热平衡试验（共10篇）
热平衡试验 篇1
目前,我国液压挖掘机行业尚无热平衡试验的国家或行业标准,许多主机厂的热平衡试验委托发动机生产厂家或发动机供应商来进行。我们参照五十铃、康明斯、洋马等发动机供应商的热平衡试验方法,结合JBT6033-92履带式推土机热平衡性能试验方法制定了履带式液压挖掘机热平衡性能试验方法,以下以我公司生产的E C 7 0液压挖掘机热平衡试验为例,进行热平衡试验方法的应用探讨。
1EC70液压挖掘机热平衡试验
试验开始前首先做以下准备:样机进行了50h的跑合试验;发动机转速和风扇转速调整在规定的范围内;液压油、燃油、冷却水等介质加到规定范围内;节温器固定在全开状态;温度传感器安装在冷却介质的流动部位;准备调整好计时器、热电偶温度计、转速表等试验仪器。选择在风速小于6m/s的晴天进行试验,试验中油门开到最大。
1)模拟挖掘及憋压试验:铲斗、斗杆、动臂的油缸全部伸出,处于最大负荷并模拟挖土动作,各动作行程终了时短时间憋压一次。试验开始时测一次温度,以后每30min测量一次。直至整机达到热平衡状态。
2)实际挖掘作业试验:选一个熟练的挖掘机司机操作,满斗作业,试验开始时测量一次温度,以后每隔30min测量一次,直至整机达到热平衡状态。
测量读数时尽可能在机器运行中进行,在运行中不能测量时停机后发动机转速降到怠速时测量,测量时间尽可能缩短,不超过1min。当互为连续的3个测点的温升均不超过±1℃即视为整机达到热平衡状态。试验结果见表1、2。
2试验结果分析
试验后按以下标准判定:
水温=实测值+(标准温度-实测大气温度)≤99℃
机油油温=实测值+0.8(标准温度-实测大气温度)≤120℃
液压油温=实测值+0.8(标准温度-实测大气温度)≤80℃
按照以上标准对试验结果进行分析,模拟挖掘憋压试验和实际挖掘作业试验热平衡温度基本一致,虽然符合标准,但是已接近临界温度99℃,而液压油温度也超过标准规定的温度80℃,发动机油的温度也超过标准规定的温度120℃。测试结果显示:除发动机水温外其余各项温度指标均超过标准值。这说明样机的散热系统设计存在问题,虽然超标不大,但当夏季环境温度很高时必然存在温度过高和报警现象。
从总体实测温度分析有3个现象值得注意:
1)发动机进气温度有逐渐上升的趋势。主要是由液压油散热引起的,进气温度过高会引起进气量下降,燃油燃烧不充分,发动机功率不足、冒黑烟等问题。造成这种现象有两个方面的原因:第一是油水散热器的布置方式,样机上是前后布置的,也就是说在发动机的水箱前装有一个油散热器。风扇吸入的冷却风首先到达油散热器,然后再通过水箱。这种结构的缺点是,冷却风通过油散热器被预热,预热后的冷却风再去冷却水箱,这样显然不能达到最佳的冷却效果。第二是进入油散热器的液压油管是先穿越发动机室后进入油散热器,液压油管和发动机进气管距离很近,一定程度上预热了发动机的进气温度。
经对水散热平衡计算校核,确定散热器能满足散热面积的要求,并提出建议和措施:①设计并列式复合散热器,这样水箱水与冷却空气的温差较大,提高了散热效果。②液压油管的设计沿发动机室底部布置。③水箱设计得再大一点,适当增加散热面积和散热功率。④增加风扇的直径,由460mm变为520mm,以增加散热器的进风量。
2)油底壳机油温度较高,发动机室温偏高。主要是发动机室空气流通不畅引起的,发动机室温偏高会引起电器元件和皮带的过早老化。建议和措施:①改变后机罩形状,取消圆弧设计,避免在发动机室内造成涡流现象,热风排风不畅。②在发动机室底板靠近风扇的一侧适当开孔,让冷却风能顺利流动带走热风。③中机罩上部适当开孔,增加排风。④左侧进风口长孔尺寸加长,数量增多,以减少进气阻力,增加散热器的进风量,利于进风。
3)液压油温度偏高,主要是系统设计不合理或散热器散热性能不良造成的。液压系统出现发热现象如不能及时处理,就会对系统产生极为不利的影响:泄漏增加、油液老化、液压元件磨损加剧,甚至报废等。我们对油散的散热面积重新进行了计算。
