第40卷第5期2006年5月
西安交通大学学报
JOURNAL OF XI′AN JIA OTONG UNIVERSITY
Vol.40№5
May2006
贫油预混燃烧室燃烧稳定性的数值研究
李祥晟,丰镇平
(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)
摘要:对工业燃气轮机所使用的典型贫油预混燃烧室内的不稳定燃烧特性进行了数值研究.应用非定常N?S方程,基于重整化群的RNG k?ε紊流模型及甲烷与空气的单步反应模型,数值模拟了某典型燃烧装置内2种条件下(空气入口速度分别为30和60m/s)的气流流动和压力振荡特性.在2种情况下分别可观察到稳定燃烧和不稳定燃烧,数值再现了由于当量比的扰动产生的不稳定振荡燃烧,所得结果同实验结果吻合很好.在模拟的2种情况下,燃烧可以是稳定的或非稳定的,取决于燃料喷注位置到火焰前沿的迟滞时间.通过改变燃料喷注位置,可使得振荡情况发生变化.所得结果为振荡燃烧的进一步分析和有效控制提供了研究基础.
关键词:预混燃烧室;不稳定燃烧;振荡燃烧
中图分类号:TK16文献标识码:A文章编号:0253?987X(2006)05?0502?04
N u m eri c al S tu d y on C o m bu s tio n In s ta bility in a Le a n Pr e m ix e d C o m b u s t or
Li X iangsheng,Feng Zhenping
(S chool of Energy and Pow er Engineering,Xi′an Jiaoton g University,X i′an710049,China)
Ab stra ct:Co mbustion instability in a lean premixed co mbustor ty pic ally used in industrial gas turbines was studied w ith co mputatio nal fluid dynamics te chnolo gy.Transient N-S eq uati ons were applied with the RNG k?εturbulence mo del and one-step reaction rate equation for m ethane and air to obtain the flow characters in the combustor.Co mbustion instability induced by disturb-ance of equivalence ratio c an be confirm ed.D etailed results such as frequencies and am plitudes of pressure an d velocity were a chieved in tw o c ases with an inlet air velocity of30m/s and60m/s respe ctively.The results agre e well with that of experimental measurem ents.B oth stable and un-stable combustio n c an be seen in these two cases,depending on the time lag asso ciated with the flow time from the fuel injection location to the flame front.It is sh ow n that the present method will be bene ficial to further rese arch on analysis and suppressi on of combusti on instabilities.
Ke yw ord s:lean prem ixed combustor;combustion instability;thermoaco ustics
为了降低排放,获得较高的燃烧效率,现代燃气轮机燃烧室越来越多地采用燃料-空气预混的燃烧方式.贫油预混燃烧系统的排放性能较传统的非预混系统好,然而前者与后者相比更易产生振荡燃烧现象.当振荡燃烧出现时,会伴随着放热量和压力的大幅振荡.该振荡会干扰燃烧室的燃烧过程,损坏燃烧室的构件,并使燃烧效率降低,因此燃烧系统的设计必须保证能够避免或控制振荡燃烧现象.
国外有大量文献对不稳定燃烧现象进行了研究,国内也有人对火箭发动机中的不稳定燃烧现象进行过研究[1,2],而对于工业燃气轮机燃烧室中的不稳定燃烧的研究较少.先前的研究表明,在不稳定燃烧的产生条件和机理方面,化学动力学不稳定性、涡的产生和卷曲、燃烧过程同涡之间的相互作用、火焰前沿的扰动、火焰的加速、熄火和点火等都可能触发不稳定燃烧.文献[3]曾对此方面进行了全面论
收稿日期:2005?10?18. 作者简介:李祥晟(1972～),男,讲师. 基金项目:国家高技术研究发展计划燃气轮机重大专项基金资助项目(2002AA503020);西安交通大学创新研究群体资助项目.
述.在工业燃气轮机燃烧室中,最重要的驱动机理是由于空气和燃料的扰动造成了当量比的变化,进而造成放热量的变化.文献[4?7]曾对这种不稳定自激励机理进行了研究.
在对振荡燃烧的数值模拟方面,文献[7]表明基于压力校正格式的一维计算流体力学(C FD )方法可精确地捕获低频振荡,并使用一维模型对不稳定燃烧进行了数值模拟.文献[8,9]采用雷诺平均的N ?S 方程对实验用燃烧室内的不稳定燃烧现象进行了模拟.
为了对不稳定燃烧机理进行研究,本文对典型的工业燃气轮机燃烧室所使用的预混轴对称燃烧装置进行了数值研究,所采用的几何条件和计算条件按照文献[10]所采用的某典型单喷嘴燃烧器实验装置选取,该装置的具体描述可见文献[10],图1
给出了装置的概图.
(
a )燃料装置
(b )喷嘴
图1 实验装置以及燃料喷嘴示意图
在实验条件下,不稳定燃烧和稳定燃烧均会发生.不稳定燃烧发生时,压力和速度的扰动值大约为平均值的5%左右,具体的实验结果可查阅文献[11].
本文应用CFD 技术,数值模拟了不同燃料与空气条件下的气流特性和放热特性.
1 基本方程及计算结果
1.1 基本方程
由于从旋流器出来的空气带有旋流特性,为了
说明旋流的影响以及提高紊流模型对于快速应变流动的精确性,对燃烧室内的湍流流动应用了基于重整化群的k
-ε紊流模型.由于辐射换热对本文的模拟结果影响很小,故本文中未考虑辐射换热.
本文的燃烧反应采用甲烷与空气的单步反应.燃烧模拟方法采用紊流燃烧关联矩模型,其计算量能够适应当前的计算条件,而且计算精度也能满足工业分析及研究的要求,在本文中应用的关联矩模型为M agnussen 提出的涡团耗散模型(ED M ),其基本思想是:当气流涡团因耗散而变小时,分子之间的碰撞机会增多,反应才容易进行并迅速完成,故化学反应速率在很大程度上受紊流的影响,且化学反应速率还取决于涡团中包含燃料、氧化剂和产物中浓度值最小的一个.该模型的表达式为
R fu =-ρε/k min [A m f u ,A m ox /S ,B m p r /(1+S )]
(1)
式中:A =4;B =0.5;S 为化学恰当比.1.2 定常计算
首先进行稳态计算,其计算结果作为非定常计算的初始条件.计算条件如下:压力为506.625kPa ,入口空气温度为533K ,当量比为0.77,空气入口速度为30和60m /s .计算区域从空气旋流器
部分开始,模拟的具体几何尺寸见图2.
