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推力室热力计算大作业

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火箭发动机原理 2015年推力室热力计算大作业报告

学 号 12151171 学 生 姓 名 段 毓

2015年5月18日 1. 理论方法 首先设定两个假定的燃烧温度T1，T2，用迭代编程方法计算出两种温度下的燃烧室平衡组分，再由平衡组分计算出两个总焓，然后线性插值求出Tf。 根据Tf，计算燃烧室真正的平衡组分、焓值、熵值以及比热比。 根据压强比和燃烧室温度求出出口截面燃烧产物温度Te，并确定相邻两个温度Te1和Te2。 分别求出喷管出口截面在Te1、Te2条件下的平衡组分、焓值、熵值，因为是等熵流动过程，所以用熵的“内插法”计算出真正Te。 由Te求出出口的平衡组分和发动机的理论比冲。

2. 程序设计 #include #include #define NC 11.2738 #define NH 40.8672 #define NO 25.8632 #define NN 5.6773 #define NCl 5.7692 #define NS 2.4177 #define NAl 1.8532 #define p 70 #define Ip0 -2400 #define R0 8.314 int main(void) { //T=2800k int i; double nSO2 = NS,nAl2O3 = NAl/2; /*第一次近似计算*/ double Kp = 7.0080,KpH2O = 0.2233e-1,KpH2Oz = 0.2091e-1,KpH2 = 0.6649e-2,KpHCl = 4.5983e-3,KpNO = 0.8786e-2; double hAl2O3 = -1317.62,hH2O = -127.652,hH2 = 81.5682,hHCl = -8.20359,hO2 = 90.35295,hNO = 178.2121,hCl = 176.07,hCO2 = -252.515,hCO = -24.3009,hN2 = 85.56553,hSO2 = -158.738,hOH = 124.7157,hH = 270.2106; double nH = 0,nCl = 0,nO2 = 0,nOH = 0,nNO = 0; //令浓度较小组分摩尔数为0 double nN2,nHCl,NOz,A,B,nCO2,nCO,nH2O,nH2,ng; for (i=0;i<10;i++) { nN2 = (NN-nNO)/2; nHCl = NCl - nCl; NOz = NO - 2*nSO2 - 3*nAl2O3 - 2*nO2 - nOH - nNO; A = NOz - NC; //NOz为NO'的意思 B = (NH - nHCl - nOH - nH)/2 - A; /*计算nCO2*/ nCO2 = 0.5 * (sqrt((Kp*B+NOz)*(Kp*B+NOz)+4*(Kp - 1)* A * NC) - Kp * B - NOz) /(Kp -1); /*代入（4-57）*/ nCO = NC - nCO2; nH2O = A - nCO2; nH2 = B + nCO2; /*计算ng*/ ng = nCO2 + nH2O + nCO + nH2 + nN2 + nHCl + nSO2 + nO2 + nOH + nNO + nH + nCl; /*第二次近似计算*/ nO2 = (nH2O/nH2) * (nH2O/nH2) * KpH2O * KpH2O * pow(p/ng,-1); nOH = nH2O * KpH2Oz * pow(p/ng,-1)/sqrt(nH2); nH = sqrt(nH2*KpH2)*pow(p/ng,-0.5); nCl = nHCl * KpHCl * pow(p/ng,-1)/nH; nNO = sqrt(nN2*nO2*KpNO); } double Ip1 = nAl2O3 * hAl2O3 + nH2O * hH2O + nH2 * hH2 + nHCl * hHCl + nO2 * hO2 + nNO * hNO + nCl * hCl + nCO2 * hCO2 + nCO * hCO + nN2 * hN2 + nSO2 * hSO2 + nOH * hOH + nH * hH; printf("T1=2800K\n"); printf("nAl2O3=%lfmol/Kg,\nnH2O=%lfmol/Kg,\nnH2=%lfmol/Kg,\nnHCl=%lfmol/Kg,\nnO2=%lfmol/Kg,\nnNO=%lfmol/Kg,\nnCl=%lfmol/Kg,\nnCO2=%lfmol/Kg,\nnCO=%lfmol/Kg,\nnN2=%lfmol/Kg,\nnSO2=%lfmol/Kg,\nnOH=%lfmol/Kg,\nnH=%lfmol/Kg.",nAl2O3,nH2O,nH2,nHCl,nO2,nNO,nCl,nCO2,nCO,nN2,nSO2,nOH,nH); printf("\nIp1=%lfkJ/kg\n",Ip1); /*----------------------------------------我是华丽丽的分割线-----------------------------*/ //T=2000k Kp = 4.7410;KpH2O = 0.2892e-3,KpH2Oz = 0.1378e-3,KpH2 = 0.2631e-5,KpHCl = 1.9697e-6,KpNO = 0.3926e-3; hAl2O3 = -1460.81,hH2O = -169.323,hH2 = 53.1347,hHCl = -37.2656,hO2 = 59.38296,hNO = 148.5028,hCl = 159.096,hCO2 = -301.93,hCO = -53.7004,hN2 = 56.33483,hSO2 = -205.823,hOH = 96.07448,hH = 253.5697; nH = 0,nCl = 0,nO2 = 0,nOH = 0,nNO = 0; for (i=0;i<10;i++) { nN2 = (NN-nNO)/2; nHCl = NCl - nCl; NOz = NO - 2*nSO2 - 3*nAl2O3 - 2*nO2 - nOH - nNO; A = NOz - NC; //NOz为NO'的意思 B = (NH - nHCl - nOH - nH)/2 - A; /*计算nCO2*/ nCO2 = 0.5 * (sqrt((Kp*B+NOz)*(Kp*B+NOz)+4*(Kp - 1)* A * NC) - Kp * B - NOz) /(Kp -1); /*代入（4-57）*/ nCO = NC - nCO2; nH2O = A - nCO2; nH2 = B + nCO2; /*计算ng*/ ng = nCO2 + nH2O + nCO + nH2 + nN2 + nHCl + nSO2 + nO2 + nOH + nNO + nH + nCl; /*第二次近似计算*/ nO2 = (nH2O/nH2) * (nH2O/nH2) * KpH2O * KpH2O * pow(p/ng,-1); nOH = nH2O * KpH2Oz * pow(p/ng,-1)/sqrt(nH2); nH = sqrt(nH2*KpH2)*pow(p/ng,-0.5); nCl = nHCl * KpHCl * pow(p/ng,-1)/nH; nNO = sqrt(nN2*nO2*KpNO); } double Ip2 = nAl2O3 * hAl2O3 + nH2O * hH2O + nH2 * hH2 + nHCl * hHCl + nO2 * hO2 + nNO * hNO + nCl * hCl + nCO2 * hCO2 + nCO * hCO + nN2 * hN2 + nSO2 * hSO2 + nOH * hOH + nH * hH; printf("\nT2=2000K"); printf("\nnAl2O3=%lfmol/Kg,\nnH2O=%lfmol/Kg,\nnH2=%lfmol/Kg,\nnHCl=%lfmol/Kg,\nnO2=%lfmol/Kg,\nnNO=%lfmol/Kg,\nnCl=%lfmol/Kg,\nnCO2=%lfmol/Kg,\nnCO=%lfmol/Kg,\nnN2=%lfmol/Kg,\nnSO2=%lfmol/Kg,\nnOH=%lfmol/Kg,\nnH=%lfmol/Kg.",nAl2O3,nH2O,nH2,nHCl,nO2,nNO,nCl,nCO2,nCO,nN2,nSO2,nOH,nH); printf("\nIp2=%lfkJ/kg\n",Ip2); double Tf = (Ip0 - Ip2)*(2800-2000)/(Ip1 - Ip2)+2000; printf ("\n内插法求得燃烧室温度Tf=%lfK",Tf); /*----------------------------------------计算出Tf=2400K-----------------------------*/ //Tf=2400K ^_^ Kp = 6.0390;KpH2O = 0.3634e-2,KpH2Oz = 0.2573e-2,KpH2 = 0.2516e-3,KpHCl = 1.8055e-4,KpNO = 0.2410e-2; hAl2O3 = -1378.49,hH2O = -148.809,hH2 = 67.12096,hHCl = -22.8753,hO2 = 74.68854,hNO = 163.2842,hCl = 167.6069,hCO2 = -277.412,hCO = -39.0831,hN2 = 70.85828,hSO2 = -182.387,hOH = 110.2098,hH = 261.8902; nH = 0,nCl = 0,nO2 = 0,nOH = 0,nNO = 0; for (i=0;i<10;i++)