油散的计算主要是根据热交换量确定所需的散热面积,油散的散热功率H应等于系统的发热功率与油箱、管路等元件的散热功率之差,本计算不考虑油箱、管路等的散热,假设冷却进出风量足够。
式中,取进出液压油箱油的温差τ2-τ1=5℃;γ为液压油密度,kg/m3;c为油比热,J/kg·℃;Q为通过冷却器流量,L/min。
所需冷却器散热面积
式中,取污垢系数f=1.4,冷却散热系数K=5 0 W/m 2·℃。现有冷却器散热面积为1 7 m 2,故不能满足计算要求。建议和措施:①更换散热面积加大的散热器。②增大液压配管的通径,尽量减少节流发热。③尽可能的增大液压油箱的容积。④经常检查散热器是否堵塞,必要时清洗。
按照以上建议措施,我们对机器进行了改进设计,经再次试验验证后,各项热平衡测量数据正常,改进效果明显。
热平衡试验 篇2
1．什么是能源？什么是一次能源与二次能源？
能源从词义来讲就是能量的来源。工程上所讲的能源是指具有各种能量的对象。如太阳能、风水海洋能、地热能、矿物能、核能、生物能等。
一次能源是指以原有形式存在于自然界中的能源，如煤、石油、天然气、水力、风力、草木燃料、地热、核能、直接的太阳辐射等。
二次能源是指由一次能源直接或间接转换为其它种类和形式的人工能源，如电能、热能、各种石油制品、煤气、液化气、沼气、余热、火药、酒精等等。2．什么是燃料？作为燃料的基本条件是什么？
所谓燃料是指在空气中易于燃烧，并能放出大量热量，且在经济上值得利用其热量的物质。这里需要强调的是：不能简单的把可燃物统称为燃料，比如，纸张、棉布、粮食及食用油等都是可燃物，但不能把它们当作燃料。
由于工程上、生活上对燃料的需求量极大，作为燃料的物质应具备下列基本条件：
（1）易于获取；
（2）容易燃烧、发热量高且价格低谦；（3）贮藏、运输、处理比较简便；（4）使用过程中没有大的危险性；
（5）燃烧产物对大气、水质等环境不会造成严重污染。3．燃料分哪几类？
燃料的分类方法很多，类别也就较多。通常以燃料的形态分类，有如下几种：（1）固体燃料包括煤、油页岩、木柴等到。电站电厂锅炉使用的固体燃料主要是煤。
（2）液体燃料包括石油及其制品、酒精等到。电站电厂锅炉点火用油一般为柴油，作为主燃料时为重油或渣油。
（3）气体燃料包括天然气、焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气、沼气、液化气等。根据地域不同，电站电厂锅炉可能燃用部分焦炉气或高炉煤气。而其它气体燃料是不提倡作为电厂锅炉燃料的，这些燃料用于其它方面可能更合理。4．电站电厂锅炉燃料为什么要以煤为主？为什么要提倡以煤代油？ 电站电厂锅炉是消耗燃料的大户，每年燃料沙子消耗量约占全国燃料总耗量的20%—25%。电站电厂锅炉要以煤为主、以煤代油的燃料政策，是根据我国客观情况而决定的。我国煤炭资源十分丰富，已探明的储量在6500亿t以上，近年的煤炭产量也在稳步上升，可以保证长期稳定供应。
我国的石油、天然气资源虽然也十分丰富，但远不及煤炭资源可观。更主要的是石油、天然气经过深加工之后，可以得到更多的轻纺、化工等部门所需的原料，能获取更高的经济价值。如果将石油、天然气作为电厂锅炉燃料直接烧掉，那将是很可惜的，同时，还会使发电成本提高。
基于上述原因，电站电厂锅炉燃料要以煤为主，以煤代油。要尽一切可能压缩燃料油的消耗量，原来烧油的电厂锅炉，也要尽可能地进行技术改造，改烧煤炭。
5．什么是煤的元素分析成分与工业分析成分？
通过元素分析方法得出的煤的主要组成成分，称元素分析成分。它包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）。其中碳、氢、硫是可燃成分。硫燃烧后要生成SO2，及少量SO3，故它是有害成分。煤中的水分和灰分也都是有害成分。
通过元素分析成分可以了解煤的特性及实用价值，的关燃烧计算也都使用元素分析数据。但元素分析方法较为复杂。发电厂常用较为简便的工业分析方法得到工业分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。
