300MW火电机组热力系统选择
摘要
300MW级燃煤机组是我国在近阶段重点的火力机组，由于300MW发电机组具有容量大，参数高，能耗低，可靠性高，对环境污染小等特点，今后在全国将会更多的300MW级发电机组投入电网运行。
本次设计的目的是通过对300MW火力发电厂热力系统局部的初步设计，掌握火力发电厂热力系统初步设计的步骤、计算方法及设计过程中设备的选择方法，熟悉热力系统的组成、连接方式和运行特性。本文分为四部分，对锅炉燃烧系统及其设备进行选择,进行原则性热力系统的拟定计算、全面性热力系统的拟定和汽机主要辅助设备的确定。通过一些给定的基本数据和类型进行科学的计算，来选配发电机组所需的各种设备，使其达到优化。
本次设计的目的是通过对300MW火力发电厂热力系统局部的初步设计，掌握火力发电厂热力系统初步设计的步骤、计算方法及设计过程中设备的选择方法，熟悉热力系统的组成、连接方式和运行特性。本文分为四部分，对锅炉燃烧系统及其设备进行选择,进行原则性热力系统的拟定计算、全面性热力系统的拟定和汽机主要辅助设备的确定。通过一些给定的基本数据和类型进行科学的计算，来选配发电机组所需的各种设备，使其达到优化。
关键词：火力发电厂；热力系统；初步设计；设备选择
目录
摘要........................................................................ I 前言 (1)
1 锅炉辅助设备的选择 (2)
1.1燃烧系统的计算 (2)
1.2 磨煤机选择及制粉系统热力计算 (2)
2 发电厂主要设备的选择 (5)
2.1 汽轮机型式、参数及容量的确定 (5)
2.2 锅炉型式和容量的确定 (5)
3 热力系统辅助设备的选择 (6)
3.1 给水泵的选择 (6)
3.2 凝结水泵的选择 (7)
3.3 除氧器及给水箱的选择 (9)
3.4连续排污扩容器的选择 (9)
3.5定期排污扩容器的选择 (10)
3.6 疏水扩容器的选择 (11)
3.7 工业水泵的选择 (11)
3.8 循环水泵的选择 (12)
4 原则性热力系统的拟定 (14)
4.1 除氧器连接系统的拟定 (14)
4.2 给水回热连接系统的拟定 (15)
5全面性热力系统的拟定 (18)
5.1 选择原则 (18)
5.2 主蒸汽管道系统 (18)
5.3 再热蒸汽旁路系统 (19)
5.4给水管道系统 (20)
5.5回热加热系统 (20)
5.6 除氧器及给水箱管道系统 (21)
5.7 其他一些系统 (21)
结论 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
前言
电力工业，是我国经济不断发展的基础。电力工业的发展已成为衡量国家技术和经济力量的重要标志。电力工业是将一次能源转换成电能的工业。因此，根据一次能源的不同可以将发电厂分为很多种。目前国内以常见的电厂主要有水电厂、火电厂、核电厂。
利用水流的动能和势能来生产电能简称水电厂。水流量的大小和水头的高低，决定了水流能量的大小。从能量转换的观点分析，其过程为：水能—机械能—电能。实现这一能量转换的生产方式，一般是在河流的上方建坝。提高水位以造成较高的水头;建造相应的水工设施，以有效地获取集中地水流，水经引水机构引入电厂的水轮机，驱动水轮机转动，水能便被转换成水轮机的旋转机械能与水轮机直接相连的发电机将机械能转换成电能，并由发电厂电气系统升压送入电网。
利用煤、石油、天然气或其他燃料的化学能来生产电能，简称火电厂。从能量转换的观点分析，其基本过程是：化学能—热能—机械能—电能。世界上多数国家的火电厂以燃煤为主。煤粉和空气在电厂锅炉炉膛空间内悬浮并进行强烈的混合和氧化燃烧，燃料的化学能转换为热能。热能以辐射和对流的方式传给锅炉内的水介质，分阶段的完成水的预热、汽化和过热过程，使水成为高温高压的蒸汽，水蒸气经管道有控制地送入汽轮机，由汽轮机实现蒸汽热能向旋转机械能的转换。高速旋转的汽轮机转子通过连轴器拖动发电机发出电能，电能由电厂电气系统升压送入电网。
利用核能来生产电能，称核电厂（核电站）。原子核的各个核子（中子与质子）之间具有强大的结合力。重核分裂和轻核聚合时，都会放出巨大的能量，称为核能。目前在技术比较成熟，形式规模投入运营的，只是重核裂变释放出的核能生产电能的原子能发电厂。从能量的装换的观点分析，是由重核裂变核能—热能—机械能—电能的转换过程。
本次毕业设计题目是《300MW火电机组机务部分局部初步设计》是对火电厂进行局部设计，设计者主要对国产300MW汽轮发电机组进行设计。设计内容主要包括：发电厂主要设备的确定；原则性热力系统的拟定；原则性热力系统的计算；计算各部分汽水流量和各项热经济指标；热力系统辅助设备的选择；全面性热力系统拟定及全面性热力系统图的绘制。
1 锅炉辅助设备的选择
1.1燃烧系统的计算
1.1.1燃料性质
①设计煤种：新汶烟煤
②燃料特性参数： ar C =81.2% ar H =5.5% ar O =9.0% ar N =1.8%
ar t S .=2.5% ar A =20.0% ar M =6.0% daf V =40.0% 1.4km K =
③锅炉的相关参数
（1） 锅炉型式 ： HG —1000 /17.4—555/555
（2） 锅炉主要参数： 最大连续蒸发量 1000b D =t/h
过热蒸汽出口参数 17.4b p MPa = 555b t =℃ 再热蒸汽出口参数 555rh t =℃ 汽包压力 20.4MPa 锅炉效率 91b η=.66% 排烟温度 150py t =℃
（3）过量空气系数及漏风系数：
炉膛出口过量空气： 1.2l α''= 炉膛漏风：10.05l α?= 屏式过热器：0p α?= 空间预热器：0.032py α?=?
省煤器（每级）：0.022sm α?=?
制粉系统：20.1f α?= 除尘器：0.1u α?= 过热器（每级）：0.032gr α?=?
炉后烟道：每10m 长 0.01y α?=
1.2 磨煤机选择及制粉系统热力计算 1.
2.1磨煤机的选择 (1) 磨煤机型式的确定
根据《规程》6.2.1：磨煤机型式根据煤种，燃料磨损特性、可能的煤种变化范围，负荷性质并结合炉膛结构和燃烧器结构型式等因素，经过技术经济比较后确定。
本设计选用的是晋北煤，13.1=km K %30%77.19<=ar A 34.26%20%daf V =>，综合考虑，应选用中速磨煤机。
中速磨结构紧凑，占地面积小，金属消耗量也小，因而初投资费用也少；磨煤电耗低，特别是低负荷运行时单位，电耗量增加不多，噪音小。其缺点是结构复杂，需严格地定期检修、维护。此外，在排放的石子煤中难免夹带少量合格煤粉，需另外处理。 (2) 台数及型号的确定
根据《规程》6.2.2.1：种规定当采用中、高速磨煤机时，应设备用磨。大容量机组
装设的中速磨宜为3-6台，其中一台备用。
则本次设计选用三台中速磨煤机，其中一台备用。 每台磨煤机的磨煤量为： =m B 36.
