《分布式能量系统》课程考核

《分布式能量系统》课程考核姓名:专业学号成绩时间一、作业题目设计以燃气轮机发电机组为主机的冷热电联产系统并进行相应的热力计算。(一)、已知条件：燃料——天然气(热值50000kJ/kg)发电设——燃气轮机发电机组空调冷(热)生产设备一烟气型溴化锂冷水机组(远大产)生活热水生产设备一管壳式换热器生活热水输出/回水温度一一55°C/I0r排烟温度一一(80C――100°C)环境温度288K时，标定工况燃气轮机发电机组有关性能参数电功率kW效率%压比初温排烟温度r烟气流量Kg/s981036・215128857530环境温度288K时，变负荷工况燃气轮机发电机组有关性能参数项目性能参数相对值100%工况67%工况44%工况19%工况相对功率1.0000.6710.4410.19工质相对流量1.0001.0031.0041.007相对压比1.0000.9510.9210.889相对初温(绝对温度)1.0000.8870.7950.700相对效率1.0000.8390.6650.333(二)、要求：根据主机设计冷热电联产系统，画出系统原理图；通过热力计算，选择主要配套设备(制冷机，换热器)；

主机在100%、67%和44%负荷工况运行时，计算系统的输出电功率、空调冷量/热量、生活水热量以及夏季和冬季系统的一次能源节约率(分供系统：供电效率0・36,电制冷系数5,供热效率0.90。烟气和水的比热取平均温度时的比热值。)。烟气型溴化锂机组的变工况特性可用下列公式描述:机组制冷量和制热量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厂igigia(t)=—0.5555+0.2777厂2gigit—溴化锂机组入口烟气相对温度g1m—溴化锂机组烟气相对流量g机组出口烟气温度T=b(T)+b(T)m+b(F)m2g20gi1gig2gigt=tx10g2g2g2b(t)=0.5480—0.0515厂TOC\o"1-5"\h\z0gigib(t)=—0.3548+0.8930亍1gigib(t)=0.1205—0.1555厂2gigi

二、作业完成情况（一）系统原理图根据燃气轮机发电机组，经初步设计画出系统原理图如下:（二）配套设备的选择1、制冷机的选择（1）、冷水机组的选型根据主机烟气额定参数，查远大空调产品手册，选用远大空调烟气机BE烟气500°C-800，机组数量2台，其主要参数如表二。表二制冷量kW制热量kw烟气流量Kg/h烟气入口温度C烟气出口温度C9304613761381500160(2)、冷水机纟EL输出参数修正-575t=500=1.15，m二網二0.8796a(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冷水机组排烟温度：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所以就有冷水机组修正后制冷量：Q=Q•Q0=1.1767x9304=10948kWccc制热量：Q=Q•Q0=1.1767x6137=7221kWhhh即有冷水机组修正后参数结果如表三：表三:制冷量kW制热量kw烟气流量Kg/h烟气入口温度c烟气出口温度c10948722154000575165.62、换热器的选择（1）换热器的选型选择两台换热器串联。1）烟气的物性参数：假设烟气出口温度为85C,烟气平均温度：t=165.6+85=125.3C=398.3K12查表得：运动粘性系数v=2.607x10-5m2/s；i导热系数九=3.53x10-2W/（m•K）；c=1.01kJ/（kg•K）ipi普朗特数Pr=0.6855i2）水的物性参数水的平均温度：t=55+10=32.5C22查表得：运动粘性系数v=7.685x10-7m2/s；0导热系数九=0.622W/(m•K)；c=4.174kJ/(kg•K)0p0普朗特数Pr=5.14；03）水的流量及热量p=994.825kg/m30meAt15x1.01x80.6,中,m=—_l==6.5kg/s0eAt4.174x45p02Q=meAt=15x1.01x80.6=1221.09kWgPi1平均温压.At—At110.6—75dAt=maxmi^==91.65CmAt110.6lnmaxlnAt75min5）根据经验估计传热系数K二60W/（m2•K）6）传热面积人Q1221.09x1000A===222.06m2KAt60x91.65m7）根据初步计算，选择公称直径1200mm的立式虹吸式重热器，两台。管材：20#碳素钢管径/壁厚：038x管材：20#碳素钢管径/壁厚：038x3正三角排布管数：711管间中心距：48mm管程流通面积：0.5715m2折流板间距:l=600mmb8）烟气平均流速和Re烟气平均体积流量V=^2工=158）烟气平均流速和Re烟气平均体积流量V=^2工=155287x398.3

gp1.01x105=16.98m3/sV1698

烟气平均速度u=—^==29.71m/sF0.5715i雷诺数Re=毗=0.032x29.71=36467.97iv2.607x10-5i9)管内烟气平均对流换热系数九a=0.023Re0.8Pr0.4idiii353x10—2=0.023xx36467.970$x0.68550.4=97.34W/(m2•°C)0.03210）管外平均对流换热系数碳素钢的传热系数九=43.2W/（m•C）w当量直径des1.1当量直径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传热系数0.55Pr13=0.360X———X1392.990.55X5.1413=721.720.02871=

ka011d+亠+rad0ii138383x10-3x38d+厂一^+

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）传热面积乂Q1221.09x1000A===198.56m2kAt67.1x91.65m13）换热器的型号查《换热器设计手册》，可知换热器应选择型号为:BEM1400-1.0-204-3/38-1,两台串联。（2）换热器的校核1）假设换热器出口烟温为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烟温度再进行计算+叽冲-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烟温度再进行计算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通过迭代，烟气出口温度基本稳定在83.7C，所以校核出口烟温完成，出口烟温为83.7C。4）换热器输出参数如表四表四：传热量kW生活水流量Kg/h生活水出口温度C烟气出口温度C1240.552340055.883.744443、主机在不同负荷工况运行(1)100%负荷工况时输出电功率Q=9180kW，空调制冷量Q=21896kW，空调制热量12Q二14442kW，生活热水量3、主机在不同负荷工况运行(1)100%负荷工况时输出电功率Q=9180kW，空调制冷量Q=21896kW，空调制热量12Q二14442kW，生活热水量Q=2481.1kW1)一次能源节约率9810二二27099.45kW.362厂218962481.19180“审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)能源综合利用率夏季：v二9810+2481」+21896二126.57%27009.45冬季：v二9810+2481」+14442二98.98%27009.452)67%负荷工况时1)在100%工况时求出相对内效率P=15P=15x0.1=1.5MPa21有T=(1288+273.15)x(°.1)肓=720.14K4s1.51288-575相对内效率“1288:273.15「720.14二酬78%2)在67%工况时燃气轮机排烟温度t=15x0.951x0.1=1.4256MPa=(1288x0.887+273,15)x(0.1)肯=662.56K1.4256ssg燃气轮机排烟温度为:t=燃气轮机排烟温度为: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冷水机组排烟温度：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所以就有冷水机组修正后制冷量：Q=Q•Q0=0.9208x9304=8567.1kWeee制热量：Q=Q•Q0=0.9208x6137=5651.0kWhhh即有冷水机组修正后参数结果如表五：表五:制冷量kW制热量kw烟气流量Kg/h烟气入口温度C烟气出口温度C8567.15651.054162504.02151.8输出电功率Q=6582.51kW，空调制冷量Q=17134.2kW，空调制热量12Q=11302.0kW，生活热水量Q=2033.9kW343)—次能源节约率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)能源综合利用率夏季：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%负荷工况时同67%工况可求得t=443.6°C4表六:制冷量kW制热量kw烟气流量Kg/h烟气入口温度C烟气出口温度C6549.14878