煤的工业分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分、挥发分、固定碳、灰分的百分组成。元素分析成分与工业分析成分之间的关系，可参阅图4—1。
6．煤中水分由哪几部分组成？煤中水分有何危害？
通常所说的煤中水分是指全水分Mt,由表面水分Mf和内在水分Minh组成。内在水分也称固有水分Minh，它是生成煤的植物中的水分及煤生成过程中进入的水分，不能用自然风干的方法除去，必须通过加热才能除掉。它的含量对于一定煤种是稳定的。
表面水分是在开采、储运过程中进入的，又称外在水分，通过自然风干即可除去。表面水分的含量，受自然条件影响较大，故其数值变化较大。不同煤种的全水分在不同条件下差别较大，少的只有百分之几，多的可达40%~50%。水分的存在不仅使煤种的可燃成分相对减少，发热量下降，而且影响燃料的着火燃烧。燃用高水分的煤，使燃烧温度偏低，烟气容积增大，使电厂锅炉效率下降，还会加剧电厂锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。煤中水分高，使煤的运输、磨制也会发生困难。
7．煤中灰分由哪几部分组成？煤中灰分有何危害？
煤中的灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质。它可分为内在灰分（固有灰分）和外来灰分两部分。
内在灰分是生成煤的植物中的不可燃矿物质，以及在煤的生成过程中进入的不可燃矿物质。内在灰分含量较少，在煤中的分布也较均匀，有时呈层状分布。
外来灰分是在煤开采、储运过程中进入的不可燃矿物质。在煤中的分布很不均匀，含量也受自然条件影响。
灰分是煤中的害杂质，含量在5%—40%之间。煤中灰分越高，可燃成分相对降低，发热量减小，且影响煤的着火与燃烧，使燃烧效率下降。燃烧后灰分可在受热泪盈眶面上形成结渣与积灰，影响传热，使电厂锅炉热效率下降。随烟气流动的粉煤灰，磨损受热面，使电厂锅炉受热面使用寿命降低。为了清除灰渣与粉煤灰，使除灰尘设备复杂化。随烟气排入大的粉煤灰，造成对环境的污染。8．煤中的硫以什么形式存在？煤中硫分有何危害？
硫在煤中以三种形式存在，即有机硫、硫铁矿硫（黄铁矿和白铁矿硫等形态存在的硫）和硫酸盐硫。前两种可以燃烧，通常称为可燃硫。最后一种硫酸盐硫不可燃烧，只转化为灰的一部分。
硫在煤中含量变化范围也较大，一般约为0.1%-—5%。硫虽能燃烧放热，但它却是极为有害的成分。硫燃烧后生成二氧化硫（SO2）及少量三氧化硫（SO3），排入大气能污染环境，对人体和动植物以及地面建筑物均有害。同时，SO2、SO3也是导致辞电厂锅炉受热面烟气侧高温腐蚀、低温腐蚀和堵灰的主要因素。9．煤中灰分和煤中不可燃矿物质的含义一样吗？
含义不一样。煤中灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质，其含量是在实验室用加热方法烧去可燃物而测定的。煤中的不可燃矿物质，虽然不参与燃烧，但在高温下，会经历失去结晶水、碳酸盐和硫酸盐热分解、以及黄铁矿氧化等过程，原来不可燃的矿物质成分会有一定变化，质量也有所减轻。因此，灰分与煤中不可矿物质的含义是不一样的。同时，灰分和实际燃烧后形成的灰渣也有不同。测定灰分时加热温度为800℃，在电厂锅炉内实际燃烧时，温度为1500—1600r℃。在这样高温下，使部分氧化硅、氯化物、碱金属盐类直接升华为气体逸出，以及高温氧化或还原、共晶体形成等过程，使灰渣的成分和测定的灰分的成分组成会有很大的差异，灰的熔融特性也不完全一致。
10．煤中的含碳量、固定碳、焦碳的含义相同吗？
煤的含碳量是碳在煤中的质量百分数，包括煤中全部碳量。煤在加热后，水分首先析出，随着温度的升高，挥发分渐析出，煤中的一部分碳也要挥发成气体，没有挥发的碳称之为固定碳。换句话说，固定碳的含量是指工业分析中四种成分，（水分、挥发分、灰分、固定碳）中的碳的含量。工业分析中，水分、挥发分析出后剩余的部分称为焦炭，焦炭是由固定碳和灰分所组成。
