机燃烧过程可用能及不可逆损失分析
浅谈如何提高加热炉热效率的方法及措施
浅谈如何提高加热炉热效率的方法及措施加热炉运行过程中的热损失，主要是散热的损失。
有效能的损失主要在燃烧传热的不可逆过程中。
因此，加热炉热效率的提高重点应放在燃烧和辐射段的散热损失上。
标签：加热炉;热效率;提高;方法;措施加热炉是石油化工行业最常用的设备之一，也是消耗能量最多的装置。
在实际操作中，加热炉通过燃烧的燃料获得热量，又通过加热炉本身将热量释放出去，也称输出热量。
不论哪一种形式都包含热效率的使用，由于热效率与加热炉本身、燃料、燃烧程度等有很大的关系，因此要想提高热效率必须从多个方面入手。
一、加热炉存在的问题加热炉运行过程中的热损失，主要是散热的损失。
有效能的损失主要在燃烧传热的不可逆过程中。
因此，加热炉热效率的提高重点应放在燃烧和辐射段的散热损失上。
目前，有的单位加热炉由于设备陈旧，衬里老化、脱落，钢板腐蚀穿孔等各种原因，导致加热炉散热损失增大，局部过热超温，引起热效率下降，热效率一般达不到原设计值或工作要求，不但严重影响了设备的安全运行，还影响了单位的工作，直接影响企业的经济效益。
二、如何提高加热炉热效率方法及措施提高加热炉热效率最重要的措施是减少加热炉的一切热损失。
影响加热炉热效率的因素很多，如：燃料烧嘴、结构设计、制作是否合理、炉子产量、燃料种类、燃料燃烧情况、燃料和空气的预热情况、废气的排除温度和数量、炉子的冷却条件进而散热状况等诸多因素。
所以，要提高加热炉的热效率，可以采取如下措施：1、尽量减少烟气带走的物理并将此热量充分回收利用。
（1）一是在保证产量和加热质量的前提下尽可能降低出炉烟气的温度;二是被烧坏的蓄热能力差的蓄热小球要及时更换，保证其正常的蓄热能力。
三是天然气烧嘴结构设计、制作与炉窑要配套。
（2）要保证足够的空气，使燃气得以充分燃烧。
一是员工必须要根据燃气发热值的不同正确调整天然气烧嘴空燃比，以减少化学和机械不完全燃烧所造成的热损失;二是尽量减小空气过剩系数，避免过剩空气吸收大量的热量和产生多余的气体带走热量。
热机的工作原理与效率计算分析
热机的工作原理与效率计算分析在我们的日常生活和工业生产中，热机扮演着至关重要的角色。
从汽车的发动机到发电厂的大型机组，热机的应用无处不在。
那么，热机究竟是如何工作的？其效率又是如何计算和分析的呢？让我们一起来探究一番。
热机，简单来说，就是一种将内能转化为机械能的装置。
它的工作原理基于热力学定律，特别是热力学第一定律和热力学第二定律。
我们先来看热力学第一定律，也称为能量守恒定律。
它表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
对于热机来说，燃料燃烧产生的热能就是输入的能量，而输出的则是机械能。
以常见的内燃机为例，比如汽车中的汽油发动机。
当汽油和空气的混合物在气缸内被火花塞点燃时，会发生剧烈的燃烧反应。
燃料中的化学能迅速转化为热能，使气缸内的气体温度和压力急剧升高。
高温高压的气体膨胀，推动活塞做功。
在这个过程中，热能转化为了活塞的机械能，通过连杆、曲轴等机构传递出去，最终驱动车辆前进。
然而，热机的工作过程并不是完美的，这就涉及到热力学第二定律。
该定律指出，热不可能自发地从低温物体传到高温物体，或者说，在任何自发的过程中，系统的熵总是增加的。
熵是一个用来描述系统混乱程度的热力学概念。
在热机中，这意味着一部分输入的热能不可避免地会以废热的形式散失到环境中，而无法完全转化为有用的机械能。
了解了热机的工作原理，接下来我们探讨一下热机效率的计算和分析。
热机效率，通常用η表示，定义为热机输出的有用功与输入的总能量之比。
对于一个理想的热机，假设它在温度为 T₁的高温热源处吸收了一定的热量 Q₁，然后在温度为 T₂的低温热源处放出了一些热量 Q₂，根据热力学定律，可以推导出理想热机的效率公式为：η ＝ 1 T₂/T₁。
这个公式表明，热机的效率取决于高温热源和低温热源的温度差。
