實例．并結合實例分析出物體和地面有高度差就有重力勢能（可以讓學生知道我們都是以地面為參考，來分析重力勢能的）

學生從實例中分析重力勢能的大小的決定因素，并結合實際現象分析是否有重力勢能、重力勢能大小比較、重力勢能的變化三個方面的問題．

2），彈性勢能概念的建立及其大小的決定因素

建議學習方法為學生閱讀，并回答問題：什么是彈性勢能；舉例說明物體具有彈性勢能可以做功；分析壓縮彈簧被放松而做功的實例；列舉并分析彈性勢能大小比較和彈性勢能變化的實例．

4，新授課：機械能

講清機械能上動能和勢能的統稱其中統稱的含義：表示動能和勢能都屬于機械能，即機械能有兩種表示方式：動能和勢能．一個物體既可以有動能也可以有勢能．

【板書設計】

探究活動

【課題】分析玩具小車在運動過程中的能量轉化

【組織活動形式】學生小組

【活動方案參考】

1、觀察小車的傳動結構，在上緊發條時和松開發條時的情景；思考彈性勢能大小和做功多少的關系．

2、看看市場或超市中還有哪些上發條的小車．

3、觀察現在流行的兒童玩具靠什么發動的．

【評價】

1、材料全班共享．

第3篇：機械能及其轉化范文

通過分析制冷系統和太陽能煙囪熱氣流發電系統的技術和特點，提出了太陽能煙囪制冷系統.將太陽能煙囪系統與制冷系統相結合進行制冷，可實現制冷不用電.該系統由煙囪、集熱棚、蓄熱層、渦輪機、開啟式制冷壓縮機、冷凝器和變速器等組成.介紹了太陽能煙囪制冷系統的結構特點、工作原理以及系統相關參數的計算方法.分析結果表明，太陽能煙囪制冷系統結構簡單，運行維護方便，制冷不用電，無污染，具有良好的環境效應，可根據環境溫度改變壓縮機運行轉速調節供冷負荷，能有效解決熱帶及沙漠地區的供冷及供電問題.

關鍵詞：

太陽能煙囪系統； 制冷系統； 系統參數

中圖分類號： TB 61+5； TK 514文獻標志碼： A

Abstract：

By analyzing the technical features of solar hot air chimney generating electricity and refrigeration system，a solar chimney refrigeration system combining with them to provide cooling water without electricity was proposed.It is made up of chimney，heat collector，heat storage layer，turbine，opentype compressor，condenser，and transmission.The operation principles，structure characteristics and geometric theory of this refrigeration system were formulated and analyzed，and the calculation formulae for refrigeration performance parameters and size of chimney and heat collector were deduced preliminarily basing on rated cooling capacity.The analysis results show that this mechanism is of simple structure，easy operation and maintenance，refrigerating without electricity，no pollution and has good environmental effect.It can change the speed of the compressor to regulate cooling load according to the ambient temperature，besides，it can effectively solve the problem of cooling and power supply in tropical and desert regions.

Keywords：

solar chimney； refrigeration system； system parameters

在壓縮式制冷系統中，壓縮機依靠電源供電，使制冷劑在系統內循環.為使系統熱量能夠在冷凝器內有效釋放，在冷凝器側安裝了電機和葉片.電機供電后，葉片強制環境空氣流過冷凝器進行換熱，空氣帶走制冷系統的熱量，實現制冷.制冷系統耗電量大，在炎熱的夏季易產生用電高峰，造成供電緊張.因此，研究各類低耗電量或不用電的制冷系統，具有重大現實意義.

由于具有不依賴電力、不使用氟利昂作制冷劑、季節適應性好、無運動部件、可利用余熱廢熱等優點，吸收式制冷系統在中央空調中得到廣泛應用.但該系統節電不節能，能效低，能耗大，機組笨重且價格無優勢，所以，吸收式制冷系統的發展也受到了一定的限制[1-3].相對于太陽能吸收式制冷系統，太陽能光伏制冷系統具有制冷效果好、能量利用率高及自身損失低等優點，尤其是近年來隨著光伏電池產業的蓬勃發展以及光電轉換效率的不斷提高，太陽能光伏制冷顯示出了強勁的發展勢頭.但光伏電池板和電能儲存裝置鉛酸蓄電池在制造過程中耗能及污染都很大，且工作壽命短，不易維護，光伏轉化效率仍然不高，光伏電池板也容易受自然因素的影響，同時成本的居高不下也大大限制了太陽能光伏制冷系統的發展[4-5].

為此，提出了太陽能煙囪制冷系統，利用流過制冷系統冷凝器的高速太陽能煙囪熱氣流帶走冷凝熱，并驅動制冷系統壓縮機進行制冷.該系統利用可再生的太陽能作為驅動能源，可不使用電能.

1結構特點

太陽能煙囪制冷系統結構示意圖如圖1所示.它由煙囪系統、渦輪機系統和制冷系統組成.

煙囪系統主要包括煙囪、集熱棚、支架及蓄熱層等.煙囪通常采用玻璃纖維材質包覆木質豎直框架制成；集熱棚用金屬支架支撐，其上鋪蓋玻璃、薄膜等透明或半透明材料；蓄熱層一般采用砂石或土壤制成.渦輪機系統包括渦輪機、傳動軸及變速器等.渦輪機安裝在煙囪底部入口處，主要作用是將熱氣流動能轉化為機械能，并通過變速器驅動壓縮機運轉；變速器安裝在渦輪機和壓縮機之間，用以調節壓縮機運轉速度.制冷系統主要包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、儲液罐、氣液分離器及連接管等.壓縮機為開啟式制冷壓縮機，安裝在渦輪機下方；冷凝器按平鋪方式安裝在壓縮機下方；蒸發器采用管殼式換熱器，通過該蒸發器向外界提供冷媒水.

2工作原理

太陽能煙囪制冷系統的基本原理是利用溫室效應、煙囪效應、風力渦輪機技術和制冷技術.太陽輻射透過集熱棚透明材料使蓄熱層和空氣的溫度升高，同時蓄熱層也參與加熱集熱棚中的空氣，使其密度小于集熱棚外相同高度處的大氣密度，從而和環境形成密度差.棚中央的煙囪起負壓管的作用，加大了系統內外的壓力差，形成強烈的上升氣流.當系統內部空氣以一定的速度進入煙囪入口時，熱氣流驅動設置在煙囪底部的渦輪機轉動，從而推動壓縮機運轉進行制冷[6].熱氣流一方面驅動渦輪機轉動，另一方面也通過流經冷凝器帶走制冷系統的冷凝熱.反過來，冷凝器加熱了熱氣流，對驅動渦輪機轉動起到促進作用.

2.1煙囪系統

太陽能煙囪系統主要是將太陽能轉化為空氣內能，再轉化為動能.其運行原理為集熱棚構成了一個巨大的溫室，空氣在其內部受熱產生密度差，在重力和煙囪負壓的作用下產生上升的熱氣流.此外，蓄熱層在白天存儲的太陽能，可用于夜間加熱空氣，以保證煙囪系統在夜間也能產生上升氣流驅動制冷系統進行制冷.

2.2渦輪機系統

渦輪機安裝在煙囪底部壓力梯度變化最大處，由系統內部空氣進入煙囪時形成的強烈上升氣流推動，將空氣流的動能部分轉變為渦輪機的轉動機械能，通過變速器調節轉速最終驅動壓縮機運轉進行制冷.

當太陽輻射較低、環境溫度低時，所需冷量較少，此時，渦輪機入口空氣流速度也低.為保證渦輪機能正常驅動壓縮機，變速器需同步降低壓縮機轉速，減小壓縮機輸入功率，減小冷量輸出.反之，當太陽輻射較強時，所需冷量較多，此時渦輪機能提供壓縮機較多功率，通過變速器提高壓縮機轉速，增大冷量輸出.

2.3制冷系統

在渦輪機的驅動下，制冷系統在蒸發器處吸收熱量，在冷凝器處釋放熱量，從而通過蒸發器向外提供冷媒水，實現制冷.所采用的開啟式制冷壓縮機直接由渦輪機通過變速器進行驅動.由于原動機與制冷劑和油不直接接觸，原動機不必滿足耐制冷劑和耐油的要求，因而該系統可采用氨制冷劑.該系統易拆卸，方便維修，但由于其密封性能較差，制冷劑易通過支承軸承向外泄漏，因此必須有軸封裝置[7].冷凝器為風冷式換熱器，由于只作冷凝器使用，更適合采用結構緊湊、換熱效率高的微通道換熱器.為保證系統的正常運行，在壓縮機進、出口處加裝氣液分離器和油分離器.此外，在冷凝器出口加裝儲液器.