由上述说明可知，煤中的碳、固定碳、焦炭。都是由煤中的碳引发出来的，都与碳的关系，但三者的数量和物理意义又不相同，它们之间的关系，可由图4——1看出。
11．煤的成分分析基准有哪几种？
煤的成分组成是用质量百分数来表示的。即
C+H+O+N+S+A+M=100% 式中，C、H、O、N、S、A、M分别表示煤中碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分的质量百分数。
由于煤中灰分、水分随开采条件、储运条件和气象条件的变化而变化，同一种煤，在不同条件下，其成分的百分组成就不相同，若欲用其成分含量百分数说明煤的物性，必须同时指明煤是在什么状态下分析成分组成，才能正确判断各种成分的影响。较常应用的煤的成分分析基准有如下四种：
（1）收到基以收到状态的煤取样分析其成分组成，用下角标ar表示。即
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 收到基是以收到的煤为试样所取得的成分组成，但收到的地点不同，其成分组成就会有差异。对于电厂锅炉用煤来说，收到的煤应是进入原煤仓中的煤，以原煤仓中的煤为试样所取得的成分组成，为收到基成分组成，这也就和过去的应用基成分基本一致。
收到基成分是电厂锅炉有关计算中应用最广的成分基准。（2）空气干燥基（旧称分析基）以自然风干的煤样分析其成分组成，已扣去煤中的外在水分，剩余的只是煤的内在水分，或称分析水分。空气干燥基成分用下角标ad表示。即
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100% 煤矿提供的煤质数据多为空气干燥基成分。
(3)干燥基以去掉全部水分的煤样分析其成分组成，用下角标d表示。即
Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 利用干燥基成分可较真实地反映灰的含量，因为干燥基成分不受水分变化的影响。
（4）干燥无灰基（旧称可燃基）以假想干燥无灰状态煤的成分总量作为计算基数所得的成分组成，用下角标daf表示。即
Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 干燥无灰基成分不受水分、灰分变化的影响，能较确切地反映煤中的有用成分的数值及实用价值。
上述四种成分组成是可以互相换算的，有关换算系数可由电厂锅炉参考书及有关手册中查取。
12、什么是燃料的发热量？高位高热量与低位发热量有什么区别？
单位物量（1kg或1m3n）的燃料完全燃烧时，所放出的热量称发热量，也称热值。以符号Q表示，单位是kJ/kg或kJ/m3n。
燃料燃烧时，水分要蒸发为蒸汽，氢燃烧后也要生成蒸汽。在确定发热量时，如果把烟气中水蒸汽的汽化潜热计算在内，称为高位高热量，用符号Qgr,ar表示。如果汽化潜热不计算在内，则称为低位发热量，用符号Qnet,ar表示。烟气离开电厂锅炉时，蒸汽仍以气态排出，汽化潜热没被利用。故我国在电厂锅炉计算中多以低位发热量为基础，欧美等国也有用高位发热量作为电厂锅炉计算基础的。
高位发热量与低位发热量的区别，就在于是否计入烟气中水蒸汽的汽化潜热，它们之间的关系为：
Qgr,ar–Qnet,ar=25.1(9Har+6Mar)kJ/kg 燃料的发热量可用测热计直接测出，也可根据其元素分析成分经验公式计算：
Qnet,ar=339Car+1030Har–109(Oar–Sar)-25MarkJ/kg 式中各成分均以百分数代入。
13、什么是标准煤？规定标准煤有何实用意义？
规定收到基的低位发热量Qnet,ar=29271kJ/kg（即7000kcal/kg）的燃料为标准煤。