温差越大，热机的效率就越高。
但在实际情况中，热机的效率远低于理想值。
热电厂热力过程及效率分析
热电厂热力过程及效率分析第一部分：热力学基础热电厂是以蒸汽为工质的一个热力系统，因此，对热电厂的分析必须建立在热力学定律及理想热力循环的基础上。
一、热力学的基本概念：1．热力系：在分析热力过程或现象时，常从若干物体中取出需要研究的对象，这被取出的研究对象称为热力系。
热力系可以是元件或设备，也可以是系统或空间。
在同一个大的热力系统中，因研究问题的不同所选择的热力系也不同。
以热电厂为例，可以把锅炉、汽轮机或单独一部分蒸汽管道作为一个热力系研究锅炉运行、汽轮机运行或管道损失问题，也可以把锅炉、管道及汽轮机共同作为一个热力系研究发电供汽过程存在的问题。
外界：热力系以外的物质世界统称为外界或环境；边界：热力系与外界的分界面称为边界；因此热力系即为由界面包围的作为研究对象的物体的总和。
按热力系与外界进行物质、能量交换的情况不同，热力系主要有：闭口系：热力系与外界无物质交换；开口系：热力系与外界之间有物资交换，或者说有物质穿过边界。
按热力系绝热系：热力系与外界无热量交换；孤立系：热力系与外界既无能量交换又无物质交换；2.热力过程与热力循环：2.1概念：热力系状态连续变化的过程称为热力过程。
热力系统从一个初态出发经历一系列状态变化后又回到初始状态封闭的热力过程，称为热力循环。
2.2工程中常见的两类热力循环：P热能动力和制冷装置热机的经济性用热效率衡量，等于净功与向循环输入的热量比，η=W/Q0热力循环二、热力学第一定律：1.第一定律的实质：热力学第一定律是能量守恒与能量转换定律在热力学中的具体体现。
热力学第一定律：在任何发生能量传递和转换的热力过程中，传递和转换的能量的总量保持恒定不变。
“永动机是不可能制造成功的”。
2.热力过程的两种能量传递方式：热力系与外界传递能量的方式有两种：作功和传热。
2.1功：力学中功的定义为物体所受的力与沿力的方向所产生的位移之积。
δW=F.dx在热力学中功的定义为：功是物系间相互作用而传递的能量，当系统完成作功时，其对外界的作用可用在外界举起重物的单一效果来代替。
内燃机学(2011复习)
•gb（kg ）—每循环燃 料供给量 •L0—理论空燃比 •柴油L0 = 14.3 •汽油 L0 = 14.8
2.6.4有效热效率和有效燃油消耗率
1、有效热效率ηet
2、有效燃油消耗率be
2.6.4.1 有效热效率ηet
实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗
的热量的比值
3.6 10 Pe et BH u
（动力性）升功率PL
Pme—平均有效压力 K、K1—常数 φC—充量系数 φa—过量空气系数 ηit—指示热效率 ηm—机械效率 ρs—进气管状态下的
空气密度
pme n it 1 PL K1c m s n 30 a
（经济性）有效燃油 消耗率be
3.6 10 K be it m Hu it m
pz = 3~8.5 M Pa λp = 2.0~4.0
(Pz/Pc)
3.2.2 燃烧热化学
1、完全燃烧
碳氢燃料CcHhOo在空气中完全燃烧时的化学反应
1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量
gC —燃料中碳质量比 gh —燃料中氢质量比 gO —燃料中氧质量比
3.3 内燃机的实际循环
实际循环与理论循环相比，存在许多不可逆损失
5.1.3 滚流
在进气过程中形成的，绕 气缸轴线的垂直线旋转的 有组织空气旋流，称为滚 流或横轴涡流 滚流较适宜在四气门汽油 机上使用，滚流在压缩过 程中其动量衰减较少，当 活塞接近于上止点时，大 尺度的滚流将破裂成众多 小尺度的涡流，使湍流强 度和湍流动能增加，大大 提高火焰传播速率，改善 发动机性能。
目的：提高指示效率ηit使内燃机的动力性、经济性提高
