《分布式能量系統》課程考核姓名:專業學號成績時間一、作業題目設計以燃氣輪機發電機組為主機的冷熱電聯產系統并進行相應的熱力計算。(一)、已知條件：燃料——天然氣(熱值50000kJ/kg)發電設——燃氣輪機發電機組空調冷(熱)生產設備一煙氣型溴化鋰冷水機組(遠大產)生活熱水生產設備一管殼式換熱器生活熱水輸出/回水溫度一一55°C/I0r排煙溫度一一(80C――100°C)環境溫度288K時，標定工況燃氣輪機發電機組有關性能參數電功率kW效率%壓比初溫排煙溫度r煙氣流量Kg/s981036?215128857530環境溫度288K時，變負荷工況燃氣輪機發電機組有關性能參數項目性能參數相對值100%工況67%工況44%工況19%工況相對功率1.0000.6710.4410.19工質相對流量1.0001.0031.0041.007相對壓比1.0000.9510.9210.889相對初溫(絕對溫度)1.0000.8870.7950.700相對效率1.0000.8390.6650.333(二)、要求：根據主機設計冷熱電聯產系統，畫出系統原理圖；通過熱力計算，選擇主要配套設備(制冷機，換熱器)；

主機在100%、67%和44%負荷工況運行時，計算系統的輸出電功率、空調冷量/熱量、生活水熱量以及夏季和冬季系統的一次能源節約率(分供系統：供電效率0?36,電制冷系數5,供熱效率0.90。煙氣和水的比熱取平均溫度時的比熱值。)。煙氣型溴化鋰機組的變工況特性可用下列公式描述:機組制冷量和制熱量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廠igigia(t)=—0.5555+0.2777廠2gigit—溴化鋰機組入口煙氣相對溫度g1m—溴化鋰機組煙氣相對流量g機組出口煙氣溫度T=b(T)+b(T)m+b(F)m2g20gi1gig2gigt=tx10g2g2g2b(t)=0.5480—0.0515廠TOC\o"1-5"\h\z0gigib(t)=—0.3548+0.8930亍1gigib(t)=0.1205—0.1555廠2gigi

二、作業完成情況（一）系統原理圖根據燃氣輪機發電機組，經初步設計畫出系統原理圖如下:（二）配套設備的選擇1、制冷機的選擇（1）、冷水機組的選型根據主機煙氣額定參數，查遠大空調產品手冊，選用遠大空調煙氣機BE煙氣500°C-800，機組數量2臺，其主要參數如表二。表二制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C9304613761381500160(2)、冷水機纟EL輸出參數修正-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冷水機組排煙溫度：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所以就有冷水機組修正后制冷量：Q=Q?Q0=1.1767x9304=10948kWccc制熱量：Q=Q?Q0=1.1767x6137=7221kWhhh即有冷水機組修正后參數結果如表三：表三:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度c煙氣出口溫度c10948722154000575165.62、換熱器的選擇（1）換熱器的選型選擇兩臺換熱器串聯。1）煙氣的物性參數：假設煙氣出口溫度為85C,煙氣平均溫度：t=165.6+85=125.3C=398.3K12查表得：運動粘性系數v=2.607x10-5m2/s；i導熱系數九=3.53x10-2W/（m?K）；c=1.01kJ/（kg?K）ipi普朗特數Pr=0.6855i2）水的物性參數水的平均溫度：t=55+10=32.5C22查表得：運動粘性系數v=7.685x10-7m2/s；0導熱系數九=0.622W/(m?K)；c=4.174kJ/(kg?K)0p0普朗特數Pr=5.14；03）水的流量及熱量p=994.825kg/m30meAt15x1.01x80.6,中,m=—_l==6.5kg/s0eAt4.174x45p02Q=meAt=15x1.01x80.6=1221.09kWgPi1平均溫壓.At—At110.6—75dAt=maxmi^==91.65CmAt110.6lnmaxlnAt75min5）根據經驗估計傳熱系數K二60W/（m2?K）6）傳熱面積人Q1221.09x1000A===222.06m2KAt60x91.65m7）根據初步計算，選擇公稱直徑1200mm的立式虹吸式重熱器，兩臺。管材：20#碳素鋼管徑/壁厚：038x管材：20#碳素鋼管徑/壁厚：038x3正三角排布管數：711管間中心距：48mm管程流通面積：0.5715m2折流板間距:l=600mmb8）煙氣平均流速和Re煙氣平均體積流量V=^2工=158）煙氣平均流速和Re煙氣平均體積流量V=^2工=155287x398.3

