热能与动力机械教案13章完整版教材Word文档下载推荐.docx
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难点:
能源转换与利用的基本定律、能源有效利用的常用评估指标。
●复习、引入新课
●讲授新课
第一节能源及其利用
一、能源及其分类
1、来自太阳、地球本身、天体引力
2、一次能源VS二次能源
一次能源:
自然界已经存在的、可直接取得而不改变其基本形态的能源。
二次能源:
由一次能源加工或转换而成的另一种形态的能源产品。
3、可再生能源VS不可再生能源
4、燃料能源VS非燃料能源
二、能源的形式
共六种:
机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能
三、热能的发生
1)直接发生
2)转换产生
机械能、电能、辐射能、化学能、核能
四、热能的储存与转换
1)显热储存;
2)潜热储存;
3)热化学法储存
五、热能利用
1)提高能源利用率
2)减少环境污染
1.2.1循环经济的含义
传统经济——是由“资源—产品—污染排放”所构成的物质单向流动的线性经济,其特征是“高开采、低利用、高排放”。
如长此以往,其结果必然是资源枯竭、环境恶化,带来种种人类生存和社会发展问题。
循环经济——是由“资源—产品—再生资源”所构成的物质反复流动的经济发展模式。
它要求在经济活动中以“3R原则”作为行为准则:
(1)减量化(Reduce)原则。
用较少的原料和能源投入来达到既定的生产或消费的目的。
(2)再使用(Reuse)原则。
产品和包装容器能以初始的形式被反复使用。
(3)再循环(Recycle)原则。
生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源,而不是不可恢复的垃圾。
1.2.1我国能源利用现状
我国许多领域呈现粗放式增长。
目前我国单位产值能耗大约是世界平均水平的2倍多,我国单位GDP的能耗是日本的7倍、美国的6倍,甚至是印度的2.8倍。
每公斤标准煤产生的国内生产总值仅为0.36美元,世界平均值为1.86美元。
目前我国能源利用效率仅33%,比发达国家低约10个百分点。
电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织等8个行业主要产品的单位能耗平均比国际先进水平高40%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%左右。
我国已经探明的原煤储量是1145亿吨,而全球是9845亿吨。
按人均计算,中国人均原煤储量是90吨,而世界人均为162吨。
我国的原油已经探明的数量是33亿吨,而全世界是1430亿吨,我国人均的储量只有2.6吨,世界人均是26.3吨。
我国人均能源可采储量中,石油、天然气、煤炭仅为世界平均值的10%、5%和57%。
国家“十一五”、“十二五”节能减排目标
改革开放之初,我国万元GDP能耗为16吨标准煤,而到2005年,下降到1.22吨标准煤,下降幅度是非常大的。
“十一五”(2005年-2010年)节能减排目标
1)中国万元国内生产总值能耗将由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下,降低20%左右;
单位工业增加值用水量降低30%。
中国主要污染物排放总量减少10%,
二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,
化学需氧量由1414万吨减少到1273万吨;
全国设市城市污水处理率不低于70%,
工业固体废物综合利用率达到60%以上.
“十二五”(2010年-2015年)节能减排目标
•全国万元国内生产总值能耗下降16%,(1.034吨--0.869吨标准煤,实现节约能源6.7亿吨标准煤。
•全国化学需氧量和二氧化硫排放总量各减少8%;
•全国氨氮和氮氧化物排放总量各减少10%。
第三节能量转换与利用的基本定律
1.3.1热力循环
热力循环——就是工质从某一热力状态起始,经过一系列状态变化后又回到原来初始状态的热力过程。
复习工程热力学的内容:
正向循环、逆向循环、热力学第一定律、热力学第二定律
1.4.1能源有效利用的常用评估指标
有两种类型:
能源经济性指标——单位产值能耗和单位产品能耗;
能源技术效率指标——能源利用效率。
1.单位GDP能耗;
2.单位产品能耗;
3.能源利用效率
4.(火用)效率
1.5.1热能与动力装置的组成
热能与动力装置可包含以下几部分:
①发生装置
②储能装置
③传递装置
④转换装置
⑤辅助设备
1.5.2热能与动力设备的工作条件
1.温度工作流体的温度可能极高或极低。
2.压力工作流体的压力可能极高或极低。
3.速度动力机械的运动部件常处于高速运转状态。
4.负荷外界负荷的急剧变化,使工作流体的温度、压力、流量发生剧烈变动。
5.振动由于负荷变化的冲击、动态不平衡等造成振动。
6.腐蚀由于工作流体(如,地热水)的腐蚀等造成。
动力机械是指将某能源直接转换为机械能并拖动其他机械进行工作的机械。
动力系统可按工质的不同而分为蒸汽动力、燃气动力、水动力和风动力四大系统。
1.6.1动力机械的类型
1.按作功的物质分,有
蒸汽动力机(如汽轮机、蒸汽机)
燃气动力机(如汽油机、柴油机、煤气机、
燃气轮机、喷气发动机等)、
水动力机(如水轮机)