图2 计算区域的几何尺寸
由于燃烧室结构复杂,而对于非稳定振荡燃烧的研究所需要求解的方程数目多,非稳态计算时需要的网格尺度和时间步长都较小,数值模拟难度很大,因此考虑进行二维计算.为充分考虑复杂燃烧室内的三维特性,在入口指定总压和旋流角度(45°)以考虑旋流的作用.对于出口,除了静压以外的所有变量均设置为零梯度,静压取定值.燃料通过4个环缝均匀地分布在预混通道中,燃料的注入位置到燃烧室入口平面的距离为0.044m .
对控制方程组进行求解,求解方程为u 、v 和w 的动量方程、连续方程、能量方程以及组分输运方程,求解过程中所有求解变量为空间二阶上风格式.
3
05 第5期 李祥晟,等:贫油预混燃烧室燃烧稳定性的数值研究
图3给出了2种计算条件下的定常等温线图.由等温线图可看出,除了火焰在较高的流速下略有
卷曲外,2种算例下温度分布的差异很小.
(a )u =30m /s 时的稳态结果 (b )u =60m /s 时的稳态结果
图3 两种情况下定常计算的等温线图
1.3 非定常计算
采用2种情况下定常计算的结果作为非定常计算的起始条件.非定常计算采用二阶全隐时间离散方案,时间步取4×10-6s .时间步的选取基于燃烧室内的声速,确保在燃烧室内的每一个时间步长上声波仅能够传播一个网格.在算例1中,非稳定扰动源来自于由稳态计算结果开始计算所产生的数值扰动,该扰动逐渐增长,最终发展为大振幅的与实验观测一致的振荡模式.为研究振荡现象,在非稳态的模拟过程中,对2个点上的气流参数进行监测并记录,2个点分别位于燃料喷注位置后(位置1)以及燃烧室中部(位置2).这些点上的参数随时间的变化如图4所示,所有的参数在经过一定的周期后都达到了定型振荡.值得注意的是在振荡过程中,旋流速度必须随振幅的增长而不断增加,其原因是由于随着振荡的发展,流入燃烧室中的质量流量增加,在轴向平均速度变化不大的情况下,旋流速度必须增大以适应流量的变化.
图5给出了定型振荡时燃烧室中部的压力随时间的振荡情况,并给出了文献[10]的实验结果.比较图5a 与图5b 可以看到,无论是压力振荡幅值还是频率,数值计算结果与实验结果吻合得很好.2种结果获得的振荡幅值均为6%～7%.
图6给出了一个振荡周期T 的火焰影像,所取的时刻点在图5a 中用数字序号标出.为清晰起见,图形仅显示了从预混段到燃烧室出口部分之间的区域,且为了强调对称性,将图形沿轴线对称显示.流动从图形的左侧开始,从左至右依次增加1/4个周期.由图6可清晰地看到涡的产生与发展过程.计算结
果表明,火焰在燃烧室中由于涡的作用而扭曲变
(a )位置1处的轴向速度 (b )位置1处的切向速度
(c
)位置1处的压力振幅
(d )位置2处的压力振幅
图4 不稳定时监测点参数随时间的振荡历程
(a )本文计算结果 (b )实验结果图5 定型振荡燃烧室中部的压力振荡历程形,向燃烧器下游传递,当涡燃烧时会产生较高的放热,使得燃烧室中的压力升高.
图7给出了实验及本文数值预测的燃烧室中部的压力振荡结果.在较高的流动速度下,燃烧是稳定进行的,与实验结果相同.这是因为在较高的流速下,由燃料喷注位置到火焰前沿的时滞同燃烧室的声学共振频率不同相,因此不会发生不稳定燃烧现象.
2 分析和讨论
由压力扰动引起了入口空气流动扰动,当假定燃料供应为阻塞的情况下,该空气流动的扰动会引起燃烧区域当量比的变化,进而引起放热量的变化,当二者的变化同相时,系统被激励.实际上,在数值计算的过程中,燃料的供给条件为入口给定质量,为阻塞工况.在实际的燃烧室工作过程中,由于燃料的喷射压力远高于燃烧室内的运行压力,燃料供应阻塞的假定显然是合理的.
405西 安 交 通 大 学 学 报 第40卷
(a )T /4 (b )T
/2
(c )3T /4 (d )T
图
6 振荡燃烧发生时一个周期的火焰影像
(a )实验结果 (b )本文计算结果
图7 无振荡发生时燃烧室中部的压力振荡历程
燃烧室内压力扰动与放热扰动之间的相位关系可以用一个时滞来衡量,该时滞可表示为燃料喷注点同火焰前沿之间的距离除以平均的轴向速度.当该时滞与燃烧室振荡频率的乘积为整数倍时,压力扰动与放热扰动同相,会产生不稳定燃烧.
实际上,在燃烧室的工作过程中,燃料喷嘴与火焰前沿之间的确切距离很难精确确定.在本文的计算中,2种算例下的稳态计算结果表明二者的温度分布基本类似,可假定燃料喷注点到火焰前沿的距离相同.在入口气流速度为30m /s 时所产生的时滞使得压力扰动与放热扰动之间的关系满足瑞利准则,而在入口气流速度为60m /s 时压力扰动与放热扰动不同相.据此,不难推断在适当地增加燃料喷注点到火焰前沿的距离时,气流速度为60m /s 的情况同样可以产生振荡.
为验证推断的可靠性,增加燃料喷注位置到燃烧室之间的距离后再进行计算.图8给出了燃料喷注位置变化后气流速度为60m /s 时的计算结果.由结果可以容易地看出,燃料喷注位置的变化
可使得原先稳定的流动变得不稳定.
(a )位置1处的轴向速度 (b )位置2处的压力振幅图8 u =60m /s 时振荡发生时的监测点参数的变化
由以上分析可知,可通过燃料喷嘴位置的选择及预混管内气流速度的调整,使得振荡燃烧得以减
弱和抑制.
3 结 论
通过计算表明,采用C FD 方法并给定合理的边界条件可正确地捕获到振荡燃烧现象.从燃料喷注位置到火焰前沿的流动距离非均匀,可燃混合物从燃料喷注位置到火焰前沿的流动时滞是振荡燃烧产生的原因.通过调整燃料喷注位置或气流的流动速度,从而改变燃料喷嘴到火焰前沿的时滞,可使振荡
得到抑制.参考文献:
[1] 庄逢辰,赵文涛,刘卫东,等,液体火箭发动机燃烧稳定
性CF D 分析[J ].
燃烧科学与技术,2001,7(1):16?20.[2] 黄玉辉,王振国.火箭发动机高频燃烧不稳定非线性
分析[J ].推进技术,2000,21(5):9?11.
