工程热力学课程设计

1、工程热力学课程设计报告内容1、设计任务书；、设计任务书；2、系统图（标有各点参数）；、系统图（标有各点参数）；3、参数表；、参数表；4、确定各级加热器蒸汽量时的局部图（表、确定各级加热器蒸汽量时的局部图（表明各点的明各点的h和和qm）；）； 5、热平衡方法分析：、热平衡方法分析：l 计算给定工况下生产蒸汽（计算给定工况下生产蒸汽（t/h）所需燃料燃烧提）所需燃料燃烧提供的热量；供的热量；l 计算各级加热器的抽气量；计算各级加热器的抽气量；l 计算各设备的热损失、热损系数；计算各设备的热损失、热损系数； 锅炉、新蒸汽管道、冷凝器、发电机等锅炉、新蒸汽管道、冷凝器、发电机等l主要设备的热效率；主要

2、设备的热效率； 汽轮机的相对热效率、给水泵热效率汽轮机的相对热效率、给水泵热效率l 计算循环总热效率、给出热平衡式并分析计算结计算循环总热效率、给出热平衡式并分析计算结果；果；l 画出热流图。画出热流图。6、火用方法分析：、火用方法分析：l燃料的化学燃料的化学火用火用=燃料的低位发热量；燃料的低位发热量；l计算各设备的计算各设备的火用火用损失、损失、火用火用损系数损系数锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道、各加热锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道、各加热器、给水泵、工业供气、发电机等器、给水泵、工业供气、发电机等l主要设备的主要设备的火用火用效率；效率； 锅炉、汽轮机、管道、

3、给水泵、各加热器、发电机锅炉、汽轮机、管道、给水泵、各加热器、发电机计算循环总计算循环总火用火用效率、给出效率、给出火用火用平衡式并分析计算平衡式并分析计算结果；结果；l画出画出火用火用流图。流图。7、熵方法分析：、熵方法分析：l计算各设备的熵产；计算各设备的熵产；锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道、各加热锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道、各加热器、给水泵、工业供气、发电机器、给水泵、工业供气、发电机l计算各设备的计算各设备的作功能力的损失作功能力的损失及损失系数；及损失系数；锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道、各加热锅炉、新蒸汽管道、汽轮机、冷凝器、各抽汽管道

4、、各加热器、给水泵、工业供气、发电机器、给水泵、工业供气、发电机l分析计算结果。分析计算结果。8、三种计算方法的综合分析。、三种计算方法的综合分析。注意事项：注意事项：l各加热器中的加热蒸汽量，由热平衡式确定。计算时各加热器中的加热蒸汽量，由热平衡式确定。计算时由高向低依次计算。由高向低依次计算。 抽汽式机组：抽汽式机组： 除氧器出口水为给定温度下的饱和水（除氧器出口水为给定温度下的饱和水（104.37)。低压加热。低压加热器加热蒸汽的参数由给定的压力和焓确定。器加热蒸汽的参数由给定的压力和焓确定。 背压式背压式机组：机组： 除氧器出口水为给定压力下的饱和水（除氧器出口水为给定压力下的饱和水（

5、0.5766MPa)。l加热器中的疏水均为该加热器蒸汽压力下的饱和水。加热器中的疏水均为该加热器蒸汽压力下的饱和水。注意事项：注意事项：l抽汽机组低加抽汽量计算方法：抽汽机组低加抽汽量计算方法： 有些工况凝结水泵后的参数给的不合理。计算低加有些工况凝结水泵后的参数给的不合理。计算低加抽汽量时，系统选择如下：抽汽量时，系统选择如下：三段三段一段一段二段二段锅炉给水锅炉给水补给水补给水工业用汽工业用汽GJ1新蒸汽新蒸汽GJ2凝结水泵凝结水泵给水泵给水泵DJchuC1324978651011四段四段注意事项：注意事项：l锅炉出口过热蒸汽的压力取给水泵出口的压力。利用锅炉出口过热蒸汽的压力取给水泵出口

6、的压力。利用主蒸汽管道的热效率确定锅炉出口的焓：主蒸汽管道的热效率确定锅炉出口的焓：l各工况给出了实际运行参数，由此可计算出汽轮机的各工况给出了实际运行参数，由此可计算出汽轮机的实际作功量。另外，根据给定的参数可确定出理论功实际作功量。另外，根据给定的参数可确定出理论功率，汽轮机的相对内效率为：率，汽轮机的相对内效率为：oi实际作功量实际作功量理论作功量理论作功量管道h汽机进口- h给水h锅炉出口- h给水注意事项：注意事项：l发电机输出功率给定。发电机输出功率给定。 汽轮机的实际作功率与发电机输出功率间的差值是汽轮机的实际作功率与发电机输出功率间的差值是由于机械摩擦和发电机损失所造成的。由于