3系統相關參數計算

對太陽能煙囪制冷系統進行設計時，首先要確定供冷負荷（額定制冷量），并由此計算渦輪機輸入制冷系統的功率，再根據渦輪機輸出功率對集熱棚和煙囪進行設計，從而評估經濟效益，確定設計方案.計算中假設：① 煙囪內不存在渦輪機；② 不考慮煙囪內空氣在流動過程中產生的摩擦且煙囪壁面絕熱；③ 系統內的氣體近似為不可壓縮流體.

3.1制冷系統性能參數[8]

假設制冷系統額定制冷量為Q0，制冷劑采用R134a.制冷循環的壓焓圖如圖2所示，其中：h為焓；p為壓力；點1、2分別對應壓縮機吸氣口、排氣口狀態；點3對應冷凝器出口狀態；點4對應蒸發器進口狀態；點2s為等熵壓縮過程的終點.

由采光面積Acoll即可計算集熱棚直徑.根據陳偉華[11]的研究，在特定規模下，煙囪高度決定了系統的最大抽力.集熱棚高度有一個最佳值，當離地高度大于該最佳值時，系統不能提供足夠的內外壓力差，多余的空氣受熱后形成不規則旋流，從入口處流出，帶走部分熱量，使系統效率降低.

4優勢與不足分析

太陽能煙囪制冷系統無需消耗電能但可實現制冷.相比于傳統的電驅動式、吸收式和太陽能光伏制冷系統，具有明顯的優勢.不過，該制冷系統也存在一些本質上的不足.

4.1優勢

（1） 設備簡單，制冷不用電，運行成本低.太陽能煙囪制冷系統制冷不用電，其冷凝器也是采用高速熱氣流進行換熱，所以運行成本較低.

（2） 轉化效率高.制冷系統直接利用渦輪機機械能驅動壓縮機進行制冷，減少了渦輪機機械能轉換為電能，輸送后轉換為機械能，再驅動壓縮機進行制冷等中間環節，所以系統轉換效率高.

（3） 太陽能存儲方便，夜間可制冷.蓄熱層在白天存儲了太陽能，在夜間加熱集熱棚內的空氣，保證了系統持續穩定供冷，降低了對太陽光照變化的依賴性.

（4） 可有效解決熱帶及沙漠地區的供冷及供電問題，如中東地區、非洲的赤道地區等.將系統進行改進后，利用渦輪機一部分機械能驅動發電機，則該系統既能供冷，又能供電.

（5） 該制冷系統以太陽輻射為動力源，空氣為驅動工質，不會產生氮、硫氧化物等化石能源所帶來的污染氣體，也不會產生二氧化碳、甲烷等溫室效應氣體，無任何環境污染，具有良好的環境效應.

4.2不足之處

（1） 規模大，前期投資成本高.由于太陽能轉換為機械能的效率不高，使得所需的土地面積相當大，對應的集熱棚和煙囪規模也要很大，所以導致投資成本很高；

（2） 冷凝溫度高，對制冷效果影響大.冷凝器安裝在煙囪底部入口處，所處環境溫度很高，導致制冷系統的冷凝溫度高，所以冷凝器的安裝位置有待進一步研究.

5結論

提出了太陽能煙囪制冷系統，將太陽能煙囪與制冷系統相結合進行制冷，實現制冷不用電.介紹了該制冷系統的結構特點、工作原理以及系統相關參數的計算方法.分析結果表明，太陽能煙囪制冷系統結構簡單，制冷不用電，運行成本低，能有效解決熱帶及沙漠地區的供冷及供電問題，無污染，具有良好的環境效應.總體上看，太陽能煙囪制冷系統在解決能源短缺和環境問題等方面，具有良好的應用前景，但其商業化尚需在今后的實踐中進一步探索和研究.

參考文獻：

[1]王永剛，鐘水庫.太陽能溴化鋰吸收式制冷技術的研究進展[J].能源研究與信息，2009，25（3）：160-166.

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第4篇：機械能及其轉化范文

關鍵詞：機械設備；設備管理；煤礦安全；技術；工作壽命 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD40 文章編號：1009-2374（2015）03-0150-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0264

1 國內煤礦設備及其現狀

我國從事煤礦事業的人員的文化素質是受一定程度限制的，這就導致很多員工在工作上尤其對現代的先進技術認識程度不夠。現在我國煤礦設備及其主要存在以下問題：

（1）設備故障維修上，由于維修人員的知識有限，設備故障出現問題時，他們只是從設備的材質、加工精度、安裝上等考慮，機械方面的故障維修思考較少，所以很多情況即使更換了新的設備零件，但并解決不了問題，最終導致故障處理不徹底，形成惡性循環的情況。

（2）一些煤礦的維修人員技術水平有限，不能夠很準確地認識到有些機械設備的故障是由情況不良引起的，所以也不能及時進行維護。

（3）有些維修人員或者是技術人員還保留著最傳統的用油習慣，用油跟不上設備發展的速度，有的依然使用我國早已淘汰的產品，這樣也使設備故障頻發，所以技術人員也應該進行培訓學習，使自己的知識以及觀念不斷更新。

（4）技術人員面臨著選油、購油、用油、換油到廢油處理的每個環節，所以對于每個環節都應該操作恰當，否則問題的堆積，也有可能造成設備的故障發生。

（5）管理程度不夠，現在煤礦中對的管理較為分散，管理人員對機械設備的重視程度不夠。在煤礦的機械管理中，對于機械管理工作中，并沒有統一規定的管理章程或者相關制度。

（6）產生的油污十分嚴重，沒有統一的章程可循，所以在平常的過程容易產生油污污染，維護人員對油污不予清理，這樣對環境會產生很大的污染，影響以后的工作的正常進行。

2 技術對于煤礦機械設備的作用

的作用可以簡單地歸結為以下四個方面：

2.1 抗磨作用

劑一般在使用時都附著在零部件的表面，形成一層很薄的薄膜，這種薄膜就可以將兩個零部件隔開，從而減少了零部件之間的摩擦，也能減少對機械設備工作時的影響。

2.2 冷卻作用

機械設備長期的工作，會使整個機械的溫度升高，這是由機械能轉化成的熱能，劑可以減少由于運轉機械能轉換成的熱能，從而機械溫度降低，也就增加了設備的工作壽命。

2.3 減震、減噪音的作用

劑在機械表面的薄膜也可以減少零部件在工作時產生的振動和吸收噪音的作用，在一定程度上還能起到緩沖的作用。

2.4 減少雜物的磨損和腐蝕作用

劑在設備的表面的薄膜，很好地將設備表面的金屬屑和雜物沖洗掉，這樣減少了這些雜物對設備形成的損壞。

3 提高技術在煤礦機械應用效果的措施

3.1 集中管理措施

煤礦管理人員應該加大對技術在設備應用中的重視，在維護方面建立完善的管理制度，在煤礦安全生產中建立起專門的煤礦機械部門，設立專門的崗位，進行統一的管理。對于處于該崗位中的人員進行嚴格的篩選，并定期進行培訓，制定出合理、科學的崗位操作細則，這樣就能將工作做到統一管理化和制度化。

3.2 不斷更新觀念

對于專門的維護人員一定要加強培訓，使他們更新觀念，而且跟上社會的發展，熟練地掌握的規程和技術要領，保證在行業中不落后。新的管理理念要求在每臺設備中設立一個卡片，具體的工作如下：（1）卡片設定的目的是為了讓維護人員嚴格按照規定好的技術文件進行管理，卡片作為每臺設備的特定的技術文件。在對卡片改動時，一定要經過專門的部門批準；（2）卡片要標出“五定”，即設備加油點的確定、材料匹配的確定、加油點油量的確定、特定設備人員的確定以及油更換的確定；（3）卡片的存檔問題，一定要將卡片做出一式兩份，一份是用來存檔的，一份是實際作為文件使用的。操作人員一定要按照安裝卡片的要求進行；（4）片的修改要在三方互相討論研究的前提下進行，即設備使用人員、生產廠家、人員。

3.3 控制維修操作規程

設備的人員一定要定期地稽查設備的密封情況，負責設備可能由于發生漏油或者滲油等情況，從而造成用油的時間問題，對設備造成影響。油在使用上也不是越多換得越勤越好，在使用時一定要注意適度，過多會對設備造成阻力過大的麻煩，也增大了設備的工耗，還達不到最佳的效果。