[3] Y ang V ,
An derso n W E .液体火箭发动机燃烧不稳定性[M ].张宝炯,
等译,北京.科学出版社,2001.[4] Lieuwen T ,Z inn B T ,Jo hnso n C .A m echanis m of
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2001,123(1):182?189.[5] Richards G A ,Janus M C .Chara cteriz ation of oscilla -ti ons d uring premix gas turbine c om bustion [J ].A SME Journal of En gine erin g for G as Turbines an d Power ,1998,120(2):294?302.
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河北工业大学 硕士学位论文 预混燃烧过程热声不稳定性研究 姓名：谷岩 申请学位级别：硕士 专业：热能工程 指导教师：刘联胜 20081201
河北工业大学硕士学位论文 预混燃烧过程热声不稳定性研究 摘 要 贫燃预混燃烧、空气分级燃烧等低NOx的燃烧技术可以有效的减少燃烧过程中的NOx 排放，但因其燃烧过程都是在偏离化学恰当比情况下进行，将导致火焰热声不稳定。本文针对预混燃烧过程中火焰的热声稳定性进行了实验研究。 本文首先测定了液化石油气预混燃烧的贫燃熄火极限和贫氧熄火极限，并利用高速摄像仪对火焰结构进行测量、分析，发现随着当量比的增大涡脱落的频率逐渐减小。 其次，利用fluent软件对预混室内相同当量比、不同进气方式下的冷态流场进行了数值模拟，发现进气方式在一定程度上可以抑制预混室内的压力脉动。 然后，本文使用噪声测试仪对预混室和燃烧室内的冷态、热态流场进行了声频分析，发现在贫氧和贫燃的情况下都有可能发生热声不稳定现象，在贫氧的情况下，随着当量比的升高，压力振荡逐渐转入低频振荡，而振幅有显著增强；在贫燃的情况下，随着当量比的降低，压力振荡趋于强烈，而振幅也有显著增大。通过调制预混室内的流场结构，可以控制火焰内部及火焰表面的涡团脱落过程，是拓宽熄火极限、抑制热声耦合振荡的有效途径。 本文的研究结果为预混燃烧过程热声耦合振荡控制策略的制定提供了实验基础数据。关键词：预混燃烧，火焰，热声不稳定，声频，流场
INVESTIGATIONS ON THE THERMO-ACOUSTIC INSTABILITY OF PREMIXED FLAME Abstract Low NOx combustion techniques such as lean premixed and air staged combustion can decrease the emission of NOx. Unfortunately, because the operating conditions deviates the chemical equivalent ratio, combustion instabilities appear. In this thesis, characteristics of thermo-acoustic instability of premixed flame were investigated experimentally. Firstly, the flame extinct limits of liquefied petroleum gas were measured. And then, the flame structures were analyzed using high speed camera. The photographs of flame reveal that the frequency of eddies shedding from the surface of flame decreases gradually with the increasing of equivalent ratio gets. Secondly, flow field was simulated using FLUENT at the conditions of same equivalent ratio and different air injecting flow-rate. The results show that pressure fluctuation in premixed chamber could be restrained through changing air injecting. Finally, the sound field of premixed chamber and combustion chamber were analyzed using Noise and Vibration Analyzer. The instability combustion appear both in lean oxygen and lean combustion. At the conditions of lean oxygen, with the augment of equivalent ratio, the frequency of pressure oscillations is lower gradually, and the amplitude significantly enhance. At the condition of lean combustion, with the decreasing of equivalent ratio, pressure oscillation will aggrandize, and the amplitude significantly enhanced. The process of eddy both inside and on the surface of the flame could be controlled by adjusting the flow field in premixed chamber, and which is regarded as an efficient path for extending the flame extinct limit and restraining thermal-acoustic combustion instability The results of this thesis are regarded as an experimental basis for the strategy of controlling thermal-acoustic combustion instability in premixed combustion. Keyword: Premixed combustion, Flame, Thermal-acoustic combustion instability, Acoustical frequency, Flow filed
非预混旋流燃烧热声不稳定性的机理及控制研究随着中国石油、天然气资源的开发,近年来我国能源结构中燃油燃气的比重也逐渐增加,但是基于"多煤、少气、贫油"的能源格局,和世界范围内的日益严苛的污染物排放标准,燃气蒸汽联合循环和整体煤气化联合循环应用和增长空间非常巨大。燃气轮机是联合循环包括煤气化联合循环的最关键技术,但是燃机贫燃预混技术容易诱发燃烧热声振动现象,燃烧热声振动不只存在于预混燃烧的燃机发电中,应用非预混燃烧的油气燃烧锅炉也有诱发燃烧不稳定性的可能。 目前国内外基于预混燃烧的热声不稳定的理论和控制技术研究较多,但是对非预混燃烧的研究相对较少,尤其是涉及到旋流器等多稳燃装置的锅炉中的非预混旋流燃烧。基于此着眼于非预混旋流燃烧热声不稳定特性的机理和控制方法研究是十分有必要的。 本文首先开展了不同横向射流介质,燃料配比以及烟气再循环条件燃烧热声不稳定的特性研究,利用压力脉动分析,火焰传递函数分布以及火焰和阴影图像分析了燃烧振动特性。横向射流介质为N2时横向射流比和当量比对燃烧的压力和热释放脉动影响依赖于合适的工况才能促进或阻碍两者之间的耦合关系。 横向射流介质为CO2时不同当量比下随着横向射流比增加火焰的热释放脉动趋势基本一致,拟合的火焰热释放脉动变化趋势线逐渐走向平稳并达到非线性饱和,当量比越大火焰热释放脉动饱和以及火焰传递函数响应对应的临界横向射流比均越大,涡脱落频率接近声学激励频率并和热释放率耦合也存在一个临界横向射流比。而横向射流介质为CH4时,随着横向射流比的增加,低当量比下压力脉动幅值存在一个降幅最大的波谷。 不同横向射流介质均存在能够降低燃烧热声振动幅值的最佳工况点。甲烷和