7、机械摩擦和发电机损失所造成的。l给水泵效率的计算方法：给水泵效率的计算方法：l减压阀后的参数和工业抽汽参数的确定是由减压阀后的参数和工业抽汽参数的确定是由p、h。p理论出口焓理论出口焓-进口焓进口焓实际出口焓实际出口焓-进口焓进口焓 锅炉出口蒸汽参数和锅炉出口蒸汽参数和p1=6MPa 、t1=500C。气轮。气轮机排汽压力机排汽压力p2=5kPa，环境温度，环境温度T0=288K、环境压力、环境压力p0=0.1MPa。锅炉内烟气最高温度。锅炉内烟气最高温度Tmax=1700K、排烟、排烟温度为温度为480K。锅炉效率为。锅炉效率为90%。忽略管道损失、汽轮。忽略管道损失、汽轮机的机械损失和发电

8、机损失。机的机械损失和发电机损失。举例举例 要求对该系统采用要求对该系统采用热平衡法、热平衡法、火用火用方法和熵方法和熵方法进行分析。并求汽方法进行分析。并求汽轮机相对内效率。轮机相对内效率。 sT6215342act)(000ssThhex状态点状态点温度温度压力压力MPa焓焓kJ/kg熵熵kJ/kg.K火用火用kJ/kg1500634226.88141441.53232.90.00520986.8814117.532act32.90.0052256.97.401126.79332.90.005137.770.47622.04336144.350.47628.53参参 数数 表表一、热平衡分

9、析计算一、热平衡分析计算1、每产生、每产生1kg蒸汽需燃料燃烧提供的热量为：蒸汽需燃料燃烧提供的热量为：1413422 144.353641.83/0.9BhhqkJ kg2、锅炉、锅炉1413641.83 144.353422364.18/lBqqhhkJ kg锅炉的热损失占燃烧提供的热量的百分比为：锅炉的热损失占燃烧提供的热量的百分比为：h4q1h11364.1810%3641.83lBqq热损失为：热损失为：3、汽轮机、汽轮机实际作功量实际作功量1234222256.91165.1/TactactwhhkJ kg12342220981324/TwhhkJ kg理论作功量理论作功量汽轮机相

10、对内效率汽轮机相对内效率01165.188%1324TactiTww4、冷凝器、冷凝器2232256.9 137.772119.13/actqhhkJ kg凝汽器的热损失占燃烧提供的热量的百分比为：凝汽器的热损失占燃烧提供的热量的百分比为：212119.1358.19%3641.83qq5、给水泵消耗的功量、给水泵消耗的功量43144.35 137.776.58/pwhhkJ kgh2acth3q2凝汽器放出的热量：凝汽器放出的热量：6、循环净功量、循环净功量01165.1 6.581158.52/TactpwwwkJ kg7、循环总效率、循环总效率011158.5231.82%3641.83

11、twq8、热平衡检验、热平衡检验120()3641.83(364.12119.13 1158.52)0lBqqqw计算合理计算合理二、二、火用火用分析方法分析方法 燃料进行可逆的化学反应时，其化学能几乎可以全燃料进行可逆的化学反应时，其化学能几乎可以全部转化成电能，作出有用功。这种可以转化为最大有用部转化成电能，作出有用功。这种可以转化为最大有用功的化学能叫作化学功的化学能叫作化学火用火用。数值上等于燃料的发热量。数值上等于燃料的发热量。 本例中产生本例中产生1kg蒸汽燃料提供的化学蒸汽燃料提供的化学火用火用xch3641.83/ekJ kg火用火用分析的依据是分析的依据是火用火用平衡方程式，

12、稳定流动热力系平衡方程式，稳定流动热力系inout=()()qiexexexw火用火用效率效率ex有效输出的有效输出的火用火用输入的输入的火用火用对于动力机：对于动力机：exinoutwexex泵与风机：泵与风机：outinexexexw火用火用效率效率换热设备：换热设备：ex冷流体得到的冷流体得到的火用火用热流体放出的热流体放出的火用火用1、锅炉、锅炉ex4exchex14ch18.533641.83 1441.532208.83/BiexexexkJ kg火用火用损失损失火用火用损系数损系数ch2208.8360.65%3641.83BlBieex火用火用效率效率14ch1441.538.