4 煤礦機械中摩擦副材料的使用原則

4.1 對水摩擦副材料的性能要求

在煤礦機械的水摩擦副材料選擇上有很多的要求，不同的機械特點、工作環境以及腐蝕性等的不同，對摩擦副材料的選擇也存在著很大的差別。所選的材料一定要滿足設備的腐蝕、泄漏、磨損等條件，下面是對水摩擦副材料的性能要求的總結：（1）保證良好的機械性能，即在抗腐蝕性和抗震動方面達到要求；（2）腐蝕性要達到滿足，即水腐蝕、化學腐蝕、電腐蝕等；（3）自性能上一定要滿足，保證設備在工作時磨損率低、摩擦因素小、抗粘著力強等；（4）保證產品的成型工藝良好，且易于加工；（5）保證設備的熱穩定性好，吸水率低；（6）對環境的污染小，無毒。

4.2 適用于煤礦機械中水摩擦材料的選擇

水是一種導電性較強的物質，一般金屬在水環境中都會發生電化學腐蝕。金屬材料的彈性度和硬度都相對較高，對負載的緩沖性能差，所以相對的耐磨性能就強。陶瓷材料具有耐磨擦的性能，因為其摩擦因素較低，耐腐性又較強，又耐高溫，硬度上和耐高溫性上都相對較強。但是陶瓷材料的制造相對較困難，所以成本高些，同時缺點就是抗震能力弱，材質較為脆。塑料的材質很多，它對水的性能較差，但是對異物埋沒性較強，所以對于處在磨粒或雜質較多的環境，使用較為合適，可以減少磨粒對金屬的刮傷現象。橡膠的彈性度較好，磨損性和自性都較強，適合用于振動劇烈的設備。在含泥沙的水中耐磨性尤其優于其他材料。優于橡膠是親水性的材料，所以在水中的摩擦力尤其小，在對橡膠的加工上也簡單，所以價位相對低些，但是其耐高溫能力較弱。表面的工程材料是指在設備表面鍍上材料，從而形成耐腐蝕性較高的表面層，適應于設備腐蝕性較強的工作環境。

5 結語

現在，科技在不斷發展，用于煤礦生產的高科技設備也增加了很多，但是礦難的發生率并沒有減少太多，所以煤礦的安全生產越來越受社會的關注。提高煤礦的機械設備管理水平對煤礦的安全生產起到很大的作用。技術作為機械設備中非常重要的一個方面，管理層一定要對管理有足夠的重視，建立專業的管理機構和選聘專門的崗位人員很關鍵。只要我們不斷努力，不斷開發新技術，跟上社會發展的步伐，相信煤礦生產會取得新的成就。

參考文獻

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[2] 孫中巨，程洪飛.淺談煤礦機械磨損及減小煤礦機械磨損的方法[J].山東煤炭科技，2013，（1）.

第5篇：機械能及其轉化范文

關鍵詞：氣動控制；自動包裝機；應用

1.引言

自動包裝機一般分為半自動包裝機和全自動包機兩種。由人工供給包裝材料(容器)和內裝物，但能自動完成其他包裝工序的機器稱為半自動包裝機；自動完成主要包裝工序和其他輔助包裝工序的機器，稱為全自動包裝機。隨著自動化程度的提高，包裝機的操作、維護和日常保養更加方便簡單，降低了對操作人員的專業技能要求，但產品包裝質量的好壞與溫度系統、主機轉速精度、追蹤系統的穩定性能等息息相關，同時對自動包裝機所用傳動系統的動態性能較快的動態跟隨性能和高穩速精度。氣動控制的動力介質來自于自然界取之不盡的空氣，環境污染小，工程實現容易，所以氣動控制是一種易于推廣普及的工業自動化應用技術[1]。在此背景下，開展氣動控制技術在自動包裝機中的應用研究，對提高包裝業的生產效率和產品質量具有重要意義。

2.自動包裝機的主要組成與控制要求

包裝機械行業中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。一整自動包裝機由很多部件組成，其中，臂端操作工具、材料運送裝置和識別而及驗證系統是主要組成部分。各部分工作原理如下：

臂端操作工具，即端部操作器，是用來抓取產品、定向移動和感受性能參數的一個部件。它們的結構方案可以從單一型的真空套到系列型真空套或夾緊爪的排列式結構等，在包裝應用中，端部操作器通常設計成能直接使用的真空套、夾緊爪或兩者結合的型式。其中包括動力傳送帶、單軌吊車、自動導向車和機械手等。在包裝過程中，材料的運送處理需要考慮的以下因素：產品形狀、重量及材料性質；在運輸、包裹及裝載期間產品的運速、距離和方向；與其他裝置進行聯接時所需控制水平以及如果需要時允許重新形成構件的機動靈活性。一種典型的可視條碼檢測能力可以確認每個條碼對應于每種產品，因此條碼掃描儀和視頻識別系統記錄并驗證產品標貼以確保識別的完整性。

從自動包裝機的主要組成和各部分的工作原理可以看出，自動包裝生產線是將自動包裝機、輔助設備以及輸送裝置根據產品包裝工藝，按一定的順序組合起來，再配以相應的檢測、控制、自動調整補償裝置等而組成。包裝物品由一端不斷送入，包裝材料在相應的工位加入，物品按工藝流程順序經過各工序，產品從另一端輸出，使物品在無需人工直接參與操作的情況下自動完成輸送、包裝的全過程。根據工藝流程要求，控制系統必須具備一下功能：1）從包裝物品輸入到包裝產品輸出的所有工序動作的順序控制；2）對稱量重量的模擬量控制；3）為了監視設備的運行情況、方便的輸入工作參數、簡化操作面板，應具有友好的人機界面；4、具有完善的故障檢測和報警功能。

3.氣動控制系統

氣動系統主要由氣源處理器、電磁閥、單向節流閥、氣缸及各種氣動接頭和管路組成，氣缸速度由單向節流閥調整，出輪氣缸設有磁性開關，其他大缸徑氣缸因沒有安裝磁性開關，所以，各機構起始位置均設有接近開關，可發出信號通過程序指令下一動作，自動完成整機動作的全過程，氣動系統主要控制元件、執行元件功能與對應關系如表1所示。

表1 氣動控制系統中主要控制元件和執行元件的功能及對應關系

在氣動控制系統中，氣動發生裝置一般為空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉換為氣體的壓力能；氣動執行元件則將壓力能轉化為機械能，完成規定動作；在這兩部分之間，根據機械或設備工作循環運動的需求、按一定順序將各種控制元件（壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件）、傳感元件和氣動輔件連接起來[2]。圖1為自動包裝機的氣動系統原理圖，主要由7個二位五通電磁換向閥、7個單作用氣缸、1個減壓閥配合壓力表、空氣過濾器和空氣壓縮機組成。生產線為了實現高精度動態稱量，盛料倉設計了三料口下料裝置，稱重機的盛料倉底部安裝有大中小3個閘門，分別由3個電磁閥控制3個氣缸完成大、中、小3個閘門的開閉。其他氣缸分別控制稱量料斗倉門的開閉以及打印機的打印、橫封器封口的切斷、電熱板的撤離等。

圖1 自動包裝機的氣動系統原理圖

4.自動包裝機中氣動控制系統設計注意事項

自動包裝機中氣源處理要供給氣動裝置的壓縮空氣，除了保證其壓力和流量外還必須除去其中的含油污水和灰塵等，以減少氣動元件的磨損避免其零件的銹蝕，否則將引起系統工作效率降低，并常產生誤動作而發生事故。必要時應裝有壓力繼電器和主機電器部分互鎖。其次對自動包裝機的控制箱也有一定的要求，為滿足一定操作要求，常將各種控制元件集中在控制箱內，對控制箱設計時的注意點有：保證線路正常工作，阻力損失小，布置合理；面板及結構安排要考慮操作方便等。此外，在對自動包裝機的氣動控制系統進行設計使還需考慮特殊情況處理，應考慮系統在停電、發生事故需要緊急停車以及重新開車而必須連鎖保護元件。

5. 氣動控制技術在自動包裝機中的應用優勢分析

如今越來越多的包裝機械采用氣動元件及氣動系統，其原因在于氣動技術在包裝機技術中具有其他動力驅動技術不可比擬的優勢。包裝機械行業中氣動控制正在改變著包裝過程的動作方式，實現氣動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量，顯著降低包裝工序中系統誤動作造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗，具有革命意義的氣動控制技術改變著包裝機械行業的制造方法及其產品的傳輸方式[3]。設計、安裝的自動控制包裝系統，無論從提高包裝機械行業的產品質量和生產效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面，都表現出十分明顯的作用，并具有如下優勢：。

1、氣動執行元件主要用于完成選擇、匯集、裝入、夾緊和卸放等動作，設計制造復雜包裝系統，采用氣動技術，可使整個機構大大簡化。2、工作介質是空氣，氣動裝置是一種清潔動力源，對污染等限制嚴格的場合，優先選用氣動系統。3、在包裝工藝中常需要多個動作協調，氣動元件容易調節。4、由于氣動系統具有防火、防爆、耐潮的特點，因此在一些易燃易爆產品的包裝過程中大量使用氣動技術。5、可短時間釋放能量以獲得間歇運動的高速響應；對沖擊負載和過負載有較強的適應能力。6、氣動技術低成本，易于被采用。

6結束語

氣動控制技術為自動包裝機械生產裝備的控制方式提供了一種新穎、先進的思路，在包裝業生產設備中進行典型應用，極大的提高了設備的本質安全性和自動化程度，自動包裝機的產效率和產品的質量也因此得到大大的提高，有很好的推廣價值。

參考文獻

[1] 陸鑫勝,周洪.氣動自動化系統的優化設計[M].上海:上海科學技術文獻出版社,2000.