其中 s k ——备用系数 m Z ——台数。
根据计算选取型号为MPS —255型，其标准出力为107.3/A B t h = (3) 出力校和核用以下公式：
m G F M A B K K K B =
其中 A B ——MPS 磨煤机磨制A 种煤时的出力； G K ——煤的哈氏可磨性修正系数； F K ——煤粉细度修正系数； M K ——煤的水分修正系数； 以上各数值均由查表得出：
107.30.794 1.0160.95782.83/m B t h =???= （1-1）
选择该磨煤机合格。 1.2.2制粉系统的选择
制粉系统分为直吹式和中间储仓式两种。
直吹式制粉系统是指煤粉经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧。
中间储仓式制粉系统是将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧。
直吹式与储仓式制粉系统的比较：
直吹式：它的优点是系统简单，布置紧凑，钢材消耗少，占地少，投资少，由于输送管道短流动阻力小，因而运行电耗较小。其缺点是系统的工作可靠性差，制粉设备发生故障时，直接影响锅炉运行，此外磨煤机负荷必须随锅炉负荷而变化，难以保证制粉设备在最经济的条件下运行，直吹式系统中锅炉燃煤量的调节只能在给煤机上进行，因此滞延性较大。要求有较高的运行水平。
储仓式制粉系统：优点是工作可靠性高，制粉系统发生故障时，不会立即影响锅炉运行，磨煤机负荷不受锅炉负荷限制，可以一直在经济工况下运行，对低负荷下工作经济性很差的球磨煤机来说非常重要，系统中锅炉燃煤量的调节可在给粉机上进行，滞延性较小，另外煤种适应性广，可采用热风送粉以保证低质煤的着火和燃烧稳定，缺点是系统复杂，钢材消耗大，占地多，投资高，由于输送管道长，流动阻力大，运行电耗也较大，此外爆炸的危险性也较大。
关于制粉系统类型的选择，主要取决于燃性质，（可磨性系数、挥发分、水分）和磨
煤机型式。
且晋北烟煤：V
daf =34.26 R
90
=V
daf
+10=44.26[2]宜用中速磨直吹式制粉系
1.2.3给煤机的选择
根据《规程》624：给煤机的型式、台数、出力按下列要求选择：
1）.应根据制粉系统的布置、锅炉负荷需要、给煤量调节性能和运行可靠性选择给煤机。正压直吹式制粉系统的给煤机必须具有良好的密封性及承压能力。对采用中速或高速磨煤机的直吹式制粉系统，宜选用称重式皮带给煤机。
2）.给煤机的台数宜与磨煤机台数相同。对大容量机组，根据原煤仓的布置、设备情况，通过比较后，1台磨煤机也可配2台给煤机。
3）.给煤机的计算出力不应小于磨煤机计算出力的110%
因此选择称重式皮带给煤机：系按引进技术制造的密封的皮带给煤机。能自动计量和调节给煤机量测量精度高达±0.5%。并能给出断煤、出煤口堵煤信号。外壳和煤闸门能耐压0.345MPa密封性好、漏风小、对湿分大或易黏结的煤也可以使用。
选择型号： 8224型电子重力式给煤机。
其性能如表1-1。
表1-1给煤机性能表
2 发电厂主要设备的选择
2.1 汽轮机型式、参数及容量的确定
根据《火力发电厂设计技术规程》（以下简称《规程》）中第8.1.3条，根据电力负荷的需要，宜优先选用大容量中间再热式汽轮机组。
根据我国汽轮机现行规范，单机容量50MW以上的凝汽式机组宜采用高参数。300MW、600MW凝汽式机组宜采用亚临界参数或超临界参数。在此次设计中，选用1台300MW机组。
型号 N300—16.18/550/550 （凝汽式，300MW，蒸汽初压16.18MPa，初温550℃）2.2 锅炉型式和容量的确定
《规程》6.1.1.2 凝汽式发电厂宜一机配一炉。不设备用锅炉。锅炉的最大连续蒸发量应与汽轮机最大进汽量工况相匹配。
对于300MW汽轮机组，锅炉最大连续蒸发量为汽轮机额定工况进汽量的112.9%。锅炉的台数与汽轮机的台数相等。锅炉过热器出口额定蒸汽压力一般为汽轮机额定进汽压力的105%。过热器出口温度一般比汽轮机额定进汽温度高3℃。为了减少主蒸汽和再热蒸汽的压降和散热损失，提高主蒸汽管道效率，再热器出口额定蒸汽温度一般比汽轮机中压缸额定进汽温度高3℃
选用锅炉型号为 HG/—1000/17.4型自然循环汽包炉。（最大连续蒸发量Db=1000 t/h,过热蒸汽出口参数Pb=17.4MPa, t。=555℃,再热蒸汽出口温度trh=555℃,汽包压力20.4Mpa，锅炉效率ηb=0.9166。）
发电厂的主要设备由锅炉、汽轮机和发电机组成。在设计中，应对所需要的主设备进行合理的确定。
对于大型电网中主力发电厂应优先选用大容量机组。最大容量机组宜取电力系统总容量的8%—10%，国外取4%—6%。汽轮机单机容量和台数可以根据发电厂的容量确定。一般，随机组容量增大，为了便于发电厂生产管理和人员培训，发电厂一个厂房内机组容量等级不宜超过两种，机组台数不宜超过6台。如采用300MW和600MW机组，按6台机组计的发电量可达到1800MW和3600MW。
发电厂同容量的机组设备宜采用同一制造厂的同一型式或改进型式，同时要求其配套辅机设备，如给水泵、除氧器的型式也一致。
3 热力系统辅助设备的选择
3.1 给水泵的选择
3.1.1选择原则
按《规程》8.3.2：在每一台给水系统中，给水泵出口总流量（即最大给水消耗量，不包括备用给水泵）均应保证供给其所连接的系统的全部锅炉在最大连续蒸发量时所需的给水量并有一定的余量。
即汽包炉：锅炉最大连续蒸发量的110%
直流炉：锅炉最大连续蒸发量的105%
对中间再热机组，给水泵入口的总流量还应该加上供再热蒸汽调温用的从给水泵的中间级抽出的流量，之间的抽出流量之和以及漏出和注入给水泵轴封的流量差，前置给水泵出口的总流量应为给水泵入口的总流量与前置泵和给水泵。
《规程》8.3.3：给水泵台数和容量按下列原则确定。
①母管制给水系统的最大一台给水泵停用时，其他给水泵应能满足整个系统的给水需要。
②型式、台数、容量应按下列方式配制。
125MW、200MW配2台容量为最大给水量100%的电动泵，也可配3台容量为最大给水量50%的电泵。
300MW机组如需装电动泵作为给水泵，需要进行技术比较后确定。
300MW配2台容量为最大给水量50%或1台最大给水量100%的汽动泵和1台容量为最大给水量50%的电动调速给水泵。
600MW机组配2台容量为最大给水量50%的汽泵，及1台容量为25%~35%的电动泵为备用泵。
《规程》8.3.4 ：给水泵的流程应按下列各项之和计算
①除氧器给水和出口到省煤器进口介质流动总阻力，汽包炉应加20%的裕量，直流炉应加10%。
②汽包炉锅炉正常水位与除氧器给水箱正常水位之间的静压差。
直流锅炉锅炉水冷壁水汽化始终为标高的平均值与除氧器给水箱正常水位间水柱静压差。
③锅炉最大连续蒸发量时，省煤器入口的给水压力。
④除氧器额定工作压力
装备前置给水泵时，前置泵和给水泵扬程之和应大于上列各项总和：前置泵扬程计算前置泵出口至给水入口间的介质流动总阻力和静压差以外，还应满足汽轮机甩负荷瞬间工况时为保证给水泵入口不汽化所需要压头要求。
3.1.2给水泵容量的压头计算
根据《规程》8.3.2和8.3.3条计算
1.2f sm cy H h h P P =+++ （3-1）
其中f h ——从除氧器给水箱出口到省煤器进口介质流动总阻力。
h ——锅炉正常水位与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。
sm P ——锅炉最大连续蒸发量时，省煤器入口的给水压力。 cy P ——除氧器额定工作压力。
由于管道未布置，故压头难以计算，
可用近似公式估算： 1.25 1.2520.425.5PS B P P ==?= （3-2）
流量为：
D =110% 1.19187291010601.9D =?=kg/h
(图3-1)水泵容量图
3.1.3选择给水泵
根据《毕业设计资料汇编》选择给水泵型号
50CHTA6SP （汽动）给水泵两台，一台电动备用
表3-1给水泵参数表
3.2 凝结水泵的选择
3.2.1选择原则
①台数：
根据《规程》8.5.1 ： 凝汽式机组的凝结水泵台数.容量按下列要求选择： (1)每台凝汽式机组宜装设2台凝结水泵，每台容量为最大凝结水量的110%，大容量机组也可装设3台凝结水泵，每台容量为最大凝结水量的55%
(2)最大凝结水量应为下列各项之和：
a ：汽机最大进汽工况时的凝汽量。
b ：进入凝汽器的经常疏水量。
c ：当低压加热器疏水泵无备用时，可能进入的凝汽器的事故放水量。
根据《规程》8.5.3：凝结水系统宜采用一级凝结水泵；放全部凝结水需要进行处理且采用低压凝结水除盐设备时，应设置凝结水升压泵，其台数和容量应与凝结水泵相同。在设备条件具备时，宜采用与凝结水泵同轴的凝结水升压泵。
②扬程：根据《规程》第8.5.4条规定，无凝结水除盐设备时，凝结水泵的扬程应为下列各项之和：
（1） 从凝汽器热井到除氧器、凝结水泵的介质流动阻力，另加10-20%的裕量。 （2） 除氧器凝结水处出口与凝汽器热井最低水位间的水柱静压差。 （3） 除氧器最大的工作压力，另加15%的富裕量。 （4） 凝汽器最高真空。
有凝结水除盐装置时，凝结水泵和凝结水升压泵的扬程参考以上原则，并计入除盐设备的阻力。
3.2.2台数及容量的确定
由《规程》第851：本机组采用2台凝结水泵，一台运行一台备用。最大凝结水量的计算：
'48() 1.1c td ma sg s D D D D D D =++++?
