工程熱力學(xué)課程設(shè)計

1、工程熱力學(xué)課程設(shè)計報告內(nèi)容1、設(shè)計任務(wù)書；、設(shè)計任務(wù)書；2、系統(tǒng)圖（標(biāo)有各點(diǎn)參數(shù)）；、系統(tǒng)圖（標(biāo)有各點(diǎn)參數(shù)）；3、參數(shù)表；、參數(shù)表；4、確定各級加熱器蒸汽量時的局部圖（表、確定各級加熱器蒸汽量時的局部圖（表明各點(diǎn)的明各點(diǎn)的h和和qm）；）； 5、熱平衡方法分析：、熱平衡方法分析：l 計算給定工況下生產(chǎn)蒸汽（計算給定工況下生產(chǎn)蒸汽（t/h）所需燃料燃燒提）所需燃料燃燒提供的熱量；供的熱量；l 計算各級加熱器的抽氣量；計算各級加熱器的抽氣量；l 計算各設(shè)備的熱損失、熱損系數(shù)；計算各設(shè)備的熱損失、熱損系數(shù)； 鍋爐、新蒸汽管道、冷凝器、發(fā)電機(jī)等鍋爐、新蒸汽管道、冷凝器、發(fā)電機(jī)等l主要設(shè)備的熱效率；主要

2、設(shè)備的熱效率； 汽輪機(jī)的相對熱效率、給水泵熱效率汽輪機(jī)的相對熱效率、給水泵熱效率l 計算循環(huán)總熱效率、給出熱平衡式并分析計算結(jié)計算循環(huán)總熱效率、給出熱平衡式并分析計算結(jié)果；果；l 畫出熱流圖。畫出熱流圖。6、火用方法分析：、火用方法分析：l燃料的化學(xué)燃料的化學(xué)火用火用=燃料的低位發(fā)熱量；燃料的低位發(fā)熱量；l計算各設(shè)備的計算各設(shè)備的火用火用損失、損失、火用火用損系數(shù)損系數(shù)鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道、各加熱鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道、各加熱器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)等器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)等l主要設(shè)備的主要設(shè)備的火用火用效率；效率； 鍋爐、汽輪機(jī)、管道、

3、給水泵、各加熱器、發(fā)電機(jī)鍋爐、汽輪機(jī)、管道、給水泵、各加熱器、發(fā)電機(jī)計算循環(huán)總計算循環(huán)總火用火用效率、給出效率、給出火用火用平衡式并分析計算平衡式并分析計算結(jié)果；結(jié)果；l畫出畫出火用火用流圖。流圖。7、熵方法分析：、熵方法分析：l計算各設(shè)備的熵產(chǎn)；計算各設(shè)備的熵產(chǎn)；鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道、各加熱鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道、各加熱器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)l計算各設(shè)備的計算各設(shè)備的作功能力的損失作功能力的損失及損失系數(shù)；及損失系數(shù)；鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道、各加熱鍋爐、新蒸汽管道、汽輪機(jī)、冷凝器、各抽汽管道

4、、各加熱器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)器、給水泵、工業(yè)供氣、發(fā)電機(jī)l分析計算結(jié)果。分析計算結(jié)果。8、三種計算方法的綜合分析。、三種計算方法的綜合分析。注意事項：注意事項：l各加熱器中的加熱蒸汽量，由熱平衡式確定。計算時各加熱器中的加熱蒸汽量，由熱平衡式確定。計算時由高向低依次計算。由高向低依次計算。 抽汽式機(jī)組：抽汽式機(jī)組： 除氧器出口水為給定溫度下的飽和水（除氧器出口水為給定溫度下的飽和水（104.37)。低壓加熱。低壓加熱器加熱蒸汽的參數(shù)由給定的壓力和焓確定。器加熱蒸汽的參數(shù)由給定的壓力和焓確定。 背壓式機(jī)組：背壓式機(jī)組： 除氧器出口水為給定壓力下的飽和水（除氧器出口水為給定壓力下的飽和水（