[2] 鄭洪生.氣動傳動及控制[M].北京機械工業出版社.

第6篇：機械能及其轉化范文

知識使人愚蠢，知識會使人們的敏感度遲鈍。知識會填塞他們、會變成他們身上的重擔、會強化他們的自我，卻不會給他們光明、不會為他們指出道路。下面小編給大家分享一些初二下冊物理的知識總結，希望能夠幫助大家，歡迎閱讀!

初二下冊物理的知識總結1一、力

1.力的作用效果：(1)力可以改變物體的運動狀態。

(2)力可以使物體發生形變。

注：物體運動狀態的改變指物體的運動方向或速度大小的改變或二者同時改變，或者物體由靜止到運動或由運動到靜止。形變是指形狀發生改變。

2.力的概念

(1)力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而存在。一切物體都受力的作用。

(2)有的力必須是物體之間相互接觸才能產生，比如物體間的推、拉、提、壓等力，

但有的力物體不接觸也能產生，比如重力、磁極間、電荷間的相互作用力等。

(3)力的單位：牛頓，簡稱：牛，符號是N。

(4)力的三要素：力的大小、方向、作用點叫做力的三要素。都會影響力的作用效果。

3.力的示意圖

(1)用力的示意圖可以把力的三要素表示出來。

(2)作力的示意圖的要領：

①確定受力物體、力的作用點和力的方向;

②從力的作用點沿力的方向畫力的作用線，用箭頭表示力的方向;

③力的作用點可用線段的起點，也可用線段的終點來表示;

④表示力的方向的箭頭，必須畫在線段的末端。

4.物體間力的作用是相互的，比如甲、乙兩個物體間產生了力的作用，那么甲對乙施加一個力的同時，乙也對甲施加了一個力。

由此我們認識到：①力總是成對出現的;②相互作用的兩個物體互為施力物體和受力物體。

二、彈力

1.彈性和塑性：(1)在受力時會發生形變，不受力時，又恢復到原來的形狀，物體的這種性質叫做彈性;

(2)在受力時會發生形變，不受力時，形變不能自動地恢復到原來的形狀，物體的這種性質叫做塑性。

2.彈力

(1)彈力是物體由于發生彈性形變而產生的力。壓力、支持力、拉力等的實質都是彈力。

(2)彈力的大小、方向和產生的條件：

①彈力的大小：與物體的材料、形變程度等因素有關。

②彈力的方向：跟形變的方向相反，與物體恢復形變的方向一致。

③彈力產生的條件：物體相互接觸，發生彈性形變。

3.彈簧測力計

(1)測力計：測量力的大小的工具叫做測力計。

(2)彈簧測力計的原理：彈簧所受拉力越大彈簧的伸長就越長;

在彈性限度內，彈簧的伸長與所受到的拉力成正比。

(3)彈簧測力計的使用：

①測量前，先觀察彈簧測力計的指針是否指在零刻度線的位置，如果不是，則需校零;所測的力不能大于彈簧測力計的測量限度，以免損壞測力計。

②觀察彈簧測力計的分度值和測量范圍，估計被測力的大小，被測力不能超過測力計的量程。

③測量時，拉力的方向應沿著彈簧的軸線方向，且與被測力的方向在同一直線。

④讀數時，視線應與指針對應的刻度線垂直。

三、重力

1.重力的定義：由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力。

地球上的所有物體都受到重力的作用。

2.重力的大小

(1)重力也叫重量。

(2)重力與質量的關系：物體所受的重力跟它的質量成正比。

公式：G=mg，式中，G是重力，單位牛頓(N);m是質量，單位千克(kg)。g=9.8N/kg。

(3)重力隨物置的改變而改變，同一物體在靠近地球兩極處重力最大，靠近赤道處重力最小。

3.重力的方向

(1)重力的方向：豎直向下。

(2)應用：重垂線，檢驗墻壁是否豎直。

4.重心：

(1)重力的作用點叫重心。

(2)規則物體的重心在物體的幾何中心上。有的物體的重心在物體上，也有的物體的重心在物體以外。

5.萬有引力：宇宙間任何兩個物體，大到天體，小到灰塵之間，都存在互相吸引的力，這就是萬有引力。

初二下冊物理的知識總結2一、牛頓第一定律

1.牛頓第一定律

(1)內容：一切物體在沒有受到外力作用時，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。

(2)牛頓第一定律不可能簡單的從實驗中得出，它是通過實驗為基礎、通過分析和科學推理得到的。

(3)力是改變物體運動狀態的原因，慣性是維持物體運動的原因。

(4)探究牛頓第一定律中，每次都要讓小車從同一斜面上同一高度滑下，其目的是使小車滑至水平面上的初速度相等。

(5)牛頓第一定律的意義：

①揭示運動和力的關系。

②證實了力的作用效果：力是改變物體運動狀態的原因。

③認識到慣性也是物體的一種特性。

2.慣性

(1)慣性：一切物體保持原有運動狀態不變的性質叫做慣性。

(2)對“慣性”的理解需注意的地方：

①“一切物體”包括受力或不受力、運動或靜止的所有固體、液體氣體。

②慣性是物體本身所固有的一種屬性，不是一種力，所以說“物體受到慣性”或“物體受到慣性力”等，都是錯誤的。

③要把“牛頓第一定律”和物體的“慣性”區別開來，

前者揭示了物體不受外力時遵循的運動規律，后者表明的是物體的屬性。

④慣性有有利的一面，也有有害的一面，我們有時要利用慣性，有時要防止慣性帶來的危害，但并不是“產生”慣性或“消滅”慣性。

⑤同一個物體不論是靜止還是運動、運動快還是運動慢，不論受力還是不受力，都具有慣性，而且慣性大小是不變的。慣性只與物體的質量有關，質量大的物體慣性大，而與物體的運動狀態無關。

(3)在解釋一些常見的慣性現象時，可以按以下來分析作答：

①確定研究對象。 ②弄清研究對象原來處于什么樣的運動狀態。

③發生了什么樣的情況變化。 ④由于慣性研究對象保持原來的運動狀態于是出現了什么現象。

二、二力平衡

1.力的平衡

(1)平衡狀態：物體受到兩個力(或多個力)作用時，如果能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，我們就說物體處 于平衡狀態。

(2)平衡力：使物體處于平衡狀態的兩個力(或多個力)叫做平衡力。

(3)二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。二力平衡的條件可以簡單記為：同物、等大、反向、共線。物體受到兩個力的作用時，如果保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，則這兩個力平衡。