柴油机燃烧不稳定性及其控制策略 摘要 燃烧不稳定和白烟排放是柴油机冷起动过程中存在的严重问题,在这项研究中,一种基于自动点火过程分析的模型被应用于预测失火现象。对于在不同环境温度下，喷射正时在冷起动瞬态过程中对燃烧不稳定性的影响也做了研究。在理论和实践的基础上，将展示可能出现失火的区域图生成出来。实验工作用一种直瓫重型柴油机在一个冷室中展开，冷室的温度控制在－10到21℃，接着做连续循环的数据分析，并将结果绘制在上述已生成的图上，实验结果与模型的预测吻合得很好。基于这些分析，一种新的减少冷起动过程中燃烧不稳定性和白烟排放的策略能够得到发展应用。 说明 柴油机冷起动受到许多设计和运转参数的影响，这些参数影响压缩冲程终了的燃气温度和压力，它们包括：环境温度，曲轴转速，喷射参数和燃料特性特别是十六烷值和挥发性。许多研究工作在柴油机冷起动过程上展开并聚焦在冷起动过程的时间长短上，但在发动机发火后工作性能方面的工作做的很少，在韦恩州立大学汽车研究中心开展的研究工作揭示：在重新着火并达到稳定怠速以前，可能出现一次，两次或更多次失火现象。这种运转状态被称为燃烧不稳定性。燃烧不稳定导致发电机游车，工作粗暴和达到稳定怠速经历的时间长，甚至更严重的情况可能导致发电机无法起动。在失火循环中积累下来的部分燃料在接下来的发火循环中被释放并形成白烟。 在冷起动过程中，柴油机燃烧不稳定性经证实是重复性的而不是随机的，也并不是针 试结果。 在这项研究中，实验和分析研究致力于开发一种新的冷起动策略来缩减或控制燃烧不稳定性和白烟排放。 柴油机自燃与着火延迟公式描述 常用着火延迟期表述的全程自然反应速率在柴油机燃烧中起着举足轻重的作用，长的着火延迟期持续到膨胀冲程末期，空气温度和压力的下降使反应减缓并可能导致完全失火，着火延迟期对气体温度和压力的依赖关系常可表述为： 其中：
燃烧复习题 （1）为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？ （2）试写出两个以上国际知名燃烧学者的名字。 （3）煤油和氢气的理论空气量各为多少？ （4）某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量。 （5）一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？ （6）何为油/气比？何为当量比？何为余气系数？相互之间关系如何？若以RP-3燃料为例，当燃料与空气按化学恰当混合时，各自的值是多少？ （7）影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些？ （8）不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高还是低？二者相差大约多少？（9）定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？ （10）一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为多少？ （11）用空气作助燃剂和用纯氧作助燃剂的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？ （12）理论上，当量比时，燃料的绝热火焰温度Tf达到最大值。而实际上Tf 最大值出现在当量比时。 （13）热力学第二定律对分析燃烧反应有何帮助？ （14）燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题？ （15）影响燃烧反应速度的因素有哪些？ （16）判断燃烧反应是否达到化学平衡的判据是什么？ （17）何谓燃烧反应机理？如何用反应机理来预估燃烧反应级数？ （18）用实验方法测定燃烧反应级数对分析燃烧反应机理有何帮助？ +=+，其反应速率常数为k，根据质量作用定（19）某基元反应方程式为aA bB cC dD 律，其反应速度方程可写成W= ，该反应的级数为。（20）一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为。 （21）既然目前认为，氢氧燃烧为链反应，为何氢氧系统在不同压力和温度下具有不同的爆炸特性？ （22）何为Arrhenius公式？若用一条直线来表示，则横坐标与纵坐标分别是什么？（23）何谓活化能？其物理意义是什么？ （24）在温度改变时，反应A 与反应B相比，反应速度改变较少，则反应A的活化能EA 与反应B的活化能EB大小关系。 （25）燃烧反应速度、火焰传播速度有何不同？ （26）一般碳氢燃料的层流火焰传播速度多大？ （27）氢气的层流火焰传播速度多大？ （28）用广义雷诺比拟分析二维平板边界层有何特色？
常用热力单位换算表 一、热量单位换算 1、常用热量单位介绍 A、焦耳（J）、千焦（KJ）、吉焦（GJ），工程计算广为采用，国际单位制。热力计算、热计量、热量化验等实际操作中常见，国家标准及图表、线图查询等规范性技术文件中主要表达的单位。但是，其他导出单位及工程习惯相互交织，使得这种单位在今天热力计算中不是很方便。 B、瓦特（W）、千瓦(KW)、兆瓦（MW），工程导出单位，是供热工程常用单位，如热水锅炉热容量：7MW、14MW、29MW、56MW...等，习惯上常说到的10t、20t、40t、80t...等锅炉,相当于同类容量蒸汽锅炉的设计出力.工程上热水锅炉和换热站热计量仪表、暖通供热设计计算、估算、供热指标等，广泛采用。 C、卡（car)、千卡（Kcal)...,已经淘汰的热量单位,但是工程中还在使用,特别是大量的技术书籍,例如煤的标准发热量7000Kcal。 2、基本计算公式 1W=0.86Kcal，1KW=860Kcal，1Kcal=1.163W; 1t饱和蒸汽=0.7MW=700KW=2.5GJ=60万Kcal; 1kg标煤=7000Kcal=29300KJ=29.3MJ=0.0293GJ=8141W=8.141KW; 1GJ=1000MJ；1MJ=1000KJ；1KJ=1000J 1Kcal=4.1868KJ 1W=3.6J（热工当量，不是物理关系，但热力计算常用）
4、制冷机热量换算 1美国冷吨=3024千卡/小时（kcal/h）=3.517千瓦（KW） 1日本冷吨=3320千卡/小时（kcal/h）=3.861千瓦（KW） 1冷吨就是使1吨0℃的水在24小时内变为0℃的冰所需要的制冷量。） 1马力（或1匹马功率）=735.5瓦（W）=0.7355千瓦（KW） 1千卡/小时（kcal/h）=1.163瓦（W） 二、压力单位换算 1、1Mpa=1000Kpa；1Kpa=1000pa 2、1标准大气压=0.1Mp=1标准大气压 1标准大气压=1公斤压力=100Kpa=1bar 1mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa（帕） 1mmH20=10Pa（帕） 1KPa=1000Pa=100mmH20（毫米水柱） 1bar=1000mbar 1mbar=0.1kpa=100pa
航空发动机热力计算 根据廉筱纯和吴虎编著的《航空发动机原理》一书，我针对书籍中的第五章的热力计算的方法以及步骤编辑了一个计算程序。该程序适用于具有涵道比的涡轮风扇发动机在加力与不加力的两种情况下发动机性能的计算，主要有航空发动机的单位推力以及耗油率的计算，当然读者可以很随意的修改就能得到发动机的其他性能参数； 对书中的修改之处的说明： 1、155页计算油气比f 时公式为：f =C pg T t4?C p T t3 b H u ?C pg T t4 若仅仅用假定的数 值所得到的f 为负值，因为此处单位不统一，H u 必须乘以1000；后面涉及油气比计算时类似； 2、计算如T t4a T t4, T t4.5T t4a , T t5T t4c , T t4c T t4.5 如此形式的值时，一律用中间变量tm 代替； 3、157页 τ2m =T t4c T t4.5= 1?β?δ1?δ2 1+f +δ1δ2C p T t3/(C pg T t4.5) 1?β?δ1?δ2 1+f +δ1+δ2 应改成 τ2m =T t4c T t4.5 = 1?β?δ1?δ2 1+f +δ1+δ2C p T t3/(C pg T t4.5) 1?β?δ1?δ2 1+f +δ1+δ2 4、程序中由于不能定义希腊字母为变量，程序中都以近似的读音来定义变量，作如下说明：