=(65094633512133701373114692) 1.1++++?
=895282.3kg/h （3-3）
3.2.3压头的计算
因为管道的压力损失很难计算，故取每台低加的压损为5mm 水柱。
1.1 1.15f cy c H h h P P =+++其中f h ——从凝汽器热井到除氧器凝结水入口的介质流动阻力。h ——除氧器凝结水入口与凝汽器热
井最低水位间的水柱静压差。
cy P ——除氧器最大工作压力。c P ——凝汽器的最高真空。
()661.150.00527 3.6 1.150.7210/0.005110/H g g ρρ=??+++??+?
=0.027530.684.50.52+++
115.65=()2mH O （3-4）
3.2.4型号确定
根据扬程和容量选择凝结水泵（设备选择根据铁岭发电厂）
表3-2 凝结水泵参数表
3.3 除氧器及给水箱的选择
3.3.1除氧器的选择：
根据《规程》第8.4.1条，第8.4.2条，第8.4.3条，第8.4.5条规定：中间再热机组的除氧器宜采用滑压运行方式，除氧器的总容量应根据最大的给水消耗量选择，每台机组宜配一台除氧器，高压及中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器及其有关系统的设计，应有可靠到的防止除氧器过压爆炸的措施。
①最大给水消耗量：
max 10000.0110001010/gs gl pw D D D t h =+=+?= （3-4）
②型号及台数
在设计资料汇编上选择GWC-1050型高压除氧器一台。(根据铁岭发电厂选择)
3.3.2给水箱的选择
根据《规程》第8.4.3规定：200MW 以下机组为10-15min 的给水消耗量，给水箱的有效总容量是指给水箱正常水位至水箱出水管顶部水位之间的贮水量。本设计为300MW 机组，选用10 min 最大给水消耗量给水箱。
3.4连续排污扩容器的选择
3.4.1选择原则
《规则》6.5.1：锅炉的连续排污系统和定期排污系统的设备按下列要求选择：
①对于汽包锅炉宜采用一级连续排污扩容系统，对于高压热电厂的汽包锅炉，根据扩容蒸汽的利用条件，可采用两级连续排污扩容系统，连续排污系统应有切换至定期排污扩容器的旁路。
②100MW 以下的机组宜两台锅炉设一套排污扩容系统。 125MW 以上的机组宜两台锅炉设一套排污扩容系统。
③定期排污扩容器的容量，应考虑锅炉事故放水的需要。
3.4.2容量计算
其中： K V ：扩容器的汽容间容积
BL D ：进入扩容器的连续排污量前面计算得：BL D =5004Kg/h
l k a ：扩容器中分离出来的蒸汽占排污水量百分数。
k r ：扩容蒸汽的比容根据扩容器蒸汽压力0.9 a mp 查其饱和蒸汽比
k r =0.214813/m kg 。
R ：扩容器蒸发强度（连排） 连续排污扩容器取800～1000，定期排污扩容器取
2000，这里R=8003/m h 。
3.4.3选择型号
根据总容积Pv=0.7133m ,根据铁岭发电厂选取型号SGP-0.75。
表3-4连续排污扩容器性能表
3.5定期排污扩容器的选择
根据《规程》第6.5.1条：定期排污扩容器的容量应考虑锅炉事故放水的需要。
3.5.1作用
定期排污扩容器的目的是降温降压防止伤人，减少对环境的污染，扩容出来的蒸汽可以回收，但本次设计考虑到定期排污量较小，没有进行回收。
3.5.2 选型
按锅炉额定蒸发量110%选Dp-7.5型。
表3-5定期排污扩容器性能表
3.6 疏水扩容器的选择
将压力较高的疏水溢水放水进行降压扩容，扩容蒸汽可以回收，也可以排掉（回收同时可以挥发部分热量）扩容器分离的蒸汽一般引致除氧器或蒸汽平衡母管，由于本设计除氧器为滑压运行，所以不进行回收，疏水扩容蒸汽排空侧水流入疏水箱中的水有热网加热器疏水、产预热器疏水、管道疏水除氧器溢放水、锅炉放水都到疏水箱。疏水扩容器在疏水箱前，疏水箱是开口的，疏水扩容器对疏水箱起缓冲作用，保证疏水箱水面稳定，这是因为疏水箱承受较高的压力，经疏水扩容器降压后在放入疏水箱中。疏水扩容器的容量应视其疏水量的大小来决定,同时要参考同类型机组典型设计。
3.7 工业水泵的选择
3.7.1选择原则及其作用
①作用：供给汽轮机组润滑油冷却用水、送风机、引风机、磨煤机、给水泵、轴承冷却用水及除灰消防用水。
②根据《规程》8.8.2 ：工业水系统按下列要求选择：
（1）以水源作为冷却水水源且不需要进行处理即可作为工业用水的，宜采用开式系统。需经处理的，可按具体情况，采用开式系统、闭式系统或开、闭式结合的系统。
（2）以海水作为凝汽器冷却水水源时，工业水可采用淡水闭式或海水开式系统或淡水闭式、海水开市结合的系统。
（3）以凝结水或除盐水作工业水时，应采用闭式系统。
（4）在开式工业水系统中，可不设工业水箱。在闭式工业水系统中，宜设高位水箱、回水箱、水泵及水—水冷却器或其他冷却设备。
（5）空冷机组的辅机冷却用水宜设置单独的工业水冷却系统。可以是带冷却塔的循环冷却系统。当发电厂同时装有空冷机组和多台常规机组时，空冷机组的工业水也可取自常规机组的冷却水系统。
《规程》8.8.3：单机容量为125MW及以上机组的工业水系统，宜采用单元制系统或扩大单元制系统。
单机容量为100MW及以下机组，宜采用环形母管系统，每环以2~4台机组为宜。
对冷却水压力和水质能满足设备冷却要求的开式系统，应采用冷却水直接供水的方式，冷却水压力无法达到的用水点，应设置升压泵供水。
单机容量为300MW及以上机组，对冷却水质要求较高的辅助设备宜采用以除盐水作为冷却水的闭式系统。
《规程》8.8.4：对水源不够充足或取水费用较高的发电厂，如采用开式工业水系统，应考虑工业水排水的回收利用。
3.7.2工业水泵的台数、容量确定
根据《规程》8.8.5：工业水泵的台数按下列要求选择：
（1）单元制或大单元制工业水系统，宜采用2-3台工业水泵,其中一台备用。
（2）工业水泵的总容量应满足所连接的工业水系统最大用水量的需要,另加10%—15%余量。
3.7.3工业水泵压头
根据《规程》8.8.7 ：工业水泵的扬程应按下列各项之和计算：
a.最高工业用水点或高位工业水箱进口与工业水泵中心线或工业水泵吸水池最
低水位间的水柱静压差。
b.工业水泵进水端到最高用水点出口或高位工业水箱进口间介质流动阻力(按最
大用水量计算)另加20%裕量。
C．工业水泵进口真空(如为正压力取负值当从吸水池吸水时本项不考虑)。
本设计中扬程根据经验值，估30—40
mH O
2
3.7.4型号确定
选取8sh-13型工业水泵两台
表3-6工业水泵性能表
3.8 循环水泵的选择
循环水泵的作用是将冷却水送入凝汽器中，不断吸收汽轮机排汽释放的热量，使排汽凝结成水，这就要求循环水泵的流量要大，因此本机组选取两台轴流式循环水泵。
表3-7循环水泵性能表
4 原则性热力系统的拟定
4.1 除氧器连接系统的拟定
4.1.1除氧器压力的确定
除氧器压力应根据发电厂的参数、类型和不同水质对含氧量的要求选择，根据技术经济比较选择。
《规程》8.4.2 除氧器的总容量应根据最大给水消耗量选择，每台机组宜配1台除氧器。高压及中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器。
原因在于：
（1）除氧器压力提高，汽轮机抽汽口的位置也随着压力提高向前推移，可以减少回热系统中价格昂贵的高压加热器的台数，相应增加低压加热器的台数，使系统造价降低，安全性也提高。
（2）电厂事故或高压加热器停用时，高压除氧器可以减少进入锅炉给水温度的变化幅度，改善锅炉的运行条件。
（3）除氧器压力提高，相对的饱和水温也提高，使气体在给水中溶解度降低，增强气体自水中离析过程，有利于提高除氧效果。
（4）压力提高，给水在除氧器内的焓升也提高，可避免除氧器的自生沸腾。
高压除氧器的工作压力一般为0.343—0.784Mpa。我国规定，定压运行高压除氧器选为0.588Mpa；相应的饱和水温度为158℃。滑压运行高压除氧器最高工作压力为0.733—0.784Mpa。
4.1.2除氧器运行方式
《规程》 8.1.4 中间再热机组的除氧器宜采用滑压运行方式。
除氧器滑压运行使指除氧器运行时其压力不恒定，随机组的负荷与抽汽压力的变动二变化。启动时，除氧器保持最低恒定压力，负荷增加达到额定负荷时，其压力达到最高的工作压力。采用滑压运行，可以避免运行中的节流损失，提高汽轮机的热经济性。
4.1.3 除氧器的连接方式和备用汽源
除氧器的连接系统是指连接除氧器及其给水箱的汽、水管道系统。其设计的基本要求是：
(1)、保证除氧器压力稳定，有稳定辅助除氧效果。
(2)、防止给水泵汽蚀，要求给水箱水位稳定。
(3)、具有较高的回热经济性。
下图4-1所示是除氧器滑压运行时的蒸汽连接系统。除氧器抽汽管上不设压力调节阀，为防止蒸汽倒流入汽轮机抽汽没有逆止阀一个，因此除氧器的工作压力在使用汽轮机抽汽时任何工况下都接近抽汽压力（减去抽汽管压损），除氧器在启动和低负荷运行时最低工作压力一般为0.147Mpa（1.5ata）并保持恒定，且在低负荷时除氧器也不用切换到高一级抽汽和停用本级抽汽，因此避免了运行中的节流损失。为了保证除氧器工作安全，在蒸汽