it 1 P K1c m s n L a
be
内燃机原理第二章内燃机的工作循环
②工质比热变化 t
a. 理想循环工质的比热是不随温度变化的，
实际工质（空气和燃气的混合物）的比热随温度上升而上 升。
b. 理想的双原子气体（ O2 ，N2，空气等）比热比实际的多原 子燃气（CO2，H2O，SO2等）比热小。
c—z 为定压加入热量Q1Q1; z—b 为绝热膨胀；
b—a 为等容释放热量Q2。 定压加热过程的容积变化用初膨胀比
容循环。
Vz Vc
表示,其它同等
图2（a）为混合循环 a → c 为绝热压缩； c → z 为定容加入热量Q'1; y → z 为定压加热量Q''1; z → b 为绝热膨胀； b → a 为等容释放热量Q2。 由热力学知,混合循环
（5）当ε
： 相同时
>
t ,v
t ,vp
t,p
（6）当pz相同，Q1相同, ε 不相同时， t, p t,vp t,v
这是因pz不变时，等压循环的ε 最大，而等容循环的ε
最小之故。
2.2 涡轮增压内燃机的理想循环 在非增压的内燃机中，工质只膨胀到b点，然后由b点等容
放热至a点，损失了排气中的一部分热能，如果工质由Pz一直 膨胀到Pa ,即在b点后继续膨胀至 g 点，如图2－2所示，那么这 种循环，比无涡轮增压循环要来的完善，它在相同的加热条件 下，多获得一部分功（b—g），使 t 提高了。我们称这种循 环为继续膨胀循环。
理论上，定压涡轮的效率小于脉冲涡轮的效率。 在实际发动机中，因脉冲涡轮的效率较之定压涡轮的要低， 因此，当π k<2.5时，常采用脉冲涡轮增压，
热力学第二定律9-孤立系统熵增原理、熵方程及讨论
T1 Q1 W功 R 源 Q2 T2
t t,C
工程热力学
Q2 T2 1 1 Q1 T1
孤立系熵增原理举例(2)
两恒温热源间工作的可逆热机
T
Siso
Q1 Q2 0 T1 T2
T1
T1 Q1 W功 R 源 Q2
T2
工程热力学
S
T2
熵Entropy
热二律推论之一
卡诺定理给出热机的最高理想
热二律推论之二
克劳修斯不等式反映方向性
热二律推论之三
熵反映方向性
工程热力学
孤立系统熵增原理
无质量交换
孤立系统
无热量交换
dSf 0
无功量交换
= ：可逆过程 dSiso dSg 0 >：不可逆过程 热二律表达式之一 结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变， 绝不能减小，这一规律称为孤立系统 熵增原理。
相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？ q =：可逆过程 s >：不可逆过程 T
相同热量，热源T相同
sIR sR
相同初态s1相同
工程热力学
s2,IR s2,R
熵的讨论
• 理想气体绝热自由膨胀，熵变？
Siso T2 v2 S2 S1 m cv ln R ln T1 v1
工程热力学
不能传热 可逆传热
Q T2
孤立系熵增原理举例(1)
取热源T1和T2为孤立系 S Q 1 1 iso T T 2 1 T T1
T1 T2 Q T2
Siso
工程热力学
S
孤立系熵增原理举例(2)
两恒温热源间工作的可逆热机
第七讲 等熵过程及压气机热力过程
s
2
p2 s 1 Rg ln 0 p1
0
s
0
2
p2 s 1 Rg ln p1
0
由热力性质表查得温度T2
例题4.3
N2气体被可逆绝热压缩，初态p1=105Pa，T1=300K， 终态p1=8×105Pa。求终态温度T2及压缩5kmolN2气 体的压缩过程功和所需要的轴功。按（1）定值绝热指数； （2）平均绝热指数；（3）热力性质表。 解： (1) 定值绝热指数 由表3.2，CV，m=0.741×28=20.75J/mol· K；
多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数
w
Rg n 1