①δ1 ：d1，含有δ的类似，用d代替δ； : nb，含有η的类似, 用n代替η； ②η b ③πcl：Picl，含有π的类似；用Pi代替π ④β：bt ，读音有点相近； 另外，程序中定义了加力的标志sign：若计算加力情况则把sign的值置为1，不加力则定义1以外的数值即可。 程序如下： #include
高频燃烧法分析试题及答案（简答题） 1、写出高频红外碳硫分析仪的基本工作原理？ 答：基本工作原理：基于高频感应原理和助溶剂，保证充足的氧气供应，将样品进行充分的燃烧，结果将样品中含有的碳元素和硫元素转换成CO2和SO2，然后再借助CO2和SO2吸收特定波长的红外光能量的原理，将CO2和SO2的含量浓度信号转换成电压信号，最后借助于软件分析对得到的电压信号进行分析，得到CO2和SO2的含量，从而对得到碳元素和硫元素的含量。 2、红外吸收光谱的产生需要满足哪些条件？ 答：需要满足两个条件：一是辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；二是辐射与物质之间有偶合作用。 3、在分子的红外光谱实验中，并非每一种振动都能产生一种红外吸收带，常常是实际吸收带比预期的要少得多，为什么？ 答：某些振动方式不产生偶极矩的变化，是非红外活性；由于分子的对称性，某些振动方式是简并的；某些振动频率十分接近，不能被仪器分辨；某些振动吸收能量太小，信号很弱，不能被仪器检出。 4、是否所有的的分子振动都会产生红外吸收光谱，为什么？ 答：并不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱，因为只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，即发生红外活性的振动的分子才会产生红外吸收光谱。 5、红外光谱法相对于紫外、可见吸收光谱有什么优点？ 答：紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物；通常红外光谱可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团，可分析气体、固体、液体样品，具有分析速度快，用量少，不破坏样品的特点。 6、影响基团频率位移的因素有哪些？ 答：外部因素：试样状态、测定条件的不同及溶剂的极性等。内部因素：①电效应：包括诱导效应、共轭效应和偶极场效应；②氢键；③振动的偶合；④费米共振；⑤立体障碍；⑥环的张力。 7、红外光谱定性分析的依据是什么？ 答：红外光谱定性分析大致可分为官能团定性和结构分析两个方面，官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。结构分析则需要由化合物的红外光谱并结合其他实验资料来推断。 8、红外光谱法对试样有哪些要求？ 答：试样应该是单一组分的纯物质，纯度应大于98%或商业规格才便于与纯物质的标准光谱对照；试样中不含有游离水；试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图的大多数吸收峰的透射比处于10%～80%范围内。 9、使用高频碳硫分析仪的注意点有哪些？ 答：使用前要预热1.5～2h，使仪器达到稳定的工作电流电压，检查氧气气压是否满足要求；在正式分析样品前，要先分析机构样品使仪器的各个条件稳定后在分析样品；坩埚的预处理需要控制温度的高低和处理时间的长短；对测含低含量
1、燃烧（Combustion）：是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象 2、燃烧的条件：可燃物（还原剂）：凡能与氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质。 助燃物（氧化剂）：凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质。 点火源：凡能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源。 3、燃烧的充分条件：一定浓度的可燃物，一定的含氧量，一定的着火能量，三者相互作用 4、防火方法：（1）控制可燃物质（2）隔绝空气（3）消除点火源（4）设防火间距 5、灭火方法：（1）隔离法（2）冷却法（3）窒息法（4）抑制法 6、反应速率：单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数 7、基元反应：所谓基元反应是指反应物粒子（原子、离子、分子、自由基等）在碰撞中相互作用直接转变为新产物的反应。 8、质量作用定律：反应速率与各反应物的浓度的幂次方成正比，其中各反应物的浓度的幂即为该反应物化学计量数 注意：质量作用定律只适于基元反应，对于非基元反应，只有分解为若干个基元反应时，才能逐个运用质量作用定律。a+b被称为反应级数。 9、燃烧产物：由于燃烧而生成的气体、液体和固体物质 完全燃烧产物（Products of Complete Combustion）：不能再继续燃烧的产物。 不完全燃烧产物（Products of Incomplete Combustion）：能继续燃烧的产物。 分裂产物（Dissociation Products）：受燃烧高温作用，产物分子可逆地分解为其他分子原子（团、或离子）。 烟（Smoke）：由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和（或）液体微粒。 10、碳粒子生成的影响因素： a.氧气供给情况: 氧气供给充分，碳粒子生成少，或不生成碳粒子。氧气供给不充分，碳粒子生成多。 b. 可燃物分子中碳氢比值： 可燃物分子中碳氢比值不同，生碳能力不同，碳氢比值大的生碳能力强。 c.可燃物分子结构： 环状结构的芳香族化合物生碳能力比直链的脂肪族化合物高。 11、燃烧产物的毒害作用 （一）缺氧窒息作用 （二）毒性、刺激性及腐蚀作用 （三）高温气体的热损伤作用 12、燃烧产物（烟气）的危害性 （1）烟气的毒害性（2）烟气的减光性（3）烟气的爆炸性（4）烟气的恐怖性 13、反应热：以热的形式向环境散发或从环境吸收的、生成物所含能量的总和与反应物所含能量总和之间的差值。 14、生成热：化学反应中由稳定单质反应生成某化合物时的反应热，称为该化合物的生成热，又称为生成焓。 15、燃烧热：可燃物和助燃物作用生成稳定产物时的化学反应热。 16、标准生成热（Standard Enthalpy of Formation）：在101325Pa和指定温度（一般为25℃，即298K）下，由稳定单质反应生成1mol某物质的恒压反应热，称为该物质的标准生成热，亦称为标准生成焓 17、标准燃烧热（Standard Heat of Combustion）：在101325Pa和指定温度（一般为25℃，即298K）下，1mol某物质被完全氧化时的恒压反应热，称为该物质的…。
课程设计计算说明书 设计题目： 6000kW冲动式汽轮机设计 班级：能动A95（能动92） 姓名：祁晓晖 学号： 09031041 指导教师：李亮 2013 年 1 月 8 日 西安交通大学
目录 引言 (1) 1 汽轮机设计任务书 (2) 1.1原始数据 (2) 1.2 设计任务 (2) 2热力设计及计算 (2) 2.1 当前汽轮机设计的方向 (2) 2.2 本设计中遵循的几个原则 (3) 2.2.1安全可靠 (3) 2.2.2经济性 (3) 2.2.3降低制造成本 (4) 2.3热力设计及计算 (4) 2.3.1热力系统计算 (4) 3 体会 (18)