连接系统中增设稳压联箱，除氧器启动时，启动汽源应来自启动锅炉或厂用辅助蒸汽系统，汽轮机低负荷运行时可用高压缸做汽源，以上蒸汽都接至稳压联箱上，联箱上还装有安全阀，以避免压力较高的蒸汽直接窜入除氧器，引起除氧器超压。第二段抽汽为备用汽源，正常与第四段抽汽相连。
图4-1 除氧器滑压运行时的蒸汽连接系统
4.2 给水回热连接系统的拟定
4.2.1表面式加热器疏水方式的确定
回热加热器按传热方式，可分为混合式和表面式两种。
混合式加热器通过蒸汽和被加热水直接接触、混合进行传热。他的优点是可以将水加热到该加热器蒸汽压力下的饱和水温度，充分利用抽汽的热能，从而使发电厂节省更多的燃料。此外，这种加热器结构简单，价格较低，便于汇集不同温度的工质和除去水中的气体。但是，混合式加热器的主要缺点是热力系统复杂，使给水系统和设备的可靠性降低，投资增加。
本设计中采用表面式加热器。表面式加热器是通过金属受热面将蒸汽的凝结放热量传给管束的被加热水，因此存在热阻，一般不能将水加热到该加热蒸汽压力下的饱和温度。缺点是金属消耗量较多，造价高，工作可靠性较低，但对回热系统而言，泵的数量少，系统较简单，安全性提高，运行、管理和维护方便。
表面式加热器的疏水方式有两种：
(1)采用疏水泵的连接系统和采用疏水自流的连接系统。
(2)采用疏水泵的连接系统热经济性较高。但系统复杂，投资增加，额外消耗了厂用电，事故率较大，增加了检修维护的费用；采用疏水自流的连接系统，热经济性较差，但没有疏水泵系统简单，安全可靠，不耗用厂用电，运行维护方便。目前应用最为广泛。
图4-2 疏水泵与疏水自流热经济性的比较
如上图4-2所示为采用疏水泵与疏水自流热经济性比较的连接系统。现在分析一下加热器的疏水有疏水泵改为疏水自流（图中虚线所示）后，系统热经济性的变化。若2号加
热器的疏水由疏水泵改为疏水自流入3号加热器，其中1号加热器由于进口水温下降，故抽汽量增加；2号加热器由于凝结水流量增加，故抽汽量也增加；然而，3号加热器由于2号加热器疏水进入闪蒸放热使3号抽汽量减少，即“排挤”了该级的抽汽量。总起来说，由于排挤了部分低压抽汽，并相应增加了压力较高的抽汽（若忽略相邻级压力下汽化潜热的微小差异，则增加的抽汽量和减少的抽汽量是相同的），使回热抽汽在汽轮机中的作功量减少。为维持功率不变，势必要增加通往凝汽器的流量，因而导致额外的冷源损失。由此可见，采用疏水自流的连接系统的热经济性小于采用疏水泵的连接系统。
4.2.2蒸汽冷却器
蒸汽冷却器分为内置式与外置式。
图4-3（a）所示为高压加热器的内置式蒸汽冷却段，其抽汽过热度的利用只局限于降低本级加热器的出口端差，热经济性较小。
图4-3 蒸汽冷却器的连接方式
图4-3（b）、(c)为单独设立的外置式蒸汽冷却器。其优点是蒸汽冷却器与回热系统连接的方式比较灵活，既可降低本级加热器的端差，又可直接提高给水温度，因此其经济性较好，但系统复杂，投资也较多。
本设计采用外置式蒸汽冷却器。
外置式蒸汽冷却器是作为独立的换热器来完成加热任务的，系统较复杂，设备管道投资大，所以回热系统一般只采用一台。而其中取得的效益，取决于蒸汽冷却器装设位置的合理性。
蒸汽冷却器的效益和这段抽汽的过热度成正比，也和这段抽汽所加热的给水焓升成正比，对于中间再热的机组而言，蒸汽冷却器一般都装设在再热机组再热后的第一级抽汽处。
4.2.3给水泵的连接与驱动
中间再热凝汽式机组采用单元制系统，300MW机组在以便情况下，采用气轮机给水泵具有一定的经济性，但也用电动调速给水泵作用备用，为避免汽蚀必设置前置泵，给水泵
与前置泵用同轴拖动，原因：高加的水侧压力大大降低。
4.2.4补充水系统的拟定
补充水引入凝汽器，在与系统主凝结混合时，应尽可能使其引起的传热过程不可逆损失减小，所以补充水要引入凝汽器。
化学除盐原因：新蒸汽压力不断提高，对水质要求高，要除去易溶于水中的钠盐，必用化学除盐设备来处理补充水。
4.2.5排污系统的拟定
采用单级的排污（一连排、一定排）将蒸汽温度和压力降低到规定值，排入地沟，不回收工质和热量，画原则性热力系统时可不画定排，但全面性要画，对与汽包炉要采用一级排污扩容器抽汽为入段不调整抽汽分别送入三高、四级一除氧器中。
5全面性热力系统的拟定
全面性热力系统主要由各局部系统组成：主蒸汽管道系统、再热蒸汽系统、再热机组旁路系统、回热抽汽系统、主凝结水系统、给水除氧系统和锅炉排污系统。
5.1 选择原则
根据《规程》8.2.1：主蒸汽系统按下列原则选择：
(1)、对装有高压供热式机组的发电厂，应采用切换母管制系统。
(2)、对装有高压凝汽式机组的发电厂，可采用单元制系统或母管制
系统。
(3)、对装有中间再热凝汽机组或中间再热供热式机组的发电厂，应采用单元制系统。
(4)、对第一台设计的汽轮机组，其主蒸汽，再热蒸汽等管道的管径及管路很好，应经优化计算后确定。
《规程》8.2.2：中间再热机组旁路系统的设置及型式，容量和控制水平，应根据汽轮机和锅炉的型式，结构，性能及电网对机组运行方式的要求确定，其容量宜为锅炉最大连续蒸发量的30%，如设备条件具备，且经工程设计任务明确，机组须具备两班制运行，电负荷带厂用电或停机不停炉的功能时，旁路容量可加大到锅炉最大连续蒸发量的40%-50%，在特殊情况下，经论证比较，旁路系统的容量可按照实际需要加大。
《规程》8.3.1： .给水系统的选择应与机组型式，容量及主蒸汽系统相适应。
⑴对于大容量中间再热机组，由于给水加热系统比较复杂，为简化给水系统，一般采用单元制，并选用调速给水泵，调节给水泵可减少调节阀的节流损失及磨损，并可简化高压给水系统。
⑵高加装置的给水旁路应能在运行中加速切换并应有在机组运行中检修高加的措施，且此时机组高加应采用阀门隔绝，并设防空管泄压，以确保高加在检修期间的安全。
5.2 主蒸汽管道系统
锅炉供给汽轮机蒸汽的管道，蒸汽管间的连通母管，通往全新设备的蒸汽支管得等称为主蒸汽管道。
发电厂主蒸汽管道的特点是：输送工质流量大，参数高，用的金属材料质量高，对发电厂运行的安全性、可靠性、经济性影响大。所以要求主蒸汽管道系统力求简单，工作安全可靠；运行调度灵活，能进行各种切换，便于维修、安装和扩建；投资费用少，运行费用低。
发电厂中常用的主蒸汽管道系统有：单元制主蒸汽管道系统、切换母管制主蒸汽管道系统和集中母管制主蒸汽管道系统。
单元制主蒸汽管道系统是指一台锅炉配一台汽轮机的管道系统（包括再热蒸汽管道），组成独立单元，各单元间无横向联系，用汽设备的蒸汽支管由各单元主蒸汽管引出。
优点：系统简单，管道短，阀门及附件少，相应的管内工质压力损失小，运行操作少，检修工作很少，投资省，散热损失小，便于实现集中控制，安全可靠性相对比较高。
一．题目SHL35-1.6-A 二、锅炉规范 锅炉额定蒸发量 35t/h 额定蒸汽压力 1.6MPa 额定蒸汽温度 204.3℃(饱和温度) 给水温度 105℃ 冷空气温度 30℃ 排污率 5% 给水压力 1.8MPa 三．燃料资料 烟煤（AⅡ） 收到基成份（%） C ar H ar O ar N ar S ar A ar M ar 48.3 3.4 5.6 0.9 3.0 28.8 10.0 干燥无灰基挥发份V daf= 40.0 % 收到基低位发热量Q net,ar= 18920 kJ/kg 收到基成份校核： C ar+H ar+O ar+N ar+S ar+A ar+M ar=48.3+3.4+5.6+0.9+3.0+28.8+10.0=100 根据门捷列夫经验公式:Q net,ar=339C ar+1031H ar-109（O ar-S ar）-25.1M ar =339×48.3+1031×3.4-109×（5.6-3.0）-25.1×10.0 =19344.7kJ/kg 与所给收到基低位发热量误差为: 19344.7-18920=424.7kJ/kg<836.32kJ/kg（在A d=32%>25%下，合理）。 四．锅炉各受热面的漏风系数和过量空气系数 序号受热面名称入口'α漏风Δɑ出口''α 1 炉膛 1.3 0.1 1.4 2 凝渣管 1.4 0 1.4 3 对流管束 1. 4 0.1 1.5 4 省煤器 1. 5 0.1 1.6 5 空气预热器 1. 6 0.1 1.7