标准煤实际是不存在的。只是人为的规定，提出标准煤的主要目的是把不同的燃料划规统一的标准，便于分析比较热力设备的经济性。不同种类的煤具有不同的发热量，有时差别甚大。比如发热量最低的煤只有8000kJ/kg，发热量最高的煤可达30000kJ/kg。相同容量、相同参数的电厂锅炉，在相同工况下运行，燃用不同发热量的煤，燃煤量也就不同，但我们不能仅仅根据燃煤量多少来分析判断电厂锅炉运行的经济性。如果把不同的燃煤量，都折算为统一的标准煤，那就很容易判断哪一台电厂锅炉的标准煤耗量低，哪台电厂锅炉的运行经济性就好。
发电厂的发电煤耗与供电煤耗都是按标准煤计算的。国家有关能源的统计、调拨，能源消耗指标，节约能源指标，也都是以标准煤计算的。
14、常用能源与标准煤的折算系数为多少？
为了便于计算、分析和对比，各种能源都要统一折算成标准煤，它们之间的折算关系，称能源折算系数。
15、什么是煤的折算灰分、折算水分、折算硫分？折算成分有何实际意义？
把煤中的灰分、水分、硫分折算到每4182kJ（或1000kcal）发热量的百分数，分别称为折算灰分、折算水分、折算硫分。
灰分、水分、硫分都是有害杂质，但由于煤的发热量不同，仅从它们的百分含量还很难估计它们给电厂锅炉带来的危害程度。引入折算成分后，就可根据折算成分的大小，知道实际进入电厂锅炉中的有害成分的多少，也就能比较清楚地判断这些有害杂质对电厂锅炉的危害程度。
16、什么是挥发分？它对燃烧和对电厂锅炉工作有何影响？
将煤加热到一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质发生分解并逸出，逸出的气体（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）产物称为煤的挥发分。
挥发分是煤在高温下受热分解的产物，数量将随加热温度的高低和加热时间的长短而变化。通常所说的挥发分是指煤在特定条件下加热有机物及矿物质的气体产率。即经干燥的煤在隔绝空气下加热至900±10℃，恒温7分钟所析出的气体占干燥无灰基成分的质量百分数，称干燥无灰基挥发分Vdaf。
挥发分是煤中氢、氧、氮、硫和一部分碳的气体产物，大部分是可燃气体。挥分含量高，煤易于着火，燃烧稳定。因此，挥发分是表征燃烧特性的重要指标，从而也对电厂锅炉工作带来多方面的影响，如，需要根据挥发分大小考虑炉膛容积及形状；挥发分含量影响燃烧器的型式及配风方式的选用，影响磨煤机型式及制粉系统型式的选择。同时，挥发分也是煤进行分类的重要指标之一。17．灰的熔融特性用什么指标表示？有何实用意义？
灰的熔融特性采用对灰锥试样加热的方法确定。用模子将灰压成若干个一定形状的三角锥体（底边长7mm、高20mm），在电炉 内加热，根据温升及三角锥体变形情况，记录如下几个温度值：
（1）灰熔融性形温度DT锥尖开始变圆或弯曲时的温度。
（2）灰熔融性软化温度ST锥体弯曲至锥顶触及托盘或锥体变成球形和高度等于底边的半球时的温度。
（3）灰熔性流动温度FT锥体熔化成液体或展开成高度在1.5mm以下薄层时的温度。
灰的熔融特性，对电厂锅炉运行的经济性、安全性均有重大影响。当软化温度ST>1350时，炉内结渣的可能性不大；而ST<1350时就有可能结渣。为了防止炉膛出口的对流受热面结渣，炉膛出口若悬河烟温必须低于软化温度ST若干度。DT、ST、FT的间隔大小对灰的结渣及流渣特性也有影响：（FT—ST）>200称长渣，长渣凝固慢有塑性而不易碎裂，结渣后不易清除。（FT—ST）<200时称短渣，短渣结渣时凝固快，渣的内应力大易碎裂，结渣后易于清除。液态排渣炉希望灰的（FT——ST）值大一些，以防电厂锅炉在负荷变化时，因炉膛温度变化而影响液态渣打的顺利排出。18．影响灰熔点的因素有哪些？
影响灰熔点高低的主要因素有以下几点：