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南昌大学热力发电厂作业1 答案

南昌大学热力发电厂作业1 答案

书上P42页习题1-3(中国电力出版社-郑体宽-第二版)经济性指标计算课本P42习题1-3，即要求考虑汽轮机内效率0.884条件下的机组各项损失、热经济性指标和全厂发电热经济性指标，并绘出热流图！解：已知：P b=16.76MPa,t b=540℃,P0=16.18MPa,t0=535℃,P C=0.00524MPa,ηb=0.9186，ηm=0.985，ηg=0.99, ηri=0.884. 由水蒸气及热力软件计算得：h b=3401.8224kJ/kgh0=3394.4863 kJ/kgS0=6.42398 kJ/kg.K由P C=0.00524MPa与S0=6.42398 kJ/kg.K 得理想膨胀终点：hca=1963.04kJ/kg凝结水hc’=141.27kJ/kg（对应压力饱和水）实际膨胀点c的排汽参数:ΔHi =h0-hc=1265.5 kJ/kgΔHt =h0-hca=1431.45 kJ/kgηri=ΔHi/ΔHt =(h0-hc)/(h0-hca)=0.884得hc=2129kJ/kg以1kg/s主蒸汽流量为基准：锅炉有效利用热量：q b=h b-hc’=3260.55kJ/kg进入汽轮发电机组热量：q0=h0-hc’=3253.23kJ/kg由ηb=q b/q cp=(3401.82-141.27)/Q cp=0.9168得全厂输入热耗 q cp=3556.45kJ/kgw i=ΔHi =h0-hc=1265.5 kJ/kg由ηm=P ax/w i=P ax/1265.5=0.985得汽轮机轴输出能量P ax=1246.5 kJ/kg由ηg=P e/P ax=P e/1246.5=0.99得发电机输出能量P e=1234.05 kJ/kg(1)锅炉热损失：Δq b=q cp-q b=(1-ηb)q cp=295.9 kJ/kg锅炉能量损失系数：ξb=Δq b/q cp=8.32%(2)主蒸汽管热损失:Δq p=q b-q0=3260.55-3253.23=7.32 kJ/kg蒸汽管道能量损失系数：ξb=Δq p/q cp=0.21%蒸汽管道效率：ηp= q0/q b=99.77%(3)汽轮机热损失(绝热膨胀0,注：但有火用损，非理想膨胀)：Δq t=0(4)机械传动热损失：Δq m=w i-p ax=1265.5-1246.5=19 kJ/kg机械能量损失系数：ξm=Δq m/q cp=0.53%(5)发电机热损失：Δq g=p ax-p e=1246.5-1234.05=12.45 kJ/kg电机能量损失系数：ξm=Δq g/q cp=0.35%(6)凝汽器冷源热损失：Δq c=hc-hc’=2129-141.27=1987.73 kJ/kg冷源能量损失系数：ξc=Δq c/q cp=55.89%(7) 全厂效率:汽轮发电机组理想循环效率：ηt=ΔHt/q0=(h0-hca)/(h0-hc’)=(3394.5-1963.04)/3253.23=44% 汽轮发电机组绝对效率ηi：ηi=ηtηri =0.44×0.884=38.9%汽轮发电机组绝对电效率ηe：ηe=ηtηriηmηg=0.44×0.884×0.985×0.99=37.9%全厂效率：ηcp=ηbηpηtηriηmηg=ηbηpηtηriηmηg=0.9168×0.9977×0.44×0.884×0.985×0.99=34.69%校核1：ηcp=p e/q cp=1234.05/3556.45=34.69%校核2：ηcp=1-∑ξi=100-8.32-0.21-0.53-0.35-55.89=34.7%(二)按实际（绝对量）计算(1)求汽轮发电机组汽耗量D0、汽耗率d0该机组功率Pe=300MW=300000kW由Pe=D0ΔH tηriηmηg得D0=Pe/(ΔHtηriηmηg)=300000/(1431.45×0.884×0.985×0.99)=243.12kg/s=875.23t/hd0=D0/Pe=(875.23×1000kg/h)/(300000kW)=2.9174(kg/kW.h) (2)求全厂热耗Qcp、全厂热耗率qcp;汽轮发电机组热耗Q0，汽轮机发电机组热耗率q0Q0=D0(h0-hc’)=2.8473×109（kJ/h）q0=3600/ηe=9491(kJ/kW.h)Qcp=Q0/(ηPηb)=3.1125×109（kJ/h）qcp=3600/ηcp=10375(kJ/kW.h)(3)全厂发电标准煤耗率bcp,s=123/ηcp=354.47(g/kW.h)热流图如下：。

传热与流体数值计算大作业

传热与流体数值计算大作业

大作业一、假设0,1x y≤≤的方腔内充满不可压缩流体，左、右、下壁面固定，上壁面以()22161u x x=--运动。

试求腔内的定常解。

（流体的物性取20℃的水。

同时，可以使用20℃的甘油作为对比）二、求解二维圆柱坐标中的Poisson-Nernst-Plack（PNP）方程，PNP方程来描述纳米孔内带电离子在浓度梯度及电场作用下的迁移行为和离子浓度分布。