风动力机(如风力机)。
2.按加热方式分,有
内燃动力机(如柴油机、汽油机、煤气机、喷气发动机等)
外燃动力机(如汽轮机、蒸汽机等)
水和风动力机(无加热,如水轮机)。
因热能利用与动力技术的应用所造成的环境污染,有以下几个主要方面。
1.热污染;
2.空气污染;
3.噪声污染;
4.放射性污染;
5.其他污染
环境污染的防治
1)改善动力机械和热能利用的各种设备的结构,并研制新型高效装置。
2)采用高效、低污染的新型动力循环。
如煤气化燃气一蒸汽联合循环。
3)采用代用燃料与代用工质,并禁用某些工质。
如以天然气代替煤气。
4)开发利用新能源和可再生能源。
如太阳能、风能、生物质能等。
5)研制性能优良的技术部件。
如新型的燃烧器、高效的脱硫除尘器6)建立“噪声综合控制区”和进行“环境噪声达标区”的建设。
7)综合治理环境。
合理排放和处理废气、废水、废液、废料。
8)从可持续发展的战略目标出发,发展循环经济,推行环境无害化技术和清洁生产
●总结
●布置作业:
1-16
第二章锅炉结构及原理
第2次
第一节 概述
第二节 燃料特性与热工计算
掌握锅炉的分类,锅炉的型号、燃料的组成和性质,可以通过铭牌了解锅炉的运行参数,熟悉锅炉所使用的燃料,以及空气量和烟气量的计算。
锅炉的分类,锅炉的型号、燃料的组成和性质。
锅炉的热平衡计算,空气量以及烟气的计算。
一、蒸汽或热水的热发生装置可分为两类:
锅炉——伴随有燃烧反应的、以产生蒸汽或热水为目的的热发生装置。
余热锅炉或废热锅炉——在热转换装置中并不伴随有燃烧反应,而是利用系统的余热或废热产生蒸汽或热水的热发生装置。
二、锅炉的构造
结合锅炉结构图讲解锅炉的构造及各部分的功能。
现代大型自然循环高压锅炉所具有的主要部件及其作用如下:
(1)炉膛保证燃料燃尽并使出口烟气冷却到对流受热面能安全工作。
由水冷壁与锅筒、集箱和炉墙构架所组成。
炉膛火焰中心1500~1600℃,炉膛出口1000~1200℃左右。
(2)锅筒是自然循环锅炉各受热面的集散容器,将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁,下降管等组成水循环回路。
直流锅炉无锅筒。
(3)水冷壁是锅炉的主要辐射受热面;
另一作用是保护炉墙。
其中凝渣管,防止过热器结渣。
(4)燃烧设备按其燃烧方式可分为火床、火室、沸腾和旋风炉燃烧设备。
锅炉所用燃烧方式因燃料不同,锅炉容量不同而有差异。
(5)过热器将饱和蒸汽加热到额定的过热蒸汽温度。
烟气从炉膛出口流过屏式过热器和对流过热器后,温度降到500~600℃。
(6)再热器将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度,然后再送到汽轮机中压缸膨胀作功。
(7)省煤器利用锅炉尾部烟气的热量加热给水,降低排烟温度,节约燃料。
三、锅炉的分类
1.按用途分
电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉、余热锅炉、机车锅炉等。
2.按循环方式分
自然循环锅炉——工质依靠下降管中的水与上升管中汽水混合物之间的密度差进行循环。
控制循环锅炉——在蒸发受热面的下降管与上升管之间装有循环泵,用来提高循环回路的流动压头,循环倍率约在3~5。
复合循环锅炉
直流锅炉——工质的循环是依靠给水泵的压头来完成的。
3、按出□工质压力分
低压锅炉——压力一般小于1.275MPa,用于工业锅炉。
中压锅炉——∽3.825MPa,用于电站、热电站或工业锅炉。
高压锅炉——∽9.8MPa,用于电站、热电站锅炉。
超高压锅炉——∽13.73MPa,用于电站锅炉。
亚临界压力锅炉——∽16.67MPa,用于电站锅炉。
超临界压力锅炉——23~25MPa,用于电站锅炉。
超超临界压力锅炉——般大于27MPa,用于电站锅炉。
4、按燃烧方式分
火床燃烧锅炉、火室燃烧锅炉、流化床燃烧锅炉和旋风燃烧锅炉。
四、锅炉的命名方式
一、锅炉使用的燃料
(一)燃料的分类
燃料是一种由有机可燃质、不可燃无机矿物质(灰分)和水分等物质组成的复杂的混合物。
目前地球上的燃料可分为两大类,即核燃料和有机燃料,锅炉大都燃用有机燃料。
(二)燃料的组成
固体燃料的成分有:
碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、水分(M)、灰分(A)。
其中C、H、S为可燃元素。
液体燃料的成分也是碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分,但碳和氢含量较高。
气体燃料有天然气和人造气两类。
天然气分气田气和油田伴生气两种。
气田气主要成分是甲烷;
油田气除含甲烷外,还有丙、丁烷等烷烃类,CO2含量也比气田气高。
(四)燃料的性质
1、煤的基本性质、成分及发热量
2、生物质
3、燃料油
二、燃烧计算与热平衡计算
(一)燃烧基本计算
1、固体及液体燃料的理论空气量
2、实际空气量、过量空气系数和漏风系数
(二)锅炉热平衡计算
热平衡计算主要确定锅炉的各项热损失、锅炉效率以及燃料消耗量。
1、热平衡基本原理
所谓锅炉热平衡是指锅炉的输入热量与输出热量(包括有效利用热和各项热损失)之间的平衡。
●布置作业
第3次
第三节 锅炉燃烧
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