(T1 T2 )
能量守恒：
q u w cv (T2 T1 ) Rg n 1 (T1 T2 ) (cv )(T2 T1 ) n 1 Rg
比热容的原始定义：
q c T
q1 380 c1 3.405 kJ/( kg K) T1 111.6 q2 210 c2 1.6733 kJ/( kg K) T2 125.5
3）压缩过程可逆。 满足上述条件的压气机称
理想压气机。
重要参数指标定义：
排气压力与进气压力之比 称增压比 π ＝ p 2/ p 1
余隙容积
基本分析
全过程应包括有：吸气、压缩、排气三个过程，故是开口 系统，压缩机耗功应该是技术功。当进口动能差、位能差 忽略时即为轴功 吸气过程：由假设 2） 0—1：进气过程外界对压缩机作 功 p1(v1-0) 压缩过程：由假设3） 1—2：有三种情况：等熵、等温、 多变
解：1）按第一定律观点 Δ u=q+w Δ u1=380－300=80kJ/kg Δ u2=210－300=－90kJ/kg
关于不同过程功的计算及分析
关于不同过程功的计算及分析作者：吴腊霞郭畅来源：《山东工业技术》2015年第04期摘要：本文主要对理想气体的等温可逆、绝热可逆与绝热不可逆三个过程中所做的功进行计算，并由做功情况分析不同过程在p-V图上的位置关系。
关键词：功；等温可逆；绝热可逆；绝热不可逆功是除热以外其他一切形式被传递的能量。
功不是这状态函数，它的变化与具体过程相关[1]。
功的概念最初来源于机械功，热力学中机械功的计算公式为δW = -pedV[2， 3]。
下面以理想气体的等温可逆、绝热可逆与绝热不可逆三个过程为例，比较不同过程所做的功，并分析三者在p-V图上的位置关系。
1 等温可逆、绝热可逆与绝热不可逆过程中的功1.1 理想气体的等温可逆过程对于理想气体，由状态方程pV=nRT可得到压力p与体积V的关系。
在等温可逆的情况下，对理想气体进行膨胀或压缩，即可计算系统的等温可逆膨胀或压缩功。
式中p表示内压力，膨胀时pe=p–dp；压缩时pe=p+dp。
1.2 理想气体的绝热可逆过程对于理想气体，由绝热可逆过程方程pVγ=K可得压力p与体积V的关系。
在绝热可逆的情况下，对理想气体进行膨胀或压缩，即可计算系统的绝热可逆膨胀或压缩功。
1.3 理想气体的绝热不可过程对于理想气体，绝热不可逆过程所做的功可根据公式W=ΔU来计算，即：。
以上是等温可逆、绝热可逆与绝热不可逆三个过程中功的计算，下面通过比较做功情况，分析三者在p-V图上的位置关系。
2 等温可逆、绝热可逆与绝热不可逆过程三者在p-V图上的位置关系2.1 等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀过程绝热过程的典型特点就是Q=0，由热力学第一定律可得ΔU=W。
在绝热膨胀过程中，系统靠降低自身的热力学能对外做功，因此系统的温度降低。
即由同一始态（A）出发经等温可逆、绝热可逆、绝热不可逆三种不同的途径膨胀到相同的体积状态，等温可逆膨胀（A→B）的终态温度TB高于绝热可逆膨胀（A→C）终态的温度TC和绝热不可逆膨胀（A→D）终态的温度TD。
第二章内燃机的工作循环解析
c-y，定容加热过程；
y-z，定压加热过程； z-b，绝热膨胀过程； b-a，定容放热过程； a-f，定压加热过程； f-g，涡轮中的绝热膨胀过程；
2018/10/21
g-a’，涡轮中的定压放热过程。
24
具有空气中间冷却的定压涡轮增压内燃机 理想循环的热效率：
k 1 k k 1 k c 1 1 k (2 5) t 1 0k 1 1 k 1
1
k 1
k 1 (2 2) k 1
12
说明：
•加热过程在定压条件下缓慢完成，负荷的增加 使热效率下降； •热效率随压缩比的增大而提高，随初始膨胀比 的增大而降低； •初始膨胀比的大小标志着内燃机负荷的大小， ρ增大，q1增大，ηt减小； •按照定压加热循环方式工作的有低速柴油机和 燃气轮机。
k
