《分布式能量系統(tǒng)》課程考核

《分布式能量系統(tǒng)》課程考核姓名:專業(yè)學號成績時間一、作業(yè)題目設(shè)計以燃氣輪機發(fā)電機組為主機的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)并進行相應(yīng)的熱力計算。(一)、已知條件：燃料——天然氣(熱值50000kJ/kg)發(fā)電設(shè)——燃氣輪機發(fā)電機組空調(diào)冷(熱)生產(chǎn)設(shè)備一煙氣型溴化鋰冷水機組(遠大產(chǎn))生活熱水生產(chǎn)設(shè)備一管殼式換熱器生活熱水輸出/回水溫度一一55°C/I0r排煙溫度一一(80C――100°C)環(huán)境溫度288K時，標定工況燃氣輪機發(fā)電機組有關(guān)性能參數(shù)電功率kW效率%壓比初溫排煙溫度r煙氣流量Kg/s981036?215128857530環(huán)境溫度288K時，變負荷工況燃氣輪機發(fā)電機組有關(guān)性能參數(shù)項目性能參數(shù)相對值100%工況67%工況44%工況19%工況相對功率1.0000.6710.4410.19工質(zhì)相對流量1.0001.0031.0041.007相對壓比1.0000.9510.9210.889相對初溫(絕對溫度)1.0000.8870.7950.700相對效率1.0000.8390.6650.333(二)、要求：根據(jù)主機設(shè)計冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)原理圖；通過熱力計算，選擇主要配套設(shè)備(制冷機，換熱器)；

主機在100%、67%和44%負荷工況運行時，計算系統(tǒng)的輸出電功率、空調(diào)冷量/熱量、生活水熱量以及夏季和冬季系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率(分供系統(tǒng)：供電效率0?36,電制冷系數(shù)5,供熱效率0.90。煙氣和水的比熱取平均溫度時的比熱值。)。煙氣型溴化鋰機組的變工況特性可用下列公式描述:機組制冷量和制熱量Q=Q=a(t)+a(F)m+a(F)m2

ch0g11g1g2g1gQ=QxQokWQ0kWQ0kWhQ=Qx

hh上式中：a(T)=—0.0558+0.028FTOC\o"1-5"\h\z0g1g1a(F)=—0.4724+1.778廠igigia(t)=—0.5555+0.2777廠2gigit—溴化鋰機組入口煙氣相對溫度g1m—溴化鋰機組煙氣相對流量g機組出口煙氣溫度T=b(T)+b(T)m+b(F)m2g20gi1gig2gigt=tx10g2g2g2b(t)=0.5480—0.0515廠TOC\o"1-5"\h\z0gigib(t)=—0.3548+0.8930亍1gigib(t)=0.1205—0.1555廠2gigi