（工业锅炉设计计算P134表B3~P135表B4）由于AⅡ是较好烧的煤，因此'' 在1.3~1.5取值1.4。 五.理论空气量及烟气理论容积计算 以下未作说明的m3均指在标准状况0℃，101.325kPa的情况下体积。 序号名称 符 号 单位计算公式结果 1 理论空气 量 V0m3/kg V0=0.0889(C ar ＋0.375S ar )＋0.265H ar －0.0333O ar =0.0889（48.3+0.375×3）+0.265×3.4-0.0333 ×5.6 5.10 8 2 RO2容积V RO2m3/kg V RO2 =0.01866(C ar ＋0.375S ar ) =0.01866（48.3+0.375×3） 0.92 2 3 N2理论容 积 2 N V m3/kg V0 N2 =0.79V0＋0.008N ar =0.79×5.108+0.008×0.9 4.04 3 4 H2O理论 容积 2 O H V m3/kg V0 H2O =0.111H ar ＋0.0124M ar ＋0.0161V0 =0.111×3.4+0.0124×10+0.0161×5.108 0.58 4 5 理论烟气 量 y V m3/kg V0 y =V RO2 ＋V0 N2 ＋V0 H2O =0.922+4.043+0.584 5.54 9 (工业锅炉设计计算 P187) 六．各受热面烟道中烟气特性计算 序号名称 符 号 单位计算公式炉膛 对流 管束 省煤 器 空气 预热 器 1 平均过 量空气 系数 αav－（α’+α”）／２ 1.4 1.45 1.55 1.65 2 实际水 蒸气容 积 V H2O m 3/k g 2 O H V+0.0161（αav-1） V0 0.617 0.621 0.629 0.637 3 实际烟 气量 V y m 3/k g Vg=V RO2 +0 2 N V+V H2O+（αav -1）V0 7.625 7.885 8.404 8.923 4 ＲＯ２ 容积份 额 r RO2－ g RO V V 2 0.120 9 0.116 9 0.109 7 0.103 3 5 Ｈ２Ｏ 容积份 额 r H2O－ g H V V 2 O0.080 9 0.078 8 0.074 9 0.071 4 6 三原子 气体容 积份额 r q－r RO2+r H2O0.201 8 0.195 7 0.184 6 0.174 7
热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 燃气工业炉的热工过程及热力计算 热工过程是工业炉内一个重要的物理、化学过程。燃气工业炉的热工过程是指炉内燃气燃烧、气体流动及热交换过程的总和。显然，它是直接影响工业炉生产的产品数量、质量及经济指标的关键。燃气工业炉的热工过程的好坏，炉膛部位是核心。因为物料的加热、熔炼及干燥等都主要是在炉膛内完成的，而炉膛热工过程又受炉子砌体各部位热工特性影响。一、炉体的热工特性工业炉炉子砌体的结构与材料，决定砌体的基本热工特性，进而对于工业炉热工状态造成重大影响。(一)不同炉子砌体的热工特性工业炉的炉墙、炉顶、炉底由不同材质的多层材料砌筑而成，而各层材料的导热系数与厚度都不一样，因而温度变化也各有差异。图3—9—6所示炉墙，从内到外分别为粘土砖、绝热层和普通红砖。炉膛内高温焰气的热量通过辐射与对流向炉墙内表面传递；内表面再通过传导，把热量传到外表面；而外表面再通过辐射、对流向周围空间散热。 图3-9-6 炉墙厚度上的温度分布1-普通红砖层；2-绝热层；3-粘土砖层；4-炉膛空间；tin-内壁温度；tout-外壁温度一般砌体的作用是保证炉子空间达到工作温度，炉衬不被破坏，而加绝热层是为了减小损失。从加热经济观点看，砌体蓄热能力差，炉子开停温度升降快，但是炉子砌体墙壁太薄，将导致外表面散热损失增加。因此，应在对炉子进行严格的热工分析后，确定砌体的厚度与材质。一般说，长期运行的大型工业炉，砌休可选厚些，反之选薄些。为了节约能源，越来越多的工业炉采用轻质、热导率小的材料作为砌体的绝热层。表3—9—3给出了采用不同轻质绝热材料及组合时的节能效果。对连续式和间歇式加热炉，不同砌体组合的节能效果均为ⅢⅡⅠ。 表3—9—3 采用轻质耐火材料对砌体散热及蓄热的影响炉子工作特点砌筑类型筑炉材料名称厚度/mm热损失散热量/kJ·(m-2·h-1)蓄热量/kJ·m-2连续式炉Ⅰ粘土砖2326926 轻质粘土砖116Ⅱ粘土砖2325074 轻质粘土砖232Ⅲ耐火纤维毡753720 粘土砖232轻质粘土砖232间歇式炉Ⅰ粘土砖2323184381101轻质粘土砖116Ⅱ粘土砖2322157147698硅藻土砖116Ⅲ耐火纤维毡75160910768矿渣纤维100(二)不同砌体对炉子热工状态的影响图3—9—7表示炉子供热量不同对炉内热状态的影响。当供给一定热量使炉子升温时，起初由于 化工热力学A(答案) 2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷A （答案与评分标准） 考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 一、选择题（本题20分，每题2分） 二、判断题（本题10分，每题1分） 三、填空题（本题10分，每空1分） 1. 相同，重叠，分开，汽液共存区，蒸汽压，沸点 2. 3, 2 3. 与研究态同温、同组成的理想气体混合物 4. 31 21 2 32x x ββ α-+ 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的叙述都可以视为正确答案。 四、计算题（本题50分，每题10分） 1. 容积1m 3 的贮气罐，其安全工作压力为100 atm ，内装甲烷100 kg ，问： 当夏天来临，如果当地最高温度为40℃时，贮气罐是否会爆 炸？（本题用RK 方程计算，RK 方程为： ) ()(b V b b V V a b V RT p -++- -= ，方程的参数 a = 3.22172 6 mol cm MPa ??-；b = 2.9855 10 -?31 m mol -?。） 解：100kg 甲烷的物质的量为： 100100016/g n g mol ?= （2分） 6250mol = （1分） 摩尔体积 3 16250m V mol = （2分） 431 1.610m mol --=?? （1分） 根据PR 方程，40℃（313.15K ）下，1m 3的贮气罐其压力应该为： ) (5 .0b V V T a b V RT p +--= = 450.54458.314313.15 3.2217 1.610 2.9851031 3.15 1.610(1.610 2.98510) -----?- ?-?????+? （2分） = 1.401710Pa ? = 138.3 atm > 100 atm （1分） 故 储 气 罐 会 发 生 爆 炸 。 热力管道水力计算表 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? 热力管道水力计算表(一） Kｄ=0.5mm r＝９58.4kg/m３ DN 25 32 4０50 DN 2５３２40 50 70 D w×δ３2×25 ３8×2.545×2．557×３．５D w×δ3２×2.５38×2．545×2.557×3.573×３.5 G(t／ｈ) W R W R W R ＷR G(t/h）W ＲW R W R W R ＷＲ 0.２0.1 0． 95 １.2５0.63 34.2 ０.4 2 １ 1.6 ０.2 9 4．2 0.１ 8 1． ３4 0.22 0.11 1.1 ４ １．3 0． 66 37 0． ４4 １ 2.6 0.3 4.5 １ 0.１ 9 1.４ ４ 0． 11 0． 34 ０.２4 0.1 ２ 1．3 ５ 1.35 0.68 ３9. ９ 0.46 13.6 ０.3 1 4． ８6 0.２ １ ．55 ０ ．１ 1 0.37 0.２6 0.13 1.59 1.40 0．7 １ 42.9 0． 47 1 ４ ．6 0.３ 2 ５.2 1 ０.2 1 1． ６ ７ 0.1 ２ ０.3 ９ ０.28 0.１ 4 1． 82 1.4５0.73 46 0.49 15 ．７ 0.33 5.5 ９ ０.2 １ 1.78 0． 12 0.42 0.30 0． 15 ２.0 ８ １.５0 0． 76 49.2 ０ ．５ １ 16.8 ０.3 ５ ５.9 8 0.2 ２ 1.91 0.１ 3 0.4 ５ 0.３２０.1 6 ２.3 ７ 1.５5 0.７ ９ 52.6 0.53 17 ．９ 0.３ 6 ６ ．３ 8 ０ ．23 2.02 0.13 0.48 ０.3４0.17 2.7 １ 1．6 0.8 １ 5６ 0.5 ４ 19.1 0.３ 7 6．8 0.２ 4 2.14 0． 13 0.5 火电厂用水流程图 火力发电厂用水流程图 部分蒸汽供应给工业和住宅供热机组，以补充水和淡化水箱以去除化学水。凝汽器除氧器锅炉产生蒸汽，将汽轮机动力城的化学废水推至脱硫工艺水箱补充水。市政脱硫工艺水箱补充水并蒸发脱硫吸收塔。进行湿法脱硫以蒸发浓缩的循环水。浓缩循环水供应至脱硫工艺水箱，以补充水并对废水进行脱硫。循环水在贮灰器中搅拌(排放)以冷却冷凝器循环水。回水+ 火力发电厂用水工艺描述 火力发电厂用水主要分为三部分: 第一部分是机组热力系统用水:原水→化水生产，脱盐水由水处理设备生产(产生约10%的浓水)。