13、5339.35%3641.83exBexexex锅炉中锅炉中火用火用损失的分析损失的分析锅炉中烟气的平均温度锅炉中烟气的平均温度max()gppyTsc TT maxmaxmaxmax()()()1700420915.51700lnln420ppyppygppypyc TTc TTTc dTsTTTKTT锅炉中锅炉中火用火用损失的分析损失的分析（1）通过燃烧通过燃烧由由化学能变为热能的化学能变为热能的火用火用损损0g1T12883641.83 12496.18/915.5gexqTkJ kg锅炉中烟气具有的锅炉中烟气具有的火用火用13641.832496.181145.65/Bchgiexex

14、kJ kg锅炉中锅炉中火用火用损失的分析损失的分析（2）q1中中10%散于环境中所产生的散于环境中所产生的火用火用损损22496.182246.56249.62/BgqiexexkJ kg烟气传给工质的热量所具有的烟气传给工质的热量所具有的火用火用g2496.18 0.9=2246.56/qBexexkJ kg（3）q1中中90%与水蒸汽之间温差传热所产生的与水蒸汽之间温差传热所产生的火用火用损损341+ex8.532246.56 1441.53813.56/BqiexexkJ kg锅炉总火用损失锅炉总火用损失1231145.65249.62813.562208.83/BBBiiiikJ kg

15、同前同前锅炉中锅炉中火用火用损失的分析损失的分析2、汽轮机、汽轮机ex1ex2actwTact1T21441.53 1165.1 126.79=149.64/TactactiexwexkJ kg火用火用损系数损系数火用火用效率效率ch149.644.1%3641.83TlTieexTactT12act1165.188.65%1441.53 126.79exwexex火用火用损失损失3、凝汽器的、凝汽器的火用火用损失损失火用火用损失损失火用火用损系数损系数23126.792=124.79/CDactiexexkJ kgch124.793.43%3641.83CDlCDieex4、总、总火用火用损

16、失损失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计算合理计算合理6、火用火用效率效率0ex1158.5231.82%3641.83chwex三、熵分析方法（求作功能力的损失）三、熵分析方法（求作功能力的损失）,f Qgssss出入,gf Qssss出入稳定流动开口系的熵方程稳定流动开口系的熵方程燃料的化学能（全部是可用能）燃料的化学能（全部是可用能）= 燃料的发热量燃料的发热量作功能力损失作功能力损失0giT s

17、（化学能是高级能，与机械能相同不会引起系统熵的变化）（化学能是高级能，与机械能相同不会引起系统熵的变化）2、锅炉中作功能力的损失、锅炉中作功能力的损失s40.1q1s1锅炉的熵产锅炉的熵产11400.10.1 3641.836.88140.47622887.6697/gBqsssTkJ kg K锅炉中作功能力的损失锅炉中作功能力的损失 0288 7.66972208.87/BgBiT skJ kg煤的化学能煤的化学能锅炉作功能力损失百分比锅炉作功能力损失百分比 2208.8760.65%3641.83Bxchie锅炉中作功能力损失的分布情况锅炉中作功能力损失的分布情况（1）化学能通过燃烧变为热

18、能所产生的熵产化学能通过燃烧变为热能所产生的熵产（化学能是高级能，与机械能相同不会引起系统熵的变化）（化学能是高级能，与机械能相同不会引起系统熵的变化）燃烧燃烧煤的化学能煤的化学能热能热能113641.833.9779/915.5gBgqsTkJ kg K作功能力的损失作功能力的损失101288 3.97791145.65/BgBiT skJ kg锅炉中作功能力损失的分布情况锅炉中作功能力损失的分布情况（2）q1中中10%散于环境中所产生的熵产散于环境中所产生的熵产210110.1110.1 3641.830.866727/288915.5gBgsqTTkJ kg K作功能力的损失作功能力的损

19、失202288 0.866727249.62/BgBiT skJ kg锅炉中作功能力损失的分布情况锅炉中作功能力损失的分布情况（3）q1中中90%与水蒸汽之间温差传热所产生的熵产与水蒸汽之间温差传热所产生的熵产1314140.90.9 3641.836.88140.47622.825/915.5gBfgqssssssTkJ kg K作功能力的损失作功能力的损失303288 2.825813.6/BgBiT skJ kg锅炉总作功能力的损失锅炉总作功能力的损失1231145.65249.62813.62208.87/BBBiiiikJ kg同前同前2、汽轮机作功能力的损失、汽轮机作功能力的损失217.401 6.88140.5196/gTa