5、0.5766MPa)。l加熱器中的疏水均為該加熱器蒸汽壓力下的飽和水。加熱器中的疏水均為該加熱器蒸汽壓力下的飽和水。注意事項：注意事項：l抽汽機(jī)組低加抽汽量計算方法：抽汽機(jī)組低加抽汽量計算方法： 有些工況凝結(jié)水泵后的參數(shù)給的不合理。計算低加有些工況凝結(jié)水泵后的參數(shù)給的不合理。計算低加抽汽量時，系統(tǒng)選擇如下：抽汽量時，系統(tǒng)選擇如下：三段三段一段一段二段二段鍋爐給水鍋爐給水補(bǔ)給水補(bǔ)給水工業(yè)用汽工業(yè)用汽GJ1新蒸汽新蒸汽GJ2凝結(jié)水泵凝結(jié)水泵給水泵給水泵DJchuC1324978651011四段四段注意事項：注意事項：l鍋爐出口過熱蒸汽的壓力取給水泵出口的壓力。利用鍋爐出口過熱蒸汽的壓力取給水泵出口

6、的壓力。利用主蒸汽管道的熱效率確定鍋爐出口的焓：主蒸汽管道的熱效率確定鍋爐出口的焓：l各工況給出了實際運(yùn)行參數(shù)，由此可計算出汽輪機(jī)的各工況給出了實際運(yùn)行參數(shù)，由此可計算出汽輪機(jī)的實際作功量。另外，根據(jù)給定的參數(shù)可確定出理論功實際作功量。另外，根據(jù)給定的參數(shù)可確定出理論功率，汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率為：率，汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率為：oi實際作功量實際作功量理論作功量理論作功量管道h汽機(jī)進(jìn)口- h給水h鍋爐出口- h給水注意事項：注意事項：l發(fā)電機(jī)輸出功率給定。發(fā)電機(jī)輸出功率給定。 汽輪機(jī)的實際作功率與發(fā)電機(jī)輸出功率間的差值是汽輪機(jī)的實際作功率與發(fā)電機(jī)輸出功率間的差值是由于機(jī)械摩擦和發(fā)電機(jī)損失所造成的。由于

7、機(jī)械摩擦和發(fā)電機(jī)損失所造成的。l給水泵效率的計算方法：給水泵效率的計算方法：l減壓閥后的參數(shù)和工業(yè)抽汽參數(shù)的確定是由減壓閥后的參數(shù)和工業(yè)抽汽參數(shù)的確定是由p、h。p理論出口焓理論出口焓-進(jìn)口焓進(jìn)口焓實際出口焓實際出口焓-進(jìn)口焓進(jìn)口焓 鍋爐出口蒸汽參數(shù)和鍋爐出口蒸汽參數(shù)和p1=6MPa 、t1=500C。氣輪。氣輪機(jī)排汽壓力機(jī)排汽壓力p2=5kPa，環(huán)境溫度，環(huán)境溫度T0=288K、環(huán)境壓力、環(huán)境壓力p0=0.1MPa。鍋爐內(nèi)煙氣最高溫度。鍋爐內(nèi)煙氣最高溫度Tmax=1700K、排煙、排煙溫度為溫度為480K。鍋爐效率為。鍋爐效率為90%。忽略管道損失、汽輪。忽略管道損失、汽輪機(jī)的機(jī)械損失和發(fā)電

8、機(jī)損失。機(jī)的機(jī)械損失和發(fā)電機(jī)損失。舉例舉例 要求對該系統(tǒng)采用要求對該系統(tǒng)采用熱平衡法熱平衡法、火用火用方法方法和熵和熵方法進(jìn)行分析。并求汽方法進(jìn)行分析。并求汽輪機(jī)相對內(nèi)效率。輪機(jī)相對內(nèi)效率。 sT6215342act)(000ssThhex狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)溫度溫度壓力壓力MPa焓焓kJ/kg熵熵kJ/kg.K火用火用kJ/kg1500634226.88141441.53232.90.00520986.8814117.532act32.90.0052256.97.401126.79332.90.005137.770.47622.04336144.350.47628.53參參 數(shù)數(shù) 表表一、熱平衡分析

9、計算一、熱平衡分析計算1、每產(chǎn)生、每產(chǎn)生1kg蒸汽需燃料燃燒提供的熱量為：蒸汽需燃料燃燒提供的熱量為：1413422 144.353641.83/0.9BhhqkJ kg2、鍋爐、鍋爐1413641.83 144.353422364.18/lBqqhhkJ kg鍋爐的熱損失占燃燒提供的熱量的百分比為：鍋爐的熱損失占燃燒提供的熱量的百分比為：h4q1h11364.1810%3641.83lBqq熱損失為：熱損失為：3、汽輪機(jī)、汽輪機(jī)實際作功量實際作功量1234222256.91165.1/TactactwhhkJ kg12342220981324/TwhhkJ kg理論作功量理論作功量汽輪機(jī)相對