二、作業(yè)完成情況（一）系統(tǒng)原理圖根據(jù)燃氣輪機發(fā)電機組，經(jīng)初步設(shè)計畫出系統(tǒng)原理圖如下:（二）配套設(shè)備的選擇1、制冷機的選擇（1）、冷水機組的選型根據(jù)主機煙氣額定參數(shù)，查遠大空調(diào)產(chǎn)品手冊，選用遠大空調(diào)煙氣機BE煙氣500°C-800，機組數(shù)量2臺，其主要參數(shù)如表二。表二制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C9304613761381500160(2)、冷水機纟EL輸出參數(shù)修正-575t=500=1.15，m二網(wǎng)二0.8796a(t)二-0.0558+0.028F二-0.0558+0.028x1.15二—0.02360a(t)=—0.4724+1.778t=—0.4724+1.778x1.15=1.57231a(t)=—0.5555+0.2777t=—0.5555+0.2777x1.15=—0.23612Q二Q二a(t)+a(t)m+a(t)m2二1.1767he012冷水機組排煙溫度：b(t)二0.5480—0.0515t二0.5480—0.0515x1.15二0.48880b(t)=—0.3548+0.8930t=—0.3548+0.8930x1.15=0.67221b(t)=0.1205—0.1555t=0.1205—0.1555x1.15=—0.05832t=b(t)+b(t)m+b(t)m2=1.035g2012t=t?10=1.035x160=165.6°cg2g2g2所以就有冷水機組修正后制冷量：Q=Q?Q0=1.1767x9304=10948kWccc制熱量：Q=Q?Q0=1.1767x6137=7221kWhhh即有冷水機組修正后參數(shù)結(jié)果如表三：表三:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度c煙氣出口溫度c10948722154000575165.62、換熱器的選擇（1）換熱器的選型選擇兩臺換熱器串聯(lián)。1）煙氣的物性參數(shù)：假設(shè)煙氣出口溫度為85C,煙氣平均溫度：t=165.6+85=125.3C=398.3K12查表得：運動粘性系數(shù)v=2.607x10-5m2/s；i導熱系數(shù)九=3.53x10-2W/（m?K）；c=1.01kJ/（kg?K）ipi普朗特數(shù)Pr=0.6855i2）水的物性參數(shù)水的平均溫度：t=55+10=32.5C22查表得：運動粘性系數(shù)v=7.685x10-7m2/s；0導熱系數(shù)九=0.622W/(m?K)；c=4.174kJ/(kg?K)0p0普朗特數(shù)Pr=5.14；03）水的流量及熱量p=994.825kg/m30meAt15x1.01x80.6,中,m=—_l==6.5kg/s0eAt4.174x45p02Q=meAt=15x1.01x80.6=1221.09kWgPi1平均溫壓.At—At110.6—75dAt=maxmi^==91.65CmAt110.6lnmaxlnAt75min5）根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)K二60W/（m2?K）6）傳熱面積人Q1221.09x1000A===222.06m2KAt60x91.65m7）根據(jù)初步計算，選擇公稱直徑1200mm的立式虹吸式重熱器，兩臺。管材：20#碳素鋼管徑/壁厚：038x管材：20#碳素鋼管徑/壁厚：038x3正三角排布管數(shù)：711管間中心距：48mm管程流通面積：0.5715m2折流板間距:l=600mmb8）煙氣平均流速和Re煙氣平均體積流量V=^2工=158）煙氣平均流速和Re煙氣平均體積流量V=^2工=155287x398.3

gp1.01x105=16.98m3/sV1698

煙氣平均速度u=—^==29.71m/sF0.5715i雷諾數(shù)Re=毗=0.032x29.71=36467.97iv2.607x10-5i9)管內(nèi)煙氣平均對流換熱系數(shù)九a=0.023Re0.8Pr0.4idiii353x10—2=0.023xx36467.970$x0.68550.4=97.34W/(m2?°C)0.03210）管外平均對流換熱系數(shù)碳素鋼的傳熱系數(shù)九=43.2W/（m?C）w當量直徑des1.1當量直徑des1.1P2,——d

d00罟2-38=2&7mmd38A=ID(1--0)=0.6x1.4x(1-—)=d38A=ID(1--0)=0.6x1.4x(1-—)=0.175m2

P48t流速:6.5m0==0.0373m/sPA994.825x0.1750Re=0dues0y00.0287X0.0373=1392997.685x10-7.九a=0.36—(Re)011)des傳熱系數(shù)0.55Pr13=0.360X———X1392.990.55X5.1413=721.720.02871=

ka011d+亠+rad0ii138383x10-3x38d+廠一^+

idi0-九dwm+x+1.76x10-4+8.8x10-4x+721.7297.34323243.2x32=0.0149(m2?C)/Wk二67.1W/(m2?°C)12）傳熱面積乂Q1221.09x1000A===198.56m2kAt67.1x91.65m13）換熱器的型號查《換熱器設(shè)計手冊》，可知換熱器應(yīng)選擇型號為:BEM1400-1.0-204-3/38-1,兩臺串聯(lián)。（2）換熱器的校核1）假設(shè)換熱器出口煙溫為85Ct''=t'0mcAt(1)t''=t'0gpg__=10+=55Cmc6.5x4.1740p0At(iAt(i)mAt-Atmaxmin]AtlnmaxAtmin=110.6-75=9165°c=TT0歹=91.65CIn75二1237.8kW=二1237.8kW=Q(1)+Q⑴=kAAt(1)=67.1x204x91.65=1254.54kWm=mcAt=15x1.01x80.6=1221.09kWgpg