•热效率ηt随压缩比ε和压力升高比λ的增大而提 高； •ηt随ρ的增大而降低；
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•在极端情况下， 当λ＝1时，内燃机即以定压循环方式工作 当ρ＝1时，内燃机即以定容循环方式工作
•混合加热理想循环是高速柴油机理想循环的模 型。
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三、涡轮增压内燃机理想循环
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2、理想循环和实际循环压缩过程比 较
• • • • 开始和结束时刻不同； 工质数量和比热容变化不同； 热力学过程不同； 传热过程不同。
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3、压缩比的选择
1）具有外部混合气形成及外源点火式的内燃机
在工质成分均匀的条件下，为了提高内燃 机的性能，应该力求高的压缩比。 压缩比上限的取值应考虑燃料的性质、可 燃混合气的成分、传热的条件以及燃烧室的结 构等因素。 原因：可燃混合气早燃或爆燃的限制。
《热力发电厂》复习题计算题和简答题华电经管.docx
计算题：3.热力发电厂主要有哪些不可逆损失？怎样减少这些过程的不可逆损失以提高热经济性？答：主要不可逆损失有1）锅炉内有温差换热引起的不可逆损失；可通过炉内打礁、吹灰等措施减少热阻减少不可逆性。
2）主蒸汽中的散热和节流引起的不可逆性；可通过保温、减少节流部件等方式来减少不可逆性。
3）汽轮机小不可逆膨胀引起的不可逆损失；可通过优化汽轮机结构来减少不可逆性。
4）锅炉散热引起的不可逆损失；可通过保温等措施减少不可逆性。
5）凝汽器有温差的换热引起的不可逆损失；可通过清洗凝汽器减少热阻以减少不可逆性。
4.某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p0=3.495Mpa,温度为t（）=435°C，排气压力pc=4.99Mpa,环境温度为t en=O°C,环境压力为p e…=0. 0998Mpa,试求：（1）朗肯循环的热效率；（2）同温限的卡诺循环的热效率；（3）该朗肯循环与温限、吸热量相同的卡诺循环相比燔增及火用的损失？解：根据机组参数查焙嫡图和水蒸汽图表可得h o=331O kj/kg h c=2110 kj/kg h c =133. 7 kj/kg t c =32. 90 kj/kg s c=7. 0kj/kg Si =0. 4762 kj/kg.（1）郎肯循环的热效率为h Q - he1—he(2)同温限卡诺循环热效率为Tc% =1- —=1-(32. 9+273) / (435+273) =0. 568（3）对卡诺循环：爛增为A h°—hc 3310-137.7=4.48k" kg.kT 435 + 237火用损失为△£ = T en\s = 237x4.48 = \223.04kj / kg.k（4）对朗肯循环爛增为 = =7-0.4762=6. 5238kj/kg. k夾用损失为AE = T4 = 6.5328x273 = 1780.99Q/£gJl8. 一台200MW汽轮发电机组，若热耗率下降4. 1816kj7（kw. h）,年运行小时数n=6000h, 试问一年节约多少标准煤？解：一台200MW汽轮发电机组一年的发电量为W= （200x 106X6000X3600） /（3600x 1000） =12x 108（kw. h）故一年内节约标准煤10. 若汽轮发电机组按朗肯循环工作，有关参数为p b=13.83Mpa> t b=540°C> p（）=12.75Mpa、t（）=535 °C、Pc二0. 0049Mpa、rj b-0. 88 > 〃ri=0. 86、〃g二0. 985、〃m=0. 985、^ap不计泵效率。