10、內(nèi)效率汽輪機(jī)相對內(nèi)效率01165.188%1324TactiTww4、冷凝器、冷凝器2232256.9 137.772119.13/actqhhkJ kg凝汽器的熱損失占燃燒提供的熱量的百分比為：凝汽器的熱損失占燃燒提供的熱量的百分比為：212119.1358.19%3641.83qq5、給水泵消耗的功量、給水泵消耗的功量43144.35 137.776.58/pwhhkJ kgh2acth3q2凝汽器放出的熱量：凝汽器放出的熱量：6、循環(huán)凈功量、循環(huán)凈功量01165.1 6.581158.52/TactpwwwkJ kg7、循環(huán)總效率、循環(huán)總效率011158.5231.82%3641.83t

11、wq8、熱平衡檢驗、熱平衡檢驗120()3641.83(364.12119.13 1158.52)0lBqqqw計算合理計算合理二、二、火用火用分析方法分析方法 燃料進(jìn)行可逆的化學(xué)反應(yīng)時，其化學(xué)能幾乎可以全燃料進(jìn)行可逆的化學(xué)反應(yīng)時，其化學(xué)能幾乎可以全部轉(zhuǎn)化成電能，作出有用功。這種可以轉(zhuǎn)化為最大有用部轉(zhuǎn)化成電能，作出有用功。這種可以轉(zhuǎn)化為最大有用功的化學(xué)能叫作化學(xué)功的化學(xué)能叫作化學(xué)火用火用。數(shù)值上等于燃料的發(fā)熱量。數(shù)值上等于燃料的發(fā)熱量。 本例中產(chǎn)生本例中產(chǎn)生1kg蒸汽燃料提供的化學(xué)蒸汽燃料提供的化學(xué)火用火用xch3641.83/ekJ kg火用火用分析的依據(jù)是分析的依據(jù)是火用火用平衡方程式，穩(wěn)

12、定流動熱力系平衡方程式，穩(wěn)定流動熱力系inout=()()qiexexexw火用火用效率效率ex有效輸出的有效輸出的火用火用輸入的輸入的火用火用對于動力機(jī)：對于動力機(jī)：exinoutwexex泵與風(fēng)機(jī)：泵與風(fēng)機(jī)：outinexexexw火用火用效率效率換熱設(shè)備：換熱設(shè)備：ex冷流體得到的冷流體得到的火用火用熱流體放出的熱流體放出的火用火用1、鍋爐、鍋爐ex4exchex14ch18.533641.83 1441.532208.83/BiexexexkJ kg火用火用損失損失火用火用損系數(shù)損系數(shù)ch2208.8360.65%3641.83BlBieex火用火用效率效率14ch1441.538.5

13、339.35%3641.83exBexexex鍋爐中鍋爐中火用火用損失的分析損失的分析鍋爐中煙氣的平均溫度鍋爐中煙氣的平均溫度max()gppyTsc TT maxmaxmaxmax()()()1700420915.51700lnln420ppyppygppypyc TTc TTTc dTsTTTKTT鍋爐中鍋爐中火用火用損失的分析損失的分析（1）通過燃燒通過燃燒由由化學(xué)能變?yōu)闊崮艿幕瘜W(xué)能變?yōu)闊崮艿幕鹩没鹩脫p損0g1T12883641.83 12496.18/915.5gexqTkJ kg鍋爐中煙氣具有的鍋爐中煙氣具有的火用火用13641.832496.181145.65/Bchgiexexk

14、J kg鍋爐中鍋爐中火用火用損失的分析損失的分析（2）q1中中10%散于環(huán)境中所產(chǎn)生的散于環(huán)境中所產(chǎn)生的火用火用損損22496.182246.56249.62/BgqiexexkJ kg煙氣傳給工質(zhì)的熱量所具有的煙氣傳給工質(zhì)的熱量所具有的火用火用g2496.18 0.9=2246.56/qBexexkJ kg（3）q1中中90%與水蒸汽之間溫差傳熱所產(chǎn)生的與水蒸汽之間溫差傳熱所產(chǎn)生的火用火用損損341+ex8.532246.56 1441.53813.56/BqiexexkJ kg鍋爐總火用損失鍋爐總火用損失1231145.65249.62813.562208.83/BBBiiiikJ kg同