具体方程如下所示：其中i=+/-，分别代表阴阳离子。

以及连续性方程:其中Φ是局域的电动势，c i表示i种离子的浓度，左侧边界上c+=10,c-=10，右侧边界上c+=1,c-=1。

j i表示离子流，D i为离子的扩散系数2×10-9，z i为离子的带电量,z i=1，T为溶液的温度,T=300。

e是电子电量1.602×10-19，ε0×εr=80，k B为波尔兹曼常数,k B=1.38×10-23。

边界上的电势Φ由高斯定律决定：对于带电的纳米孔壁（图中红色实线所示），有σs=σ（σ为纳米孔的表面电荷密度，数值为0.05）；对于其余区域有σs=0。

离子流j i在边界上的法向分量为零，即，求解φ、浓度c i以及ij的场。

（备注：求解区域为一圆柱形区域，长度为1200，直径为d=10。

建议步骤：可首先猜想浓度场c+和c-，并求解电动势场φ，通过连续性方程修正离子流场ij）大作业要求：1-3人为一组，完成以上任选一题目。

最终截止时间为12月26日。

在最终截止时间之前可以提交1次，若不满意得分可以继续修改。

大作业以报告形式提交，内容至少包括计算域的网格划分、方程的离散化、边界条件的处理、计算收敛的判据、计算的结果、结果的图形化显式、结果分析等。

源代码作为附录附在报告的最后。

向心涡轮级的热力计算

向心涡轮级的热力计算

课本例题第一组第二组####360000360000####1100001100003533603600.040.250.25r'r>75％>75％>75％<90000<90000<900000.070.090.110.950.950.950.840.840.841818180.310.3141592650.3141592653535350.610.6108652380.610865238计算过程1818180.310.3141592650.31415926518.818.7518.751818182.速度比M0.890.8888888890.8888888890.420.4680.42051.14 1.144768567 1.1447685671.11 1.112089848 1.1120898481.26 1.313980397 1.2602514150.530.5425156890.5321367994.涡轮速比X 00.70.6874966020.6952514415.涡轮膨胀比Pi3.75 3.272727273 3.2727272736.涡轮总等熵焓降Δhs ####104046.6282104046.62827.等熵速度Cs 473456.1723976456.17239768.气流速度C1307293.1168002296.42310539.气流压力P1####219728.1077217096.268310.气流温度T1306317.2549958316.285245111.空气密度ρ10.96 2.413210739 2.39161643612.气流在喷嘴环中的多变指数n 1.34 1.344113899 1.34402953713.临界压力比pcr0.540.5378799040.53789467814.喷嘴环出口压力与涡轮进口压力之比p10.570.6103558550.60304519叶轮进口15.圆周速度u1329313.6169732317.154516616.涡轮转速n####66551.5886955065.5007717.绝对速度的周分量C1u 292278.7706428281.915125818.绝对速度的径分量C1r 9590.5780725891.5997770519.相对速度w110297.0497499898.1444538120.相对速度的周分量36.534.8463303535.23939073喷嘴环出口原始参数主要设计要求选择参数1.叶片数Zt3.反力度ρt21.气流角β1111111.0422554111.04225541.94 1.938052966 1.93805296622.圆周速度u2137146.7727434133.363474223.理论相对速度w2s200213.3052804193.817548124.实际相对速度w2168179.1764355162.806740425.气流在叶轮中的加速因子 1.65 1.84623284 1.65884809626.绝对速度C296.2102.771381493.3821099727.气流角α2 1.57 1.570796327 1.570796312采用零渦排气方案，已知α2=90°，计算结果要与其相符909089.9999991528.出口温度T2253267.7530511266.695756529.空气密度ρ20.54 1.431450584 1.43712545830.喷嘴环相对能量损失§n0.050.044604720.04561666231.叶轮相对能量损失§i0.050.0643699260.05314543832.余速相对能量损失§c20.040.0507558820.04190533933.轮周效率ηu0.860.8402694710.85933256134.轮盘摩擦损失功率Ndf145523.6471772801.769299935.轮盘摩擦相对能量损失§df0.040.020131250.03082346136.间隙漏气修正系数ηδ0.040.025*******.0290.950.9670988510.962337.涡轮绝热效率ηt0.790.7931547310.79727430738.涡轮理论温降ΔT0111103.5289833103.528983339.涡轮实际温降ΔT87.382.1145028982.5409983540.涡轮出口温度T3266277.8854971277.459001641.涡轮（绝热）功率Nt316620631.2688520738.4258442.涡轮有效功率Ntc0.970.970.97307120012.3307920116.2730643.涡轮出口密度ρ30.51 1.37925608 1.381376244.涡轮出口空气体积流量Q0.070.1812571310.1809789445.叶轮角速度ω93936969.2660715766.44575646.涡轮比转速Ns0.410.5121693530.42344910847.喷嘴环最小截面积Fmin0.410.3986898650.400470416123353.5184698352.7316965 48.喷嘴环内经D1n111729211249.喷嘴环出口总面积F1n 预取喷嘴环叶片尾缘厚度Δn=0.6mm,并估取τn=0.810.810.810.814901412.0064011408.863909叶轮出口50.喷嘴出口叶片高度Ln 2.17 4.88538692 4.0040652722.2 4.9451.喷嘴喉部宽度bn2727272.07 2.6720972773.2660342262.1 2.73.352.叶轮进口阻塞系数τ1 1.5 1.5 1.50.880.9045070340.921869392检查到53.叶轮进口叶片高度L1 2.06 4.472160213 3.5821363222.1 4.53.62.6 5.782 4.722.6 5.8 4.754.叶轮出口平均直径D229.342.1246.255叶轮出口55.叶轮出口叶根直径D2h0.250.250.2517.522.527.556.总面积F28641991.5253262172.84332857.叶尖直径D2i37.555.1537741259.3531806258.叶片高度L21016.3268870615.9265903159.有效面积F2E6941699.3837251862.86611660.阻塞系数τ20.80.853*******.85734028461.叶片尾缘厚度Δ23333330.580.5759586530.5759586531.03 1.082820009 1.17780451662.叶轮叶片平均高度Lov 6.311.0634435310.313295160.220.280.30.030.025*******.029088666。