2.一對平衡力和一對相互作用力的比較

3.二力平衡的應用

(1)己知一個力的大小和方向，可確定另一個力的大小和方向。

(2)根據物體的受力情況，判斷物體是否處于平衡狀態或尋求物體平衡的方法、措施。

4.力和運動的關系

1.摩擦力兩個相互接觸的物體，當它們將要發生或已經發生相對運動時在接觸面產生一種阻礙相對運動的力。

2.摩擦力產生的條件

(1)兩物接觸并擠壓。(2)接觸面粗糙。(3)將要發生或已經發生相對運動。

3.摩擦力的分類

(1)靜摩擦力：將要發生相對運動時產生的摩擦力叫靜摩擦力。

(2)滑動摩擦力：相對運動屬于滑動，則產生的摩擦力叫滑動摩擦力。

(3)滾動摩擦力：相對運動屬于滾動，則產生的摩擦力叫滾動摩擦力。

4.靜摩擦力

(1)大小：0﹤f≦Fmax(最大靜摩擦力)(2)方向：與相對運動趨勢方向相反。

5.滑動摩擦力

(1)決定因素：物體間的壓力大小、接觸面的粗糙程度。

(2)方向：與相對運動方向相反。

(3)探究方法：控制變量法。

(4)在測量滑動摩擦力的實驗中，用彈簧測力計沿水平勻速直線拉動木塊。根據二力平衡知識，可知彈簧測力計對木塊的拉力大小與木塊受到的滑動摩擦力大小相等。

6.增大與減小摩擦的方法

(1)增大摩擦的主要方法：①增大壓力;②增大接觸面的粗糙程度;③變滾動為滑動。

(2)減小摩擦的主要方法：①減少壓力;②減小接觸面的粗糙程度;③用滾動代替滑動;④使接觸面分離(加油、用氣墊的方法)。

初二下冊物理的知識總結3一、壓強

1.壓強：

(1)壓力：

①產生原因：由于物體相互接觸擠壓而產生的力。

②壓力是垂直作用在物體表面上的力。

③方向：垂直于接觸面。

④壓力與重力的關系：力的產生原因不一定是由于重力引起的，所以壓力大小不一定等于重力。只有當物體放置于水平地面上時壓力才等于重力。

(2)壓強是表示壓力作用效果的一個物理量，它的大小與壓力大小和受力面積有關。

(3)壓強的定義：物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強。

(4)公式：p=F/S。式中p表示壓強，單位是帕斯卡;F表示壓力，單位是牛頓;S表示受力面積，單位是平方米。

(5)國際單位：帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa。1Pa=lN/m2，其物理意義是：lm2的面積上受到的壓力是1N。

2.增大和減小壓強的方法

(1)增大壓強的方法：①增大壓力：②減小受力面積。

(2)減小壓強的方法：①減小壓力：②增大受力面積。

二、液體的壓強

1.液體壓強產生的原因：由于重力的作用，并且液體具有流動性，因此發發生擠壓而產生的。

2.液體壓強的特點

(1)液體向各個方向都有壓強。

(2)同種液體中在同一深度處液體向各個方向的壓強相等。

(3)同種液體中，深度越深，液體壓強越大。

(4)在深度相同時，液體密度越大，液體壓強越大。

3.液體壓強的大小

(1)液體壓強與液體密度和液體深度有關。

(2)公式：p=ρgh。式中，

p表示液體壓強，單位帕斯卡(Pa);ρ表示液體密度，單位是千克每立方米(kg/m3);h表示液體深度，單位是米(m)。

3.連通器——液體壓強的實際應用

(1)原理：連通器里的液體在不流動時，各容器中的液面高度總是相同的。

(2)應用：水壺、鍋爐水位計、水塔、船鬧、下水道的彎管。世界上最大的人造連通器是三峽船閘。

三、大氣壓強

1.大氣壓產生的原因：由于重力的作用，并且空氣具有流動性，因此發生擠壓而產生的。

2.馬德堡半球實驗證明了大氣壓強是存在的，并且大氣壓強很大。

3.大氣壓的測量——托里拆利實驗

(1)實驗方法：在長約1m、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用于指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中。放開于指，管內水銀面下降到一定高度時就不再下降，這時測出管內外水銀面高度差約為76cm。

(2)計算大氣壓的數值：p0=p水銀=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。

所以，標準大氣壓的數值為：P0=1.013Xl05Pa=760mmHg。

(3)以下操作對實驗沒有影響 ①玻璃管是否傾斜;②玻璃管的粗細;

③在不離開水銀槽面的前提下玻璃管口距水銀面的位置。

(4)若實驗中玻璃管內不慎漏有少量空氣，液體高度減小，則測量值要比真實值偏小。

(5)這個實驗利用了等效替換的思想和方法。

3.影響大氣壓的因素：高度、天氣等。

在海拔3000m以內，大約每升高10m，大氣壓減小100Pa。

4.氣壓計——測定大氣壓的儀器。

種類：水銀氣壓計、金屬盒氣壓計(又叫做無液氣壓計)。

5.大氣壓的應用：抽水機等。

一切抽吸液體的過程都是由于大氣壓強的作用。

四、流體壓強與流速的關系

1.在氣體和液體中，流速越大的位置壓強越小。

2.飛機的升力的產生：飛機的機翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀。

當飛機在機場跑道上滑行時，流過機翼上方的空氣速度快、壓強小，流過機翼下方的空氣速度慢、壓強大。機翼上下方所受的壓力差形成向上的升力。

初二下冊物理的知識總結4一、浮力

1.當物體浸在液體或氣體中時會受到一個豎直向上的托力，這個力就是浮力。

2.浮力產生的原因：上、下表面受到液體對其的壓力差，這就是浮力產生的原因。

3.稱重法測量浮力：浮力=物體重力-物體在液體中的彈簧秤讀數，即F浮=G-F′

4.決定浮力大小的因素：物體在液體中所受浮力的大小，跟它浸在液體中的體積有關、跟液體的密度有關。

與浸沒在液體中的深度無關。

二、阿基米德原理

1.阿基米德原理：浸在液體里的物體受的浮力，大小等于它排開的液體受的重力。

公式：F浮=G排。

(1)根據阿基米德原理可得出計算浮力大小的數學表達式;F浮=G排=m液g=ρ液gV排。

(2)阿基米德原理既適用于液體也適用于氣體。

2.正確理解阿基米德原理

⑴阿基米德原理闡明了浮力的三要素：浮力作用點在浸在液體(或氣體)的物體上，其方向是豎直向上，其大小等于物體所排開的液體(或氣體)受到的重力，即F浮=G排液。

⑵“浸在”既包括物體全部體積都沒入液體里，也包括物體的一部分體積在液體里面而另一部分體積露出液面的情況;“浸沒”指全部體積都在液體里，阿基米德原理對浸沒和部分體積浸在液體中都適用。

⑶“排開液體的體積”V排和物體的體積V物，它們在數值上不一定相等。

當物體浸沒在液體里時，V排=V物，此時，物體在這種液體中受到浮力最大。

如果物體只有一部分體積浸在液體里，則V排

⑷根據阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排-。即F浮的大小只跟ρ液、V排有關，而與物體自身的重力、體積、密度、形狀無關。浸沒在液體里的物體受到的浮力不隨物體在液體中的深度的變化而改變。

⑸阿基米德原理也適用于氣體：F浮=ρ氣gV排，浸在大氣里的物體，V排=V物。例如：熱氣球受到大氣的浮力會上升。

三、物體的浮沉條件及應用

1.浸在液體中物體的浮沉條件

(1)物體上浮、下沉是運動過程，此時物體受非平衡力作用。下沉的結果是沉到液體底部，上浮的結果是浮出液面，最后漂浮在液面。

(2)漂浮與懸浮的共同點都是浮力等于重力。但漂浮是物體在液面的平衡狀態，物體的一部分浸入液體中。懸浮是物體浸沒在液體內部的平衡狀態，整個物體浸沒在液體中。

2.應用

(1)輪船

①原理：把密度大于水的鋼鐵制成空心的輪船，使它排開水的體積增大，從而來增大它所受的浮力，故輪船能漂浮在水面上。

②排水量：輪船滿載時排開的水的質量。m排=m船+m滿載時的貨物

(2)潛水艇

原理：潛水艇體積一定，靠水艙充水或排水來改變自身重力，使重力小于、大于或等于浮力來實現上浮、下潛或懸浮的。

(3)氣球和氣艇

原理：氣球和飛艇體內充有密度小于空氣的氣體(氫氣、氨氣、熱空氣)，

通過改變氣囊里的氣體質量來改變自身體積，從而改變所受浮力大小。

3.浮力大小的計算方法：①稱量法：F浮=G-F拉;

②壓力差法：F浮=F向上-F向下;

③阿基米德原理法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排; ④平衡法：F浮=G物(懸浮或漂浮)

初二下冊物理的知識總結5一、功

1、功

(1)力學中的功：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向移動了一段距離，這個力的作用就顯示出成效，力學里就說這個力做了功。