引言 为了对某一过程进行有效的控制，必须清楚过程的目标和控制的要求，汽轮机课程设计的目的在设计任务书上得到了详细的规定，但有些目的是不能用直观的几何图形来表示的，而是需要在设计过程中不断复习，积极思考，总结来完成。 本设计涉及的主要课程有《透平机械原理》、《汽轮机装置》、《透平工艺制造学》以及有关的基本知识，课程设计的任务和要求： 1.首先必须认真地完成设计任务书上的各项要求，这包括根据所给参数要求和设计要求完成： 1）热力系统设计和计算； 2）热力设计和计算； 3）图纸； 4）设计说明书。 2.专业知识的总结和再学习，在此之前，我们分别学习了有关透平各方面的知识，这种学习室在一定方面和范围内进行的，比如我们在学习《原理》时，仅仅是就系统中汽机部分进行分析和研究，事实上，工作原理、热系统、强度问题调节及制造之间是相互作用和相互影响的，通过课程设计这一环节，使我们在一定程度上能够把诸多方面的专业知识综合起来，融会贯通，使学员队专业知识获得较为全面的整体认识。 3.对汽机设计过程的认识，也许你已经对喷嘴的计算、焓降的分配各种方法有了清楚的认识，但是在汽机整机中焓降的分配与平均直径、损失、叶高、效率等因素之间在多大程度上互相作用和影响，以及如何通过调整某个因素达到设计要求。这一点在完成课程设计之前是很难有一个清楚认识的，再者作为将要从事透平设计工作的同学来说课程设计无疑是一次生动的模拟训练。 4.学习解决问题的方法，在汽轮机设计过程中，必然会产生不少问题，通过解决这些问题，使自己的知识深化，同时也引起我们的思考“在我的设计中，所遇到的最棘手的问题是什么？”怎样解决这些问题，“设计中还有哪些问题考虑的不充分，怎么进一步改进”，进而可以思考一下，在这种类型的透平中设计的主要问题是什么，要提高效率，应该如何着手，通过我们主动的思考，加深对设计过程的认识。 5.基本技能的训练，课程设计所涉及的内容还是比较广泛的，通过这一环节，使学员获得了如何使用设计资料、有关工具、图表以及如何表达和说明设计结果的基本训练，对于工科学生而言，这无疑是必要的。
一、预混燃烧的基本介绍 1.贫燃预混燃烧的介绍 贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增大空气的供给量，从而降低燃烧 室的温度，满足较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。但是与常规的扩散燃烧技术相比，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量比下进行的，这就会产生燃烧的不稳定性（主要包括回火以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。 维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免火焰的吹熄与振荡燃烧。 火焰吹熄现象是因为燃烧室内当量比被控制在接近贫燃熄火极限，以便尽量降低火焰温度以及的排放，而在这种燃烧状况下，火焰传播速度很低，在相对高速的火焰流场中，会导致火焰的熄灭现象，这种现象发生的时间很短，被称为静态不稳定。 因此要避免火焰吹熄，维持预混火焰的稳定燃烧，关键就在于保持火焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种方法着手：①提高燃烧速度；②降低燃气供给速度。提高燃烧速度可使用端流产生器提高火焰瑞流强度，而降低燃气平均速度可以通过减少燃气供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采用在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加工凹槽形成局部低速区域，使火焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持火焰的燃烧。另外除上述方法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常用于稳定湍流火焰。 预混燃烧的不稳定受燃料种类、进气温度、燃料一空气过量空气系数、燃烧室几何参数、燃烧室温度以及压力等众多参数的影响。 按压力振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、高频振荡。按照压力振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳 定和自激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和自激振荡。 二、国内外研究现状及进展 Lieuwen等人对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进行了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进口区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，用“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量比波动引起燃烧热释放波动的机理进行了描述和分析。 Hirsch等人对旋流预混燃烧进行了研究并建立了火焰模型，流场模型结果如图1所示，将涡方程加入到火焰模型中，提出了一种新的预混旋流火焰的火焰传递函数描述方法，可以描述不同类型旋流燃烧室传热规律，并解释了热释放脉动与速度脉动间的关系。 Russ等人对预混旋流燃烧的火焰模型进行了研究，分析了燃气温度、燃气混合当量比波动以及燃烧室压力脉动等因素与燃烧热释放脉动之间的关系，提出了稳定燃烧的范围。Cohen和Anderson以贫燃预混燃烧室为对象进行了实验研究。研究发现：预混气体当量比
北京航空航天大学 2006－2007 学年第二学期期末 《燃烧与燃烧室》考试卷(120分钟) 班级______________学号 _________ 姓名______________成绩 _________ 2007年7月日
班号学号姓名成绩 《燃烧与燃烧室》期末考试卷（120分钟） 注意事项：1、本试卷为闭卷，随身不得携带任何书本； 2、可准备计算器 题目： 一、填空题……………………………………………………………( 50 分) 二、概念题……………………………………………………………( 22 分) 三、分析题……………………………………………………………( 28 分)
一．填空题（50分，每空1分） 1．在燃烧物理学中有四种守恒方程，即总质量守恒、动量守恒、能量守恒 及 组分守恒 方程。Zeldovich 变换的目的是从表观上消掉方程的源项，而广义Reynolds 比拟的目的是使动量守恒方程，能量守恒方程，组分守恒方程具有相同的形式，从而无量纲温度，无量纲速度和无量纲浓度的分布相同。 2．采用JANAF 表时，其标准状态是指压力为0.1013MPa ，温度为 25℃ 的状态。 3．理论燃烧温度越高，说明燃料热值越 大 ，或反应物预热温度越大，或余气系数越 接近1 ，或空气的含氧量越大 4．油气比f 、余气系数a 与理论空气量L 之间满足f*a*L=1 5．甲烷在常温常压空气中的理论燃烧温度约为2300K ，不考虑离解时的火焰温度比考虑离解时的要高，用纯氧作助燃剂时火焰温度要高，大约高3500K 6．若用一条直线来表示Arrhenius 公式，则横坐标与纵坐标分别是1/T 和lnk 7．在温度改变时，反应A 与反应B 相比，反应速度改变较少，则反应A 的活化能Ea 与反应B 的活化能Eb 之间的关系Ea 〈Eb 8．一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为 1.7～2.2 。 9．氢气的层流火焰传播速度大约为1-3m/s,焰锋厚度越薄，说明层流火焰传播速度越大 10． 扩散火焰焰锋处的当量比等于1 11． 层流火焰高度随着体积流量增加而增加，湍流火焰高度随着喷嘴直径的增加而增加 12． 当其他条件相同时，随着旋流数的增加，火焰长度将 缩短 。 13． 在强迫对流环境下，单滴液滴的蒸发速率要比静止环境下的要大 14． 若燃料油珠的热值增加，则其外部火焰位置离油珠表面越 远 。 15． 单颗油珠在定常环境下的蒸发速率随着时间的增加而变小 16． 若环境压力升高，而其他条件不变，则可燃混气的着火温度降低 17． 常见燃料的可燃性边界大约在 0.5 到 2.5～3 之间。 18． 当环境压力增加时，燃料的可燃边界将扩展，而温度升高时，则会扩展 19． 钝体稳定器特征尺寸越大，则吹熄速度越大。而环境压力越高时，吹熄速度越大 20． 液雾尺寸一般用两种分布来衡量，分别是 积分分布 和 微分分布 。 21． 燃烧室通常采用扩压器来降低火焰筒的进口流速，以达到降低压力降，减少耗油率，增加推理的目的。 22． 测量燃烧室燃烧效率的方法有焓增燃烧效率，温升燃烧效率，燃料分析法燃烧效率。现在国际民航组织规定的燃烧效率测量方法是燃料分析法燃烧效率。 23． 航空燃气涡轮发动机的主要污染排放物是 CO ， UHC ， NOx ， Soot 。其中，Nox 是目前国际上低污染燃烧首要关心的问题。 24． 决定横向气流射流的穿透深度的无量纲准则为oh 25． 在加力燃烧室中，通常采用V 形和沙丘驻涡火焰稳定器来稳定火焰。 26． 衡量燃烧室出口温度分布品质的出口温度分布系数表达式为4max 443ave ave ave T T T T --，现在燃烧室该指 标通常为0.25-0.35左右