动力设备大作业三

动力设备大作业三

工业锅炉习题（二）3．对习题1，2所述 SZL-6-13-W Ⅲ饱和蒸汽工业锅炉进行炉膛热力计算，包括结构特性计算和热力计算两大部分，炉膛结构和水冷壁布置分别如附图2和附图3所示。

其结构特性计算已给出，要求按表进行热力计算（可参照教材例题）。

结构特性计算包括炉壁总面积F l ，炉膛包面积F lb ，炉排有效面积R ，炉膛体积V l 以及炉膛辐射受热面积H f 等的计算。

附图2 炉膛结构图⑴ 炉膛总面积的计算（参见附图2） 侧墙壁面积：F Ⅰ=2.75×1.448=3.982m 2F Ⅱ=21(2.75+0.665)×2.485=4.243m 2 F Ⅲ=21(0.4+0.876)×3.385=2.159m 2F Ⅳ=0.665×0.876=0.582m 2 F Ⅴ=21[(0.35+0.959)+1.8]×0.85=1.32m 2 F Ⅵ=0.35×0.3=0.105m 2F cb = F Ⅰ+F Ⅱ+F Ⅲ+F Ⅳ+F Ⅴ+F Ⅵ=12.39m 2 后墙壁面积：F hb =PQ ×(AK +AB +BC +CD +21DM ) =1.95(0.4+3.385/cos8°+2.485/sin50°+1.448+0.5×1.95/2×tg15°) =1.95(0.4+3.418+3.244+1.448+0.131) =16.85m 2前墙壁面积：F qb =PQ ×(JI +IH +HG +GF +FE +21EN ) =1.95(0.35+0.3+0.959+0.491/ sin30°+3.009+0.131) =11.175m 2 顶墙壁面积：F db =2OP ×2.75=2×0.5×1.95/cos15°×2.75=5.55m 2 炉壁总面积：F l =2F cb + F hb +F qb +F db =212.39+16.85+11+11.175+5.55=58.35m 2 ⑵ 炉膛包覆面积的计算：F lb =F l +R=58.35+10.14=68.49m 2⑶ 炉膛体积的计算：V l =F cb ×1.95=12.39×1.95=24.16m 2 ⑷ 炉排有效面积的计算：R=5.21×1.95=10.14m 2 ⑸ 水冷壁管子直径为：d=51mm ⑹ 水冷壁污染系数：不覆盖耐火材料部分ζ’=0.6 覆盖耐火材料部分ζ’’=0.2⑺ 有效辐射受热面积计算（参见附图3）附图3 水冷壁布置图4．SZL-6-13-W Ⅲ工业锅炉的空气预热器结构尺寸如附图5，结构计算部分已给出（见附表）。