(2)功的兩個因素：一個是作用在物體上的力，另一個是物體在這個力的方向上通過的距離。兩因素缺一不可。

(3)不做功的三種情況：①有力無距離;②有距離無力;③有力有距離，但是力垂直距離。

2、功的計算

(1)計算公式：物理學中，功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。即：W=Fs。

(2)符號的意義及單位：W表示功，單位是焦耳(J)，1J=1N·m;F表示力，單位是牛頓(N);s表示距離，單位是米(m)。

(3)計算時應注意的事項：

①分清是哪個力對物體做功，即明確公式中的F。

②公式中的“s”是在力F的方向上通過的距離，必須與“F”對應。

③F、s的單位分別是N、m，得出的功的單位才是J。

二、功率

1、功率的概念：功率是表示物體做功快慢的物理量。

2、功率

(1)定義：功與做功所用的時間叫做功率，用符號“P”表示。

單位是瓦特(W)常用單位還有kW。1kW=103W。

(2)公式：P=W/t。式中P表示功率，單位是瓦特;W表示功，單位是焦耳;t表示時間，單位是秒。

三、動能和勢能

1、能量(1)物體能夠對外做功，表示這個物體具有能量，簡稱能。

(2)單位：焦耳(J)

2、動能

(1)定義：物體由于運動而具有的能，叫做功能。

(2)影響動能大小的因素：①物體的質量;②物體運動的速度。物體的質量越大，運動速度越大，物體具有的動能就越大。

3、重力勢能

(1)定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。

(2)影響重力勢能大小的因素：①物體的質量;②物體被舉高的高度。物體的質量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。

4、彈性勢能

(1)定義：物體由于發生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。

(2)影響彈性勢能大小的因素：物體發生彈性形變的程度。物體的彈性形變程度越大，具有的彈性勢能就越大。

四、機械能及其轉化

1、機械能(1)定義：動能和勢能統稱為機械能。

機械能是最常見的一種形式的能量。(2)單位：J。

2、動能和勢能的轉化

(1)在一定的條件下，動能和勢能可以互相轉化。

(2)如果只有動能和勢能香菇轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但是機械能的總和不變，或者說機械能是守恒的。

(3)在分析動能和勢能轉化的實例時，首先要明確研究對象是在哪一個過程中，再分析物體質量、運動速度、高度、彈性形變程度的變化情況，從而確定能的變化和轉化情況。

3、水能和風能的利用

(1)從能量的角度來看，自然界的流水和風都是具有大量機械能的天然資源。讓水流沖擊水輪轉動，用來汲水、磨粉;船靠風力鼓起帆來推動航行。到19世紀，人類開始利用水能發電。

(2)修筑攔河壩來提高上游的水位，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發出的電就越多。風能也可以用來發電，風吹動風車可以帶動發電機發電。

4.人造地球衛星

(1)人造地球衛星沿橢圓軌道繞地運行，所以存在動能和勢能。

第7篇：機械能及其轉化范文

一、關注學生興趣培養，提高自主性

學習興趣是影響學生學習效率的主要因素.隨著新課改的不斷推進，要求我們在物理課堂教學中，注重通過激發學生學習興趣來提高學生的學習自主性，從而引導學生通過自主學習而獲得知識構建.要培養學生的學習興趣，不僅需要以和諧的課堂氣氛為基礎，還需在課堂中通過情境創設來引導學生從生活直觀走向抽象的物理知識，從而積極主動地進行探究，獲得物理知識的構建.

首先，要通過和諧的課堂氣氛創設來激發學生的學習興趣.要構建和諧的課堂氣氛，教師在課堂不僅要全面了解學生，更要在了解學生的基礎上尊重學生，關注學生的個體差異.同時，要注重課堂中鼓勵學生大膽地提出自己的意見或發表自己的觀點，學生提出自己的問題或觀點后，教師要及時進行反饋和給予肯定，尤其是針對那些基礎較差學生，要多鼓勵并進行引導，這樣才有利于學習興趣的激發.如《機械能和內能》的教學中，教師以學生兒時愛不釋手的玩具汽車，到重要的現代交通工具，解開其中的奧秘.汽車的行駛過程和發動機的工作過程，都與燃料的燃燒、機械能與內能及其相互轉化等有密切的關系，教師可以抓住這個契機來引發頭腦風暴，構建和諧課堂，激發學生的學習積極性和探究欲望.

其次，課堂教學中教師要通過問題情境啟發并引導學生，從而激發學生學習興趣.在問題情境創設過程中，教師要結合學生的知識基礎和生活實際，借助多媒體、故事、話題等多種方式引導學生從直觀進入到抽象.如在聲音的傳播教學過程中通過引導學生敲擊桌子、打“電話”等活動激發學習興趣，會有不錯的效果.又如在《比熱容》的教學中，教師可以從學生的生活實際創設情景，例如，夏天游泳池邊上的瓷磚被太陽曬得很熱，而游泳池里的水卻溫度適宜；夜里游泳池邊上的瓷磚涼了，而游泳池里的水卻比較暖和.又如諺語“早穿棉襖午穿紗，夜抱火爐吃西瓜”……通過這些情景的創設可以激發學生探究的動機，吸引學生的注意，可以充分體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課標理念.

二、注重課堂教學改革，促進知識構建

課堂教學中教學模式也極容易影響學生的學習效率.傳統初中物理課堂教學中，教師教學始終以知識為中心，以教師講授為中心，學生則是被動地接受教師所傳授的知識，課后教師以大量的習題讓學生反復練習，結果學生不但興趣全無，反而無法積極參與課堂學習，這種“填鴨式”的傳統教學效果較差.因此當今形勢下，要求教師一定要改變教學理念.關注課堂教學模式改革并不是要盲目地追求新的形式或方法，而是要從學生實際出發，選擇最適合學生的學習模式，如任務驅動、問題教學法、情境教學法等.在大量實踐中發現，只有教師合理利用物理學科獨有的特點，結合現代化手段因材施教，才能有效的促進學生知識的構建，探究問題過程中教師需要注意根據教學內容采用不斷推進的層次性問題來引導學生展開討論，學生討論后教師再總結、歸納.

以“歐姆定律”的教學為例，教師導入新課后以問題“電流與電壓、電阻之間有什么樣的關系？”引導學生猜想后進行演示引出控制變量法，在此基礎上引導學生通過實驗驗證電流與電壓、電阻之間的關系，從而推動課堂進入到實驗設計中，以問題“你認為需要準備哪些實驗器材？第一步，需要控制電阻R不變，改變電阻R兩端的電壓，通過電流表來觀察通過電阻R的電流I的變化情況.那么，你們打算怎樣改變電壓U呢？”引導學生討論設計實驗方案，在學生探究過程中根據學生的探究情況，追問“如何控制電壓U不變，而探究電流I與電阻R的關系？是不是任意取幾個阻值不同的電阻呢？阻值不同的電阻接入電路時，電阻兩端的電壓是否能保持不變呢？如何解決這個問題？”實驗方案確定后再引導學生實驗.學生實驗，教師指導，最后總結.這樣，學生通過實驗獲得知識，并不是接受教師所傳授的知識，從而促進了知識的構建.

三、關注學生個體差異，促進個體發展

要提高物理課堂教學效率，促進學生的發展，需關注學生的個體差異，在此基礎上因材施教，讓學生個體得到不斷的發展，這樣才能逐漸促進全體學生的發展.因此，初中物理課堂教學中，教師需以分層訓練方式來進行課后訓練，以任務活動形式來提高學生的實踐能力.

首先，注重以分層訓練方式來引導學生鞏固知識.傳統教學中教師喜歡以“題海戰術”的方式對學生進行訓練，這種模式機械而單調，同時沒有關注學生的個體差異，以分層訓練方式來對學生實施訓練，就是要根據學生的學習水平和學習能力而將學生分為不同的層次，然后再根據不同層次的學生而采用難易不同的針對性問題進行訓練，這樣才能讓訓練更具有針對性，讓學生在原有基礎上通過努力而不斷發展，樹立學生的自信心.