Q（2）12378t⑵二165.6-p二165.5二83.9°Cgcm1.01x15pgg2）第二次再以上面的排煙溫度再進行計算+嘰沖-10+15xL。1x81?7-55.6C6.5x4.174At（iAt（i）mAt-AtmaxminlAtinmaxAtmin110一739-1109-9076C-110-90.76Cin73.9Q⑴—kAAt（1）—67.1x204x90.76—1242.36kWm—mcAt—15x1.01x81.7—1237.76kW二1240.06kW-Q二1240.06kW-Q（1）+Q（2）124006t⑵二165.6-p二165.5-二83.6Cgcm1.01x15pgg3）第三次再以上面的排煙溫度再進行計算At⑴mmcAtAt⑴mmcAt（i）gpggmc0p0At-AtmaxminlAtinmaxAtmin二10弋;;;:2二55就—109.8一73.6—90.5CI109.8in73.6Q⑴-kAAt（1）-67.1x204x90.5-1238.8kWm—mcAt—15x1.01x81.7—1242.3kW二1240.55kW-Q二1240.55kW-Q（1）+Q（2）124055t⑵二165.6-p二165.5-二83.7Cgcm1.01x15pgg通過迭代，煙氣出口溫度基本穩(wěn)定在83.7C，所以校核出口煙溫完成，出口煙溫為83.7C。4）換熱器輸出參數(shù)如表四表四：傳熱量kW生活水流量Kg/h生活水出口溫度C煙氣出口溫度C1240.552340055.883.744443、主機在不同負荷工況運行(1)100%負荷工況時輸出電功率Q=9180kW，空調(diào)制冷量Q=21896kW，空調(diào)制熱量12Q二14442kW，生活熱水量3、主機在不同負荷工況運行(1)100%負荷工況時輸出電功率Q=9180kW，空調(diào)制冷量Q=21896kW，空調(diào)制熱量12Q二14442kW，生活熱水量Q=2481.1kW1)一次能源節(jié)約率9810二二27099.45kW.362廠218962481.19180“審E二++二40421.2kWsg5x0.360.90.36Ecchp夏季:R=1-皂塑=32.96%

Esg冬季:Esg14442248119180二+8+9180二36280.1kW5x0.360.90.36R=1-型=25.30%Esg2)能源綜合利用率夏季：v二9810+2481」+21896二126.57%27009.45冬季：v二9810+2481」+14442二98.98%27009.452)67%負荷工況時1)在100%工況時求出相對內(nèi)效率P=15P=15x0.1=1.5MPa21有T=(1288+273.15)x(°.1)肓=720.14K4s1.51288-575相對內(nèi)效率“1288:273.15「720.14二酬78%2)在67%工況時燃氣輪機排煙溫度t=15x0.951x0.1=1.4256MPa=(1288x0.887+273,15)x(0.1)肯=662.56K1.4256ssg燃氣輪機排煙溫度為:t=燃氣輪機排煙溫度為:t=504.02=1.008,m500t=504.02°C=777.17K4108000X1-003=0.882461381x2a(t)=—0.0558+0.028t0a(t)=—0.0558+0.028t0a(t)=—0.4724+1.778t=—0.4724+1.778x1.008=1.31801a(t)=—0.5555+0.2777t=—0.5555+0.2777x1.008=—0.27562Q=Q=a(t)+a(t)m+a(t)m2=0.9208he012冷水機組排煙溫度：b(t)=0.5480—0.0515t=0.5480—0.0515x1.008=0.49610b(t)=—0.3548+0.8930t=—0.3548+0.8930x1.008=0.54521b(t)=0.1205—0.1555t=0.1205—0.1555x1.008=—0.03622t=b(t)+b(t)m+b(t)m2=0.9490g2012t=t?10=0.9490x160=151.8CCg2g2g2所以就有冷水機組修正后制冷量：Q=Q?Q0=0.9208x9304=8567.1kWeee制熱量：Q=Q?Q0=0.9208x6137=5651.0kWhhh即有冷水機組修正后參數(shù)結(jié)果如表五：表五:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C8567.15651.054162504.02151.8輸出電功率Q=6582.51kW，空調(diào)制冷量Q=17134.2kW，空調(diào)制熱量12Q=11302.0kW，生活熱水量Q=2033.9kW343)—次能源節(jié)約率Eeehp=6582.51=20362.52kW夏季：E=+夏季：E=+2033.9+6582.51=35832.7kWsg5x0.36x0.8390.9x0.8390.36x0.83917134.2R=1-Eeehp=43.31%E

R=1-EcchP=36.31%Esg4)能源綜合利用率夏季：6582.51+2033.9+17134.2人“v——126.46%20362.52冬季：6582.51+2033.9+11302心?v——97.82%20362.52(3)44%負荷工況時同67%工況可求得t=443.6°C4表六:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C6549.14878