排放至脱硫系统再利用)→通过除盐泵输送至汽轮机凝汽器作为热力系统的补水→与凝结水混合后通过凝结泵输送至除氧器→通过加热输送至锅炉除氧→加热至锅炉蒸汽驱动汽轮机做功发电→部分蒸汽被凝汽器循环水冷却并冷凝成凝结水形成连续循环，另一部分蒸汽用于工业或民用供热，蒸汽不回收 的第二部分是循环水系统水:原水→直接供给冷却塔水池→水通过循环泵送至冷凝器冷却蒸汽→冷却水返回冷却塔水池形成连续循环随着原水循环次数的增加，冷却水会自然蒸发浓缩，水质会逐渐恶化。为了保证水质，部分浓水(约占原水总量的5%)需要排入脱硫系统进行回用。 的第三部分为湿法脱硫系统用水:10%的浓水来自化学水生产和循环 水，浓水来自脱硫工艺水箱至脱硫制浆系统，与石灰石粉混合制成脱硫浆液，输送至脱硫吸收塔与烟气反应，吸收烟气中的二氧化硫，热烟气携带大部分水从烟囱排出，石膏携带一小部分水至石膏脱水系统。脱水后会产生少量废水(约占全厂原水消耗量的5%),部分机组会利用这部分废水作为干灰搅拌加湿水，实现废水零排放有些机组不能充分利用废水，少量废水经处理后排放。目前，公司正在进行废水零排放改造，目标是在XXXX之前通过实施脱硫 废水闪蒸等处理方法实现废水零排放 第一章绪论 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概 念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物 质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、 化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领 域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基 础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用， 研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件 和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微 观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经 典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 第二章流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临 界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的 关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩 尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力 学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相 同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用 理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算 提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的 正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体 方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的 数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷B （答案与评分标准） 考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 一、选择题（本题20分，每题2分） 二、判断题（本题10分，每题1分） 三、填空题（本题10分，每空1分） 1. 8.314，83.14，8.314，1.980 2. 0.243 3. Henry 定律， Lewis-Randall 规则 4. 0.587，0.717 5. 0.334 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的叙述都可以视为正确答案。 四、计算题（本题50分，每题10分） 1. 一钢瓶的安全工作压力10MPa ，容积为7810cm 3，若装入1000g 的丙烷，且在253.2℃（526.35K ）下工作，若钢瓶问是否有危险？ (注：以PR 方程计算，PR 方程为：) ()(b V b b V V a b V RT p -++--= ，方程的参数a = 793906.842 6 mol cm MPa ??-；b = 56.293 1 cm mol -?。) 解：1000g 丙烷的物质的量为：100044/g n g mol = （2分） 22.73mol = （1分） 3 781022.73cm V mol -= （2分） 31343.60cm mol --=? （1分） 根据PR 方程，253.2℃（526.35K ）下，7810cm 3的钢瓶中装入1000g 的丙烷，其压力应该为： ()()8.314526.35793906.84 343.6056.29343.60(343.6056.29)56.29(343.6056.29)4376.07793906.84793906.8415.23287.31343.60399.8956.29287.31137402.2016172.68RT a p V b V V b b V b = - -++-?=- -?++?-=-=-?+?+ (2分) 10.0610=> （1分） 所以不能安全工作。 （1分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 2. 三元混合物的各组分摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa 和348K 下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。 解： ?ln ln i i y φφ= ∑ （2分） 0.25ln 0.720.3ln 0.650.45ln 0.910.254=++=- （2分） ()ln ln f P φ= （2分） ln 6.585(0.254) 1.631=+-= （2分） )MPa (109.5=f （2分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 3. 设已知乙醇（1）-甲苯（2）二元系统在某一气液平衡状态下的实测数据为t = 45℃，p =24.4 kPa ，x 1=0.300，y 1=0.634，并已知组分1和组分2在45℃下的饱和蒸气压为kPa p s 06.231=， kPa p s 05.102=。试采用低压下气液平衡所常用的假设，求： (1) 液相活度系数1γ和2γ； (2) 液相的G E /RT ； 与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？ 解：（1）由1111γx p py s =，得 （2分） 化工热力学公式 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用；（2）T 化工热力学名词解释 1、(5分)偏离函数：* M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体 处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。 2、(5分)偏心因子： 000 .1)lg(7.0--==r T s r P ω 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙） 分子在形状和极性方面的偏心度。 3、(5分)广度性质 4、(5分)R-K 方程(Redlich -Kwong 方程) 5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质 i j n P T i i n nM M ≠??=,,]) ([ 在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。 6、(5分)超额性质：超额性质的定义是 M E = M -M id ，表示相同温度、压力和组成下，真实 溶液与理想溶液性质的偏差。ΔM E 与M E 意义相同。