gp1.01x105=16.98m3/sV1698

煙氣平均速度u=—^==29.71m/sF0.5715i雷諾數Re=毗=0.032x29.71=36467.97iv2.607x10-5i9)管內煙氣平均對流換熱系數九a=0.023Re0.8Pr0.4idiii353x10—2=0.023xx36467.970$x0.68550.4=97.34W/(m2?°C)0.03210）管外平均對流換熱系數碳素鋼的傳熱系數九=43.2W/（m?C）w當量直徑des1.1當量直徑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傳熱系數0.55Pr13=0.360X———X1392.990.55X5.1413=721.720.02871=

ka011d+亠+rad0ii138383x10-3x38d+廠一^+

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）傳熱面積乂Q1221.09x1000A===198.56m2kAt67.1x91.65m13）換熱器的型號查《換熱器設計手冊》，可知換熱器應選擇型號為:BEM1400-1.0-204-3/38-1,兩臺串聯。（2）換熱器的校核1）假設換熱器出口煙溫為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煙溫度再進行計算+嘰沖-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煙溫度再進行計算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通過迭代，煙氣出口溫度基本穩定在83.7C，所以校核出口煙溫完成，出口煙溫為83.7C。4）換熱器輸出參數如表四表四：傳熱量kW生活水流量Kg/h生活水出口溫度C煙氣出口溫度C1240.552340055.883.744443、主機在不同負荷工況運行(1)100%負荷工況時輸出電功率Q=9180kW，空調制冷量Q=21896kW，空調制熱量12Q二14442kW，生活熱水量3、主機在不同負荷工況運行(1)100%負荷工況時輸出電功率Q=9180kW，空調制冷量Q=21896kW，空調制熱量12Q二14442kW，生活熱水量Q=2481.1kW1)一次能源節約率9810二二27099.45kW.362廠218962481.19180“審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)能源綜合利用率夏季：v二9810+2481」+21896二126.57%27009.45冬季：v二9810+2481」+14442二98.98%27009.452)67%負荷工況時1)在100%工況時求出相對內效率P=15P=15x0.1=1.5MPa21有T=(1288+273.15)x(°.1)肓=720.14K4s1.51288-575相對內效率“1288:273.15「720.14二酬78%2)在67%工況時燃氣輪機排煙溫度t=15x0.951x0.1=1.4256MPa=(1288x0.887+273,15)x(0.1)肯=662.56K1.4256ssg燃氣輪機排煙溫度為:t=燃氣輪機排煙溫度為: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冷水機組排煙溫度：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所以就有冷水機組修正后制冷量：Q=Q?Q0=0.9208x9304=8567.1kWeee制熱量：Q=Q?Q0=0.9208x6137=5651.0kWhhh即有冷水機組修正后參數結果如表五：表五:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C8567.15651.054162504.02151.8輸出電功率Q=6582.51kW，空調制冷量Q=17134.2kW，空調制熱量12Q=11302.0kW，生活熱水量Q=2033.9kW343)—次能源節約率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)能源綜合利用率夏季：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%負荷工況時同67%工況可求得t=443.6°C4表六:制冷量kW制熱量kw煙氣流量Kg/h煙氣入口溫度C煙氣出口溫度C6549.14878