第8篇：機械能及其轉化范文

關鍵詞：熱電廠；熱能及動力工程；問題分析

中圖分類號： TM7 文獻標識碼： A

前言

電力的工作是把熱能變換成動能，進而結合設備將一些變成電，而剩下的會經過設備轉換，在該體系里，產生蒸汽的熱損耗及焓降，而且其還會幫助電廠降低損耗，最主要的是提升活動能力。

一、熱能動力工程

在熱能動力工程這方面，主要研究的是熱能和動力之間的轉換，它是工科學科中一個重要的研究對象，熱電廠和鍋爐都是將熱能轉換成動能或電能，目標是最大限度的實現高效節能。在熱能動力工程中以研究熱能和動力之間的轉換為主要研究方向，是實現熱電廠自動化的過程，但在熱能動力過程中的首要問題是能源的問題，提高熱能動力工程的利用率，可以為我國的國民經濟發展提供更強有力的支持。熱能動力工程是一個涉及多個學科的復雜工程，以熱能的轉換和利用為主，是實現電能、機械能和熱能之間的相互轉換的一個過程。在進行熱能與動力工程的科技創新中，主要以研究能源的高效利用和環境保護為創新目的，使熱能動力工程在熱電廠、汽車工程、鍋爐、制冷低溫技術、水利水電動力工程等方面得到有效的利用，從而提高我國的經濟效益。

二、電廠熱能及動力工程存在的問題分析

1、關于重熱現象

所謂的重熱具體的是指，后續級合理的使用之前發生的耗損，使下級理想焓降在相同壓差下比在前級無損失時的理想焓降有較大的增加，此時我們稱其為重熱。常見的能夠導致機組出現改變的要素有如下一些。首先無法對電開展有效地儲存，而且外在所許多功率持續的發生改變。其次，不能夠將鍋爐的燃燒明確，進而就會導致流通到設備中的蒸汽信息常存在變動。第三，同時凝汽設界工況發生變化，導致設備自身出現壓變現象。最后，還有其它的，比如最常見的是電網的頻率發生變化等。 一般來說，重熱數值在一定的范圍內是比較合理的，可以減少一些能量的損失，但并非越大越好，因此在熱電廠中要做到合理且充分的利用重熱現象，首先要對重熱數值進行合理的選取，重熱數值即為重熱系數，是根據熱電廠的動能動力工程運行的實際過程來確定的。在每次運行中所產生的焓降累加后超過總體運行是所產生的焓降再除以整體運行所產生的焓降所得到的結果稱之為重熱系數。雖然各級熱能的利用效率都高于單次的利用效率，然而這是以節能降耗為基礎的，這能說部分熱量得到了利用，并不追求高重熱系數。通常在4%至8%之間。正因為如此，重復利用熱能可提高每次運行的能量利用率真，降低能量的損耗。合理的利用熱能，控制好恰當的系數，既有利于能量利用率，也能增強操作人員對機組的熟悉程度。

2、關于調壓調節

調壓調節不僅增加了機組對自身運行的可靠性，同時還增加了機組對負荷的適應性，實現了機組在部分負荷之下經濟性的提高，是熱能與動力工程在熱電廠中運用的基礎條件。但與此同時，調節調壓本身也存在一些問題，比如在高負荷壓力之下實行滑壓調節違背了經濟性要求，在動葉柵內的大機組蒸汽做功之后，就會轉化機械能，會導致斥氣損失、鼓風損失與余速損失等。在調節調壓過程中產生的這些損失，也即熱能與動力工程在熱電廠中的運用損失，需要我們加以關注，采取措施盡量降低。分析后可以發現，這部分損失并不是簡單的由人為失誤或者系統故障產生的，在很大程度上是由于機組的運行機理而造成的。基于此，若想降低調壓調節的損失，就必須引進較為先進的工藝技術，依靠技術上的突破來盡量降低這部分損失。

3、濕氣損失

導致這種現象發生的原因主要的有如下的四種。第一，當濕蒸不斷變大的時候，其中的一些會變成水滴的形式，這時候的反映是導致一部分蒸汽變低。第二，部分水珠的速度草果了蒸汽的速率，此時較快的氣流就會受到水珠的影響，這時必然會出現過多的能耗現象。第三，水珠應為撞擊噴管背弧而擾亂主流造成的損失，撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉而消耗葉輪有用功；第四，除了上面講到的三種之外，濕蒸汽不斷的降低溫度同樣也是導致問題出現的一個關鍵的要素。它帶來的不利現象是，導致動葉受到影響，尤其是背弧地方受到的影響最厲害。而降低不利現象的措施主要的有如下的四種：第一，利用再熱循環的方式。第二，通過除濕設備來完成。第三，運用本身帶旅游吸水縫的裝置。第四，切實提升其抵御沖蝕的水平。當設備運作的時候，必須要認真地應對兩種軸承監督摩擦力現象，這必然會導致有功受到影響。在軸流式汽輪機中，通常是高壓蒸汽從一側流進，然后低壓的從別的地方出去，從整齊觀察，蒸汽對汽輪機轉子施加了一個由高壓端指向低壓的軸向力，使汽輪機轉子存在一個向低壓端移動的趨勢，這個力便叫轉子的軸向推力。 為了降低濕氣的損失，減少它對機組運行的影響，可以采用祛濕裝置，但安裝這種裝置要定期檢修和更換，會帶來較大的經濟成本的支出，因此中間增加熱循環過程是一種經濟有效的措施。

4、節流調節

該調節的具體特征以及其適合用到的環境：

（1） 首先無調節級，第一級的全周進汽；

（2）變工況時各級溫度變化比較小，而且有著顯著地負載調試能力；

（3）變工況存在一定的節流損失，不具備優秀的經濟特征；

（4）適用于較小容量的機組與帶基本負荷大機組級組臨界的壓力就是指當級組中任一級是處于臨界的狀態時級組最高背壓，此時其涵蓋的級數會相應的多，其數值會相應的變小，換句話講，即臨界壓低于數值，弗留格爾公式應用條件：工作級組中的各級數不應小于3～4 級；當工況相同的時候，經過不同級組的實際流量是一樣的；當工況存在差異的時候，不同級組中的通流亞面積同時是保持不變的，屬于恒定公式。該公式有著非常優秀的實際功效，比如能夠推算各種流量中的不同級的壓力，進而獲取它們間的差值。從而可以確定相應功率效率以及零部件之間的受力情況。

機組變工況的發生存在著很多的因素，其中不能預料的因素有電能的供給不能滿足熱電廠所需的電功率，鍋爐燃燒的不充分造成蒸汽數值的變化不能滿足熱電廠的需求。變工況會產生節流損失，使得熱能與動力工程在熱電廠中的運用的經濟效益不高。因此，必須在熱電廠的運行中展開較為有效的節流調節工作，減少節流損失。在熱電廠的實際運行中，可以運用弗留格爾公式確保熱能與動力工程在熱電廠中的運用的可靠性。結合弗留格爾公式的運用條件，就以同流量之下各級的壓差和焓降加以推算，進而確定相關零部件的功率效率和受力的基本情況，同時監視汽輪機是否正常流通，也即在已知流量的前提下，將運行汽輪機時組前的各級壓力的公式的符合度作為依據，判斷流動部分的面積的相應變化情況。可以這么說，在熱電廠的實際運行中運用弗留格爾公式有效保障了機組內節流調節工作的順利開展與進行，為熱能與動力工程在熱電廠中的運用奠定了基礎。

結束語

研究熱電廠熱能與動力工程的有效運用，隨時了解電廠熱能及動力工程中的問題，進而分析這些問題的發生機理，這樣做的意義是可以幫助我們合理的應對這些問題。以提高工作效率，減少能耗為前提，提高能量的最大利用限度，合理利用在不同場合中的調節方式。

參考文獻

[1] 高雷.熱電廠中的熱能與動力工程[J].城市建設理論研究，2010（5）.

第9篇：機械能及其轉化范文

關鍵詞：電網 儲能技術

中圖分類號： U665 文獻標識碼： A

引言

20世紀70年代末，由于電力需求增加而增加的電力投資日益昂貴，一些歐美國家對此產生新的思考。于是便產生了電力需求側管理(Demand Side Management，DSM)。20世紀90年代以來，DSM在我國也逐步開展起來。作為DSM的一個重要內容，實施削峰填谷對于供電企業意義非凡：可增強電網調峰壓力，提高設備利用率；提高供電可靠性，降低損耗，延緩投資，減少可再生能源的接入、分布式發電、微網以及電動汽車充放的影響對電網產生的沖擊等。

在削峰填谷的各種方式上，儲能技術有著無可比擬的優勢。先進的儲能技術可大大減少城市用電的峰谷差，既不用投資再建電廠，也避免了在谷值時系統閑置容量過大所導致的發電機組總體經濟性下降、煤耗增加的狀況發生，從而科學地達到城市節能減排的最終目標。本文將從物理儲能、化學儲能和電磁儲能三個方面淺議儲能技術。

儲能電池技術

迄今各國研究的兆瓦級電堆體系有鋅-溴電池和全釩液流電池等，主要應用在備用電源、電動汽車和規模儲能如電網調峰等方面，技術主要由美、日、加拿大等國的公司掌握。

鋅-溴電池

該技術以鋅作為負極，溴化物作為正極，并被多孔隔膜分離。它們各自蓄能，并以溴化鋅水溶液的形式循環往復。

鋅／溴電池在造價上具有較大優勢，因為從儲能電池的普遍成本看，電解液成本占到總成本的30％，所以電解液成分的價格在很大程度上決定了電池的整體造價。而鋅／溴電池的電解液成分為鋅和溴，其中鋅是一種很常見的金屬，容易大量獲取而且價格較低，而另一種成分溴更是常見，甚至在污水中就能提取。并且，具有設計使用壽命達20年以上，方便運輸和移動；電極為環保材料；電解液溴化鋅價格便宜，同時電池能量密度大，占地空間小等諸多優點。