其中G E 是一种重要的超额性质，它与活度系数 7、(5分)理想溶液：理想溶液有二种模型（标准态）：^ f i id = X i f i （LR ） 和 ^ f i id = X i k i （HL ） 有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体 积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。 8、(5分)活度： 化工热力学简答题 1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。 偏离函数定义， * M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。如果求得同一T ，P 下M R ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM 。 2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。 火力发电厂的设备作用和各系统流程 一、燃烧系统生产流程来自煤场的原煤经皮带机输送到位置较高的原煤仓中，原煤从原煤仓底部流出经给煤机均匀地送入磨煤机研磨成煤粉。自然界的大气经吸风口由送风机送到布置于锅炉垂直烟道中的空气预热器内，接受烟气的加热，回收烟气余热。从空气预热器出来约250 左右 的热风分成两路：一路直接引入锅炉的燃烧器，作为二次风进入炉膛助燃；另一路则引入磨煤机入口，用来干燥、输送煤粉，这部分热风称一次风。流动性极好的干燥煤粉与一次风组成的气粉混合物，经管路输送到粗粉分离器进行粗粉分离，分离出的粗粉再送回到磨煤机入口重新研磨，而合格的细粉和一次风混合物送入细粉分离器进行粉、气分离，分离出来的细粉送入煤粉仓储存起来，由给粉机根据锅炉热负荷的大小，控制煤粉仓底部放出的煤粉流量，同时从细粉分离器分离出来的一次风作为输送煤粉的动力，经过排粉机加压后与给粉机送出的细粉再次混合成气粉混合物，由燃烧器喷入炉膛燃烧。 二、汽水系统生产流程储存在给水箱中的锅炉给水由给水泵强行打入锅炉的高压管路，并导入省煤器。锅炉给水在省煤器管内吸收管外烟气和飞灰的热量，水温上升到300 左右，但从省煤器出来的水温仍低于该压力下的饱和温度（约330），属高压未饱和水。水从省煤器出来后沿管路 进入布置在锅炉外面顶部的汽泡。汽包下半部是水，上半部是蒸汽，下半部是水。高压未饱和水沿汽泡底部的下降管到达锅炉外面底部的下联箱，锅炉底部四周的下联箱上并联安装上了许多水管，这些水管内由下向上流动吸收炉膛中心火焰的辐射传热和高温烟气的对流传热，由于蒸汽的吸热能力远远小于水，所以规定水冷壁内的气化率不得大于40％，否则很容易因为工质来不及吸热发生水冷壁水管熔化爆管事故。 锅炉设备的流程 一、锅炉燃烧系统 1、作用：使燃料在炉内充分燃烧放热，并将热量尽可能多的传递给工质，并完成对省煤器和水冷壁水管内的水加热，对过热器和再热器管内的干蒸汽加热，对空气预热器管内的空气加热。 2、系统组成：燃烧器，炉膛，空气预热器组成。 二、锅炉的汽水系统 1、作用：对水进行预热、气化和蒸汽的过热，并尽可能多地吸收火焰和烟气的热量。 2、系统的组成：水的预热汽化系统，干蒸汽的过热再热系统。 三、燃料输送系统 1、作用：完成对原煤的输送、储存、供给。 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= 1KW=860Kca，1Kcal=; 1t 饱和蒸汽==700KW==6万Kcal; 1kg 标煤=7000Kcal=29300KJ===8141W=; 1GJ=1000MJ 1MJ=1000KJ 1KJ=1000J 1Kcal= 1W=（热工当量，不是物理关系，但热力计算常用） 3、常用单位换算 4、制冷机热量换算 1 美国冷吨=3024千卡/ 小时（kcal/h ）=千瓦（KW） 1日本冷吨=3320千卡/ 小时（kcal/h ）=千瓦（KW） 1冷吨就是使1吨0C的水在24小时内变为0C的冰所需要的制冷量。）1马力（或1匹马功率）=瓦（W =千瓦（KW 1 千卡/ 小时（kcal/h ）=瓦（W） 、压力单位换算 1、1 Mpa= 1 000 Kp；a 1Kpa=1000pa 2、1 标准大气压==1 标准大气压 1 标准大气压=1 公斤压力=100Kpa=1bar 1mmHg = = Pa （帕） 1mmH20=10P（a 帕） 1KPa=1000Pa=100mmH2毫米水柱） 1bar=1000mbar 1mbar==100pa 学习方法 为了学好这门重要的专业基础课，同学们要重点做好以下几点： 1.树立正确的人生观和专业思想 目前，就我校来说有1/4~1/3的学生对自己的专业不感兴趣，认为化学工程是夕阳工业，他们将来会去做律师、做官、经商，就是不会做化学工程师。因此，他们对该专业的所有课程都无兴趣。 针对这种情况，首先要澄清“化学工程是夕阳工业”的错误概念。因为任何过程只要想将化学家在实验室烧杯里做出来的东西变成大规模生产，都离不开化学工程，离不开化学工程师，就像任何年代离不开医生和理发师一样。化学工程对人类作出了很大的贡献，其中1983年被美国评选出的化学工程对人类的十大杰出贡献涵盖了我们的衣食住行，例如，如果没有化学工程使青霉素大规模生产，最普通的流感都可能夺去我们的生命；如果没有化肥，那么我们可能食不果腹；如果没有合成纤维，那么就不会有我们今天的美丽。因此“化学工程绝对不是夕阳工业” ！这可以从美国各个行业工程师的年收入得到佐证，例如，在网上查到，2004年美国化学工程师的年收入5.2万美元，排名第二，仅次于电脑工程师5.3万美元，连90年代末很吃香的电机工程师（EE,即所谓的Double E）也在其后。 第二，对于那些一心想脱离化学工程“苦海”的同学，提请他们回答一个问题，“当你去经商时，你准备在什么领域一展宏图？——是IT行业吗？是水利吗？是农业吗？如果是的话，你与那些专业毕业的同龄人相比，你有什么优势？答案只有一个，那就是你学了四年的化学工程就是你的优势，即使学得不怎么样。无数的前辈的经历告诉我们，不要说经商，就是做官，其走向都与这四年的专业脱不了干系。因此，你喜欢别的职业这无可非议，而且你应该为之时刻准备着，准备着这方面的知识、这方面的能力，最不应该的是认为投错了胎，入错了行，然后自暴自弃，浪费了很多宝贵的青春年华。另一方面，认真学好专业知识将为你将来更好的经商、做官增加砝码。 第三，对于那些除了游戏对其他任何事情包括自己将来的前途都不感兴趣的同学，则需要棒喝其责任心，因为它是做人的底线。例如，有调查表明，64%的世界500强企业的CEO认为，他现在的职业并不是当年的理想，那么为什么会做的这么好呢，他们的回答是“责任”！而你的父母亲含辛茹苦盼着你上大学，练就生存的本领，结果你拿着可能是他们卖血的钱去打游戏，或无所事事，这对得起谁？有句话说得好：一个人不可以强迫自己喜欢什么，但可以强迫自己去做什么，不做什么，这就是责任！一个人如果能把不喜欢的课程学好，说明他的责任心是相当可贵的，学习能力也非常高，那么这样的人以后做什么事都会成功。 2.化繁为简，将各个知识点有机联系起来 一、单选题【本题型共21道题】 1.在锅炉炉膛设计时，保证一定炉膛出口温度避免受热面结焦主要考虑煤种的（）。 A．灰熔点 B．热值 C．挥发分 D．水分 正确答案：[A] 2.锅炉性能优劣主要取决于（）。 A．燃料的选取 B．锅炉排烟温度 C．锅炉结构布置 D．锅内过程和炉内过程能否良好配合 正确答案：[D] 3.下面（）不属于层燃的一般特点。 A．燃烧充分 B．煤种适应性较广 C．结构简单 D．适于间断运行 正确答案：[A] 4.下面不属于按照燃烧方式分类的锅炉为（）。 A．层燃锅炉 B．流化床锅炉 C．室燃锅炉 D．火管锅炉 用户答案：[D] 得分：4.80 5.立式烟火管锅炉一般采用的通风方式为（）。 A．平衡通风 B．自然通风 C．机械通风 D．正压通风 正确答案：[B] 6.沸腾燃烧的突出优点为（）。 A．不易导致磨损 B．结构简单 C．燃烧强度大，适用于劣质煤 D．电耗低 正确答案：[C] 7.煤粉锅炉各部件吸热以辐射换热为主要传热模式的部件为（）。 A．炉膛 B．省煤器 C．过热器 D．再热器 正确答案：[A] 8.下面（）不属于室燃的一般特点。 A．燃烧迅速 B．煤种适应性较广 C．结构简单 D．低负荷运行的稳定性和经济性较差 正确答案：[C] 9.冷凝锅炉的热效率计算值达到103%，原因为（）。 A．不可能 B．采用燃料的高温发热量计算 C．采用燃料的低位发热量计算 D．燃烧充分 正确答案：[D] 10.燃气锅炉燃烧器，相对于扩散型燃烧，预混燃烧的特点为（）。 A．火焰温度均匀 B．火焰短 C．低NOx排放 D．以上都是 正确答案：[D] 11.进行水循环计算的主要目的为（）。 A．保证受热面可靠冷却 B．保证水动力的稳定性 C．