N25-3.5435汽轮机通流部分热力设计汽轮机课程设计说明书毕业设计
汽轮机 课程设计 说明书 设计题目：N25-3.5/435汽轮机通流部分热力设计 学生姓名: 学号: 专业: 热能与动力工程 班级:
完成日期: 2011-11-08 目录 第一部分：课程设计的任务与要求 (1) 第二部分：汽轮机热力计算 (2) 一、汽轮机进汽量D0的初步估算和近似热力过程曲线的 初步计 算 (2) 二、调节级详细计算 (3) 三、回热系统平衡初步估算 (12) 四、压力级焓降分配和级数确定 (16) 五、非调节级详细计算 (19) 六、回热系统校核修正 (24) 七、整机效率、整机功率的核算 (24) 八、结果分析总结 (25) 附表一:压力级详细计算结果列表 (26) 表二：回热系统校核修正后结果列表 (24) 附图一：整机详细热力过程曲线
附图二：调节级详细热力过程曲线 附图三：一般性压力级热力过程曲线 附图四：压力级平均直径变化规律及速度比和比焓降分配示意图附图五：各级速度三角形 附图六：通流部分子午面流道图 附图七：回热系统示意图 汽轮机课程设计说明书 第一部分：课程设计的任务与要求： 一．设计题目：N25-3.5/435汽轮机通流部分热力设计 二．已知参数： 额定功率：p r＝25MW，额定转速：n e＝3000r/min，设计功率：p e＝20MW，新蒸汽压力：p0＝3.5MPa，新蒸汽温度：t0＝435℃，排汽压力：p c＝0.005MPa，给水温度：t fw＝160～170℃，冷却水温度：t w1＝20℃， 给水泵压头：p fp＝6.3MPa，凝结水泵压头:p cp=1.2MPa，射汽抽汽器用汽量：△D ej＝500kg/h， 射汽抽汽器中凝结水温升：△t ej＝3℃， 轴封漏汽量：△D1＝1000kg/h， 第二高压加热器中回收的轴封漏汽量：△D1′＝700kg/h。 三．任务与要求
燃烧室思考和练习题-答案
燃烧室及污染排放思考和练习题 （1）航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？ 答：燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加到发动机的空气当中，使其作功能力提高。（加工压缩后的高压气流进入燃烧室，在燃烧室中进行充分有效地燃烧，燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功，除此之外，剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出，产生推进力，推动飞行器前进，另一部分通过动力涡轮，做机械传动，带动螺旋桨或风扇，产生推力和升力。） （2）航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？ 答：1.扩压降速：燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间，如果采用一定措施保证火焰稳定，在如今加温比2左右的情况下，加热损失将高达3-12%，从循环来看，大大降低了作功能力，所以需要降低燃烧区速度，可大幅度降低加热损失。加热 损失： *2* ** 2 dP kMa dT P T =- 2.燃油雾化（压力，空气，甩油盘，蒸发管） 3.低速区或回流区稳定火焰（旋流器） 4.空气分股：流速考虑，设置背风挡板，使高速气流绕流，从而保证火焰稳定； 可燃性考虑，航空燃油的化学恰当油气比为0.0676，而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033，转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分 进入燃烧区，一部分进入掺混降温区 （3）为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大？p224 答：早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下，每小时燃烧的燃油所放出的热量)小，所以体积和长度大。 （燃烧室长度 Lc：所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区，以降低出口温度分布。燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。） （4）燃烧室火焰筒内为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。 答：
燃烧室及污染排放思考和练习题 （1）航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？ 答：燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加到发动机的空气当中，使其作功能力提高。（加工压缩后的高压气流进入燃烧室，在燃烧室中进行充分有效地燃烧，燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功，除此之外，剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出，产生推进力，推动飞行器前进，另一部分通过动力涡轮，做机械传动，带动螺旋桨或风扇，产生推力和升力。） （2）航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？ 答：1.扩压降速：燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间，如果采用一定措施保证火焰稳定，在如今加温比2左右的情况下，加热损失将高达3-12%，从循环来看，大大降低了作功能力，所以需要降低燃烧区速度，可大幅度降低加热损失。加热 损失： *2* ** 2 dP kMa dT P T =- 2.燃油雾化（压力，空气，甩油盘，蒸发管） 3.低速区或回流区稳定火焰（旋流器） 4.空气分股：流速考虑，设置背风挡板，使高速气流绕流，从而保证火焰稳定； 可燃性考虑，航空燃油的化学恰当油气比为0.0676，而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033，转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分进入燃烧区，一部分进入掺混降温区 （3）为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大？p224 答：早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下，每小时燃烧的燃油所放出的热量)小，所以体积和长度大。 （燃烧室长度 Lc：所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区，以降低出口温度分布。燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。） （4）燃烧室火焰筒内为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。 答：