全釩氧化還原液流電池

相比其它儲能電池，釩液流電池有著很大的優越性：

(1) 額定功率和額定能量是相互獨立的，功率大小取決于電池堆，能量的大小取決于電解液。理論上可以通過隨意增加電解液的量來達到增加電池容量的目的，能夠做成兆瓦級的儲能系統；

(2) 電池電解液是循環流動的，電池不存在熱失控的問題，同時也減少電化學極化，使得電池能夠大電流充放電；

(3) 在充放電期間，釩氧化還原蓄電池只是液相反應，不像普通電池那樣有復雜的可引起電池電流中斷或短路的固相變化；

(4) 理論上電池的保存期無限，儲存壽命長，超過6年。因為電解液是循環使用的，不存在變質問題，只是長期使用后，電池隔膜電阻有所增大；

(5) 能深放電但不會損壞電池，理論上可100%放電；

(6) 可快速進行充放電轉換，對功率波動迅速響應；

(7) 溫度對釩液流電池的影響程度比對鉛蓄電池要小得多，隨著溫度的恢復，電池性能也完全恢復；

(8) 電池結構簡單，材料價格便宜，更換和維修費用低；

(9) 不會造成環境污染。

鋰離子電池

鋰離子電池是我們最常見的電化學儲能電池，我們手機、筆記本電腦的電池多為鋰離子電池。該電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。高能效和電力容量上的優越性也讓鋰離子電池的市場擴大到交通領域。

小型鋰電池的研發和推廣已經非常成功，但是，鋰電池的大型化卻是困難重重，日本研究發現，鋰電池規模過大時，在能量控制上非常復雜，面臨造價高、運行溫度高和易短路等問題。并且，還需要更多研究以延長電池的使用壽命、提高電池使用時的安全性及降低材料成本。

對這幾種電池技術，進一步研究至關重要，在材料、設計和工程系統上的改進和成本上的降低都很有必要。

物理儲能技術

抽水蓄能電站

作為目前最成熟的儲能技術，抽水蓄能電站容量可達上萬兆瓦時，以其運行方式靈活和反應快速的特點，在電力系統中發揮儲能、調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等多種功能。

抽水蓄能電站不僅啟停靈活、反應快速，具有在電力系統中擔任緊急事故備用和黑啟動等任務的良好動態性能，可有效提高電力系統安全穩定運行水平；而且，跟蹤負荷迅速，能適應負荷的急劇變化，是電力系統中靈活可靠的調節頻率和穩定電壓的電源，可有效地保證和提高電網運行頻率、電壓質量的穩定性，更好地保障供電質量和可靠性；并且，利用其儲能性能可降低系統峰谷差，提高電網運行的平穩性，有效地減少電網拉閘限電次數，提高供電可靠性。

然而，抽水蓄能電站建設周期較長、涉及面積廣、環境影響敏感。因此，需兼顧電站區域生態環境協調發展模式，逐步實現與以建筑學科為主導的園林景區設計、恢復生態學、景觀生態學、地理學、旅游經濟學等相關學科工程設計無縫連接。

壓縮空氣儲能

作為一種基于燃氣輪機的儲能技術，其原理是將燃氣輪機的壓縮機和透平分開。在儲能時，用電能驅動壓縮機將空氣壓縮并存于儲氣容器內；在釋能時，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室助燃，燃氣膨脹驅動渦輪做功發電。

壓縮空氣儲能具有以下優勢：首先，壓縮空氣儲能在上較為成熟；其次，壓縮空氣儲能在裝機容量上可達上百兆瓦，規模僅次于抽水蓄能，便于開展大規模的商業化應用；再次，壓縮空氣儲能的能源轉化效率較高，一般在75%左右，其中德國一座裝機容量為29萬千瓦的壓縮空氣儲能電站，其能源轉化效率高達77%，若再采用先進的材料（如超導熱管等），其效率可提升到80%以上。

飛輪儲能

飛輪儲能系統是一種機電能量轉換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能，通過安裝在機器回轉軸上的具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器儲能。

通過電動／發電互逆式雙向電機，電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存，并通過調頻、整流、恒壓與不同類型的負載接口。在儲能時，電能通過電力轉換器變換后驅動電機運行，電機帶動飛輪加速轉動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉的飛輪體中；之后，電機維持一個恒定的轉速，直到接收到一個能量釋放的控制信號；釋能時，高速旋轉的飛輪拖動電機發電，經電力轉換器輸出適用于負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉換的釋放能量過程。目前，美國已將飛輪引入風力發電系統，實現全程調峰，飛輪機組的發電功率為300kW，大容量儲能飛輪的儲能為277kW每小時。

飛輪儲能循環使用壽命長達20年，工作溫區為－40～50℃，無噪聲，無污染，維護簡單，可連續工作。目前難點主要集中在轉子強度設計、低功耗磁軸承、安全防護等方面。

電磁儲能

超導儲能

超導儲能系統（ SMES）是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網或其它負載的一種電力設施。

由于超導儲能系統（ SMES）存儲的是電磁能，在應用時無需能源形式的轉換。因此該技術系統的響應速度極快，這是其他儲能形式所無法比擬的；同時，其功率密度極高，這就保證超導儲能系統能夠非常迅速以大功率形式與電力系統的能量交換。另外，超導儲能系統的功率規模和儲能規模可做到很大，并具有系統效率高、較簡單、沒有旋轉機械部分、沒有動密封問題等優點；不僅可用于降低甚至消除電網的低頻功率振蕩，還可以調節無功功率和有功功率，對于改善供電品質和提高電網的動態穩定性有巨大的作用。

目前，MJ-MW級小規模的超導儲能系統造價約40-60萬美元。

超級電容儲能

超級電容器，也叫電化學電容器。1957年，由美國的Becker首先提出。超級電容器按儲能原理可分為雙電層電容器、法拉第準電容器。

雙電層電容器利用電極和電解質之間形成的界面雙電層來存儲能量。當電極和電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力或者原子間力的作用，使固液界面出現穩定的、符號相反的兩層電荷，稱為界面雙電層。該電容器的儲能通過使電解質溶液進行電化學極化實現，并沒有產生電化學反應，該儲能過程是可逆的。

繼雙電層電容器后，出現了法拉第準電容（簡稱準電容）。該電容是在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質進行欠電位沉積，發生高度的化學吸脫附或氧化還原反應，產生與電極充電電位有關的電容。對于法拉第準電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲，還包括電解液中離子在電極活性物質中由于氧化還原反應而將電荷儲存于電極中。

作為介于傳統物理電容器和電池之間的一種較佳的儲能元件，超級電容具有巨大的優越性:①功率密度高。超級電容器的內阻很小，而且在電極/溶液界面和電極材料本體內均能實現電荷的快速儲存和釋放。②充放電循環壽命長。超級電容器在充放電過程中沒有發生電化學反應，其循環壽命可達萬次以上。③充電時間短。完全充電只需數分鐘。④實現高比功率和高比能量輸出。⑤儲存壽命長。⑥可靠性高。超級電容器工作中沒有運動部件，維護工作極少。⑦環境溫度對正常使用影響不大。超級電容器正常工作溫度范圍在-35～75℃。⑧可以任意并聯使用，增加電容量；若采取均壓后，還可串聯使用，提高電壓等級。

圖一：各種儲能儲存容量及釋放時間情況

結語

綜上所述，各種儲能均存在不同的有點和不足，可在不同的領域采用合適的儲能。例如，在輸電側，由于電壓支持、功率因數改善及增強電網可靠性，在地域條件允許的情況下，可采用抽水蓄能等大容量的儲能；在配電側、用戶側，考慮微電網、可再生能源接入以及用戶負荷波動的影響，可采用高功率超級電容、高能量飛輪或儲能電池等響應快速的儲能。通過各種儲能綜合應用于電網削峰填谷，將會增強電網調峰壓力，提高設備利用率；提高供電可靠性，降低損耗，延緩投資，減少可再生能源的接入、分布式發電、微網以及電動汽車充放的影響對電網產生的沖擊等。從而，為電力客戶提供優質電力，促進經濟社會快速發展。

主要參考文獻

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