15、前同前鍋爐中鍋爐中火用火用損失的分析損失的分析2、汽輪機(jī)、汽輪機(jī)ex1ex2actwTact1T21441.53 1165.1 126.79=149.64/TactactiexwexkJ kg火用火用損系數(shù)損系數(shù)火用火用效率效率ch149.644.1%3641.83TlTieexTactT12act1165.188.65%1441.53 126.79exwexex火用火用損失損失3、凝汽器的、凝汽器的火用火用損失損失火用火用損失損失火用火用損系數(shù)損系數(shù)23126.792=124.79/CDactiexexkJ kgch124.793.43%3641.83CDlCDieex4、總、總火用火用損失

16、損失2208.83 149.64 124.7902483.26/iBTcpiiiiiikJ kg ex2actex35、火用火用平衡平衡 chT3641.83+6.58 1165.1 2483.26=0.050pactiexwwi計算合理計算合理6、火用火用效率效率0ex1158.5231.82%3641.83chwex三、熵分析方法（求作功能力的損失）三、熵分析方法（求作功能力的損失）,f Qgssss出入,gf Qssss出入穩(wěn)定流動開口系的熵方程穩(wěn)定流動開口系的熵方程燃料的化學(xué)能（全部是可用能）燃料的化學(xué)能（全部是可用能）= 燃料的發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量作功能力損失作功能力損失0giT s（

17、化學(xué)能是高級能，與機(jī)械能相同不會引起系統(tǒng)熵的變化）（化學(xué)能是高級能，與機(jī)械能相同不會引起系統(tǒng)熵的變化）2、鍋爐中作功能力的損失、鍋爐中作功能力的損失s40.1q1s1鍋爐的熵產(chǎn)鍋爐的熵產(chǎn)11400.10.1 3641.836.88140.47622887.6697/gBqsssTkJ kg K鍋爐中作功能力的損失鍋爐中作功能力的損失 0288 7.66972208.87/BgBiT skJ kg煤的化學(xué)能煤的化學(xué)能鍋爐作功能力損失百分比鍋爐作功能力損失百分比 2208.8760.65%3641.83Bxchie鍋爐中作功能力損失的分布情況鍋爐中作功能力損失的分布情況（1）化學(xué)能通過燃燒變?yōu)闊崮?/p>

18、所產(chǎn)生的熵產(chǎn)化學(xué)能通過燃燒變?yōu)闊崮芩a(chǎn)生的熵產(chǎn)（化學(xué)能是高級能，與機(jī)械能相同不會引起系統(tǒng)熵的變化）（化學(xué)能是高級能，與機(jī)械能相同不會引起系統(tǒng)熵的變化）燃燒燃燒煤的化學(xué)能煤的化學(xué)能熱能熱能113641.833.9779/915.5gBgqsTkJ kg K作功能力的損失作功能力的損失101288 3.97791145.65/BgBiT skJ kg鍋爐中作功能力損失的分布情況鍋爐中作功能力損失的分布情況（2）q1中中10%散于環(huán)境中所產(chǎn)生的熵產(chǎn)散于環(huán)境中所產(chǎn)生的熵產(chǎn)210110.1110.1 3641.830.866727/288915.5gBgsqTTkJ kg K作功能力的損失作功能力的損失

19、202288 0.866727249.62/BgBiT skJ kg鍋爐中作功能力損失的分布情況鍋爐中作功能力損失的分布情況（3）q1中中90%與水蒸汽之間溫差傳熱所產(chǎn)生的熵產(chǎn)與水蒸汽之間溫差傳熱所產(chǎn)生的熵產(chǎn)1314140.90.9 3641.836.88140.47622.825/915.5gBfgqssssssTkJ kg K作功能力的損失作功能力的損失303288 2.825813.6/BgBiT skJ kg鍋爐總作功能力的損失鍋爐總作功能力的損失1231145.65249.62813.62208.87/BBBiiiikJ kg同前同前2、汽輪機(jī)作功能力的損失、汽輪機(jī)作功能力的損失217.401 6.88140.5196/gTa