第一节25MW汽轮机热力计算 一、设计基本参数选择 1. 汽轮机类型 机组型号：N25-3.5/435。 机组形式：单压、单缸单轴凝器式汽轮机。 2. 基本参数 额定功率：P el=25MW； 新蒸汽压力P0=3.5MPa，新蒸汽温度t0=435℃； 凝汽器压力P c=5.1kPa； 汽轮机转速n=3000r/min。 3. 其他参数 给水泵出口压力P fp=6.3MPa； 凝结水泵出口压力P cp=1.2MPa； 机械效率ηm=0.99 发电机效率ηg=0.965 加热器效率ηh=0.98 4. 相对内效率的估计 根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率，ηri=83% 5. 损失的估算 主汽阀和调节汽阀节流压力损失：ΔP0=0.05P0=0.175Mpa。 排气阻力损失：ΔP c=0.04P c=0.000204MPa=0.204kPa。 二、汽轮机热力过程线的拟定 （1）在h-s图上，根据新蒸汽压力P0=3.5MPa和新蒸汽温度t0=435℃，可确定汽轮机进气状态点0（主汽阀前），并查得该点的比焓值h0=3303.61kJ/kg，比熵s0=6.9593kJ/kg（kg·℃），比体积v0= 0.0897758m3/kg。 （2）在h-s图上，根据初压P0=3.5MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失ΔP0=0.175Mpa 可以确定调节级前压力p0’= P0-ΔP0=3.325MPa，然后根据p0’与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并查得该点的温度t’0=433.88℃，比熵s’0= 6.9820kJ/kg（kg·℃），比体积v’0= 0.0945239m3/kg。 （3）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和排气阻力损失ΔP c=0.000204MPa，可以确定排气压力p c’=P c+ΔP c=0.005304MPa。 （4）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和s0=6.9593kJ/kg（kg·℃）可以确定气缸理想出口状态点2t，并查得该点比焓值h ct=2124.02kJ/kg，温度t ct=33.23℃，比体积v ct=22.6694183 m3/kg，干度x ct=0.8194。由此可以的带汽轮机理想比焓降 1179.59kJ/kg，进而可以确定汽轮机实际比焓降η979.06kJ/kg，
课程设计任务书 一、课程设计题目： 二、课程设计任务： 1.任务： 2.已知条件： 三、原始资料 1.锅炉结构及设计参数 锅炉型号为SHL10-1.3/350-WⅢ型，如图8-1所示，炉膛内前墙、后墙、炉顶及两侧墙均布置有水冷壁，炉膛后沿烟气流程布置有凝渣管、过热器、对流管束、鳍片式铸铁省煤器和管式空气预热器。锅炉设计给水温度105℃，给水压力1.4MPa，排污率5%，冷空气温度30℃，热空气温度150℃，排烟温度180℃，炉膛出口处负压20Pa。 设计煤种为山西阳泉无烟煤，煤质资料为：C ar=65.65%，H ar=2.64%，O ar=3.19%，N ar=0.99%，S ar=0.51%，M ar=8%，A ar=19.02%，V daf=7.85%，= Q24426kJ/kg。 ar, net 锅炉受热面的设计过量空气系数及漏风系数见表8-8。设计热力计算结果见表8-9。
kJ/kg 10781.5 735.2 2229.4 图8-1 SHL10-1.37/350-W Ⅲ型锅炉本体结构简图 1-炉膛；2-烟窗及凝渣管； 3-过热器；4-对流管束； 5-省煤器，6-烟道门；7-空气预热器；8-风室；9-炉排 四、热力计算步骤 （一）辅助计算
当net ar,ar fh A a 4190 Q ≤6时，飞灰焓fh h 可忽略不计；实际烟气焓值只需要计算设备所处温度环境对应的焓值，不必全部算。
（二）炉膛热力计算 炉膛结构如图8-2所示。 图8-2 炉膛结构 AB=3320mm；BC=2280mm；CD=3850mm；DE=1970mm； EF=3340mm；FG=980mm；GH=1470mm；HI=640mm 要求学生：在图8-2中标出与尺寸相关的结构名称，如炉膛宽度、深度等。 2.炉膛的传热计算
（课程设计）用纸 摘要 通常由于汽油机具有转速高、重量轻、噪音小、易启动、造价低等特点。因此它在小客车、中小型货车和军用越野车及小型农用动力（喷粉、喷雾、插秧机）等方面广泛应用。 通过本课题的设计，是学生掌握内燃机设计的一般方法和步骤；掌握汽油机三大计算（热力计算，动力计算和零件强度计算）的方法和步骤；初步训练学生应用三大计算的结果，分析内燃机动力性、经济性、零件强度及零件机构工艺性的能力。 关键词NJ70Q汽油机；热力计算；动力计算
毕业论文（设计）用纸 目录 摘要I 第 1 章绪论 (2) 1.1本课程设计研究的意义和目的 (2) 1.2本课题研究的任务 (2) 第 2 章汽油机热力计算 (3) 2.1汽油机实际循环热力计算 (3) 2.1.1 热力计算的目的 (3) 2.1.2 热力计算的方法 (3) 2.1.2.1 确定汽油机的结构形式 (3) 2.1.2.2 原始参数的选择 (4) 2.1.2.3 燃料的燃烧化学计算 (8) 2.1.2.4 燃气过程参数的确定与计算 (8) 2.1.2.5 压缩终点参数的确定 (9) 2.1.2.6 燃烧过程终点参数的确定 (9) 2.1.2.7 膨胀过程终点参数的确定 (10) 2.1.2.8 指示性能指标的计算 (10) 2.1.2.9 有效指标的计算 (11) 2.1.2.10 确定汽缸直径D和冲程S (11) 2.1.2.11 绘制示功图 (12) 2.1.2.12 绘制实际示功图 (14) 第 3 章NJ70Q汽油机动力学计算............................................... 错误！未定义书签。 3.1曲轴连杆机构中的作用力......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 机构惯性力............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.2绘制各负荷的曲线图................................................................. 错误！未定义书签。 3.2.1绘制合成力P=f(α)的曲线图.............................................................. 错误！未定义书签。 3.2.2绘制P N＝f(α),P L=f(α),T=f(α),K=f(α)图................................ 错误！未定义书签。 3.2.3绘制主轴颈和曲柄销的积累扭矩图..................................................... 错误！未定义书签。 3.2.4绘制曲柄销负荷极坐标图..................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.5绘制曲柄销预磨损图............................................................................. 错误！未定义书签。参考文献............................................................................................ 错误！未定义书签。致谢.......................................................................................... 错误！未定义书签。