得出各部件的流动阻力 D．以上都是 正确答案：[D] 12.炉膛过冷段水冷壁受热面由于局部热负荷过高容易发生的传热恶化现象称为（）。 A．蒸干 B．膜态沸腾 C．汽水共腾 D．汽塞 本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称SHL10-1.25/250-AⅢ型锅炉热力计算及初步设计 学生姓名专业班级学号 一、选题的目的和意义： 工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于层燃链条炉排锅炉，近年来，中国燃煤电站锅炉行业取得了快速的发展。其一，产量大幅增长，行业产能快速提升。目前，整个行业的产能已经超过8000万千瓦，不仅能满足国内电力工业建设的需要，而且还进入了国际市场。对于目前仍采用的手烧加煤、间歇燃烧方式的小型固定炉排锅炉，必将淘汰，取而代之以新开发的新型锅炉。 然而随着锅炉行业的快速发展，能源匮乏的危机也越发显现出来。在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。为了实现能源的可持续发展，一方面必须“开源”，即开发核电、风电等新能源和可再生能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。而对锅炉的节能设计显得尤为重要。 二、国内外研究现状简述： 随着工业的发展，科学技术水平的不断提高，提高锅炉的效率在对改善劳动环境条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着越来越大的作用，自六十年代以来，世界各国工业锅炉节能技术发展很快，但我国目前的技术现状与世界先进水平的差距还很大，大部分能源尚未得到充分利用，因此在当前能源供应日趋紧张的总趋势下，采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。 工业锅炉节能改造技术：1.加装燃油锅炉节能器；2.安装冷凝型燃气锅炉节能器；3.采用冷凝式余热回收锅炉技术；4.锅炉尾部采用热管余热回收技术； 5.采用防垢、除垢技术； 6.采用燃料添加剂技术； 7.采用新燃料； 8.采用富氧燃烧技术； 9.采用旋流燃烧锅炉技术；10.采用空气源热泵热水机组替换技术； 化 工热力学 1 一．简答题 1 画出理想朗肯循环的T-S 图， 并写出吸热阶段工质所吸收热量的计算公式。 2 写出()()RT b V b V V T a P =-?? ??? ?++ 5.0方程中 () b V V T a +5 .0，b 两项各自的含义。 3 若采用普遍化方法估算50℃、条件下 乙炔气体的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？ 图1 图2 4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条大于临界温度的等温线 参考答案： 1答：理想朗肯循环的T-S 图： 1-4阶段为工质吸热，根据热力学第一定律，所吸收热量 2答： () b V V T a +5.0……压力校正项，1mol 气体分子产生的内压力 b ……体积校正项，1mol 气体分子本身的体积 3 答：K T C 3.308=, P C = 根据图1判断，应使用普遍化逸度系数图计算 4答：临界点PVT 之间满足的数学条件： 图2 二计算题： （需要的参数，图表附后面） 1 4H H H Q H -=?=： 0)(=??=Tc T V P 0)(22=??=Tc T V P 大于临界温度的等 1 采用普遍化第二维里系数法计算1mol CO 2 在624K 、80atm 的摩尔体积 1(15分). 解：K T C 2.304=, P C =,ω= 2 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、时的压缩因子，摩尔体积及剩余焓 2(17分). 解：K T C 2.126=, P C =,ω= 查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10=Z ，30.01=Z 压缩因子： 04.130.0040.003.110=?+=+=Z Z Z ω 摩尔体积：mol l mol m P ZRT V / 805.0/1005.810 39.35 .315314.804.1346=?=???== - 查普遍化焓差图， 68.0)(0'=?c RT H ， 55.0)(1'-=?c RT H ()c c c RT H RT H RT H 1 )'('?+?='?ω =＋×（－）＝ 剩余焓：690.4J/mol 0.658126.28.314=??='?H 3.氨的T-S 图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷 循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数 4(18分). 解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示 意图： 本试题附公式： 422.0083.0B - = 1172.0139.0B -= T V T V dT C dH P )([??-+=dV T P dT T C V V )(??+= 附表1 临界常数和偏心因子 查图得： H 1=340 kcal/kg. H 2=395 kcal/kg, H 5= H 4=77 kcal/kg 1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？ 水冷壁：（1）吸收炉膛内火焰的热量，是主要蒸发受热面，将烟气冷却到合适的炉膛出口温度。（2）保护炉墙。（3）悬吊敷设炉墙、防止炉壁结渣。 凝渣管：是蒸发受热面，进一步降低烟气温度，保护烟气下游密集的过热受热面不结渣堵塞。锅炉管束：是蒸发受热面。过热器：是过热受热面。将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽的温度。省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。 2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？ 水冷壁可分为光管水冷壁和膜式水冷壁。光管水冷壁优点：制造、安装简单。缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。膜式水冷壁：优点：对炉墙的保护好，炉墙的重量、厚度大为减少。炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，可采用轻型炉墙。水冷壁的金属耗量增加不多。气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。缺点：制造工艺复杂。不允许两相邻管子的金属温度差超过50度，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。 省煤器：铸铁式省煤器：优点：耐腐蚀、耐磨损。耐内部氧腐蚀、耐外部酸腐蚀。缺点：承压能力低，铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低。不能做成沸腾式，否则易发生水击，损坏省煤器；易积灰，表面粗糙，胁制片间易积灰、堵灰；易渗漏，弯头多，法兰连接，易渗 模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表： 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M * ，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的 状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 13. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X 1dln γ1/dX 1+ X 2dln γ2/dX 2 = 0 b. X 1dln γ1/dX 2+ X 2 dln γ2/dX 1 = 0 c. X 1dln γ1/dX 1+ X 2dln γ2/dX 1 = 0 d. X 1dln γ1/dX 1– X 2 dln γ2/dX 1 = 0 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( )燃气工业炉的热工过程及热力计算
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