（1）成分因素灰的组成成分及各成分的比例，对灰熔点高低影响很大。大至规律是：熔点高的成分（如SiO，ALO）含量高时，灰熔点也高；熔点低的成分（如CaO，FeO，MgO含量高时，灰熔点就低。…）（2）介质因素灰分处于有还原性气体（CO，H，CH…）的气氛中时，熔点降低。这主要不得是还原性气体能夺取灰中高价氧化物的氧，使其变成低价氧化物而降低熔点。所以，电厂锅炉因缺氧引起不完全燃烧时，结渣的可能性就大。（3）浓度因素灰分含量高，相互接触碰撞机会多，助熔作用加强，使熔点降低。因此，电厂锅炉在燃用多灰分的煤时，引起结渣的可能性就大。19．结渣的基本条件是什么？何谓灰的结渣特性指标？
熔融的灰粘结在受热面上或炉墙上称结渣。形成结渣的基本条件是受热面壁温高、表面粗糙和灰熔点低。灰熔点与灰和成分组成的关，根据组成成分计算出分析叛断灰的结渣倾向的指标，称结渣特性指标Rs.20、一般以什么标准对煤进行分类？动力用煤一般分为哪几类？
根据不同用途和不同的分类方法，可以把煤分成不同的类别。动力用煤一般主要依据挥发分含量将煤分成如下四类：
（1）无烟煤挥发分Vdaf<10%。无烟煤挥发分含量低，析出温度高，着火较困难，燃尽也不易。它含固定碳高，一般发热量Qnet,ar=20000—32500kJ/kg。无烟煤表面呈明亮的黑色光泽，质地坚硬，相对密度也较大。
（2）烟煤挥发分Vdaf=20%—40%。是一个非常广泛的煤种，表面呈灰黑色，有光泽，质地较松软。烟煤含碳量较高，发热量Qnet,ar=14000—29000kJ/kg，它易于着火，火焰较长，各种烟煤的焦结性差别很大。
（3）贫煤挥发分Vdaf=10%—20%。它是介于烟煤与无烟煤之间的煤种。贫煤表面灰黑，无光泽，不易点燃，火苗也较短，发热量常比烟煤低。
（4）褐煤挥发分Vdaf>40%。其碳化程度较浅，挥发分的析出温度低，易于点火，灰分、水分含量较高，发热量低，一般Qnet,ar=8000—17000kJ/kg。褐煤表面呈棕褐色，少数呈黑色，质脆易风化，不易储存，也不宜长途运输。
21、什么是劣质烟煤？为什么不少发电厂燃用劣质烟煤？
劣质烟煤是指烟煤中挥发分中等，但水分、灰分高，而发热量较低的煤。一般Vdaf=20%—30%；Mar>12%；Aar=40%左右；Qnet,ar=11000—12500kJ/kg。
烟煤的用途广泛，其中发热量高、焦结性好的烟煤为优质烟煤，多作为冶金行业的炼焦用煤，而交通运输业用煤、化工业原料用煤也多选用优质烟煤。剩下的劣质烟煤的燃烧特性不好，有害杂质含量高，某些特殊部门不便应用，所以，从能源合理消耗的大局出发，它往往成为电站电厂锅炉用煤的对象。
22、什么是洗中煤？
一般炼焦用煤、化工用煤、出口用煤及某些特殊用煤的原煤，都要预先送选煤厂洗选。在重力选煤过程中的中间产物称洗中煤。经过洗选后的精煤，其灰分、硫分都大大降低。洗中煤是选煤厂选出的灰分高于精煤而低于煤矸石的产品。
我国洗中煤的挥发分Vdaf约在25%—40%范围内，水分Mar根据脱水程度而异，一般在10%—15%，灰分Aar则较高，一般为30%—40%，有的高达50%。由于送选的原煤质量都较好，故洗中煤的发热量多为中等水平，一般Qnet,ar=16000—21000kJ/kg。洗中煤由于灰分高，结渣的倾向较大。
我国洗中煤的产量约为原煤产量的7%—8%，大多数为电站电厂锅炉所燃用。因此，洗中煤在动力燃料中占有相当重要的地位，研究其燃烧特性也是一项重要工作。
23、发电煤粉电厂锅炉用煤是如何分类的？
为了便于发电煤粉电厂锅炉通用化设计和技术改造，便于分析煤的燃用特性，国家标准局于1987年颁发了《发电煤粉电厂锅炉用煤质量标准》（GB7562—87）。这一分类标准选用煤的干燥无灰基挥发分Vdaf、干燥基灰分Ad、外在水分Mf及全水分Mt、干燥基全硫St,d和灰的软化温度ST作为主要分类特征指标，以煤的收到基低位发热量作为辅助分类指标。这一分类指标中，把煤按挥发分分为五级，按灰分分为三级，按消化分为四级，按硫分分为二级，按灰分的熔融特性也分为二级。
24、什么是煤的可磨性与可磨性系数？
原煤被研磨成粉的难易程度称为可磨性，研磨成粉难易程度的指标称为可磨性系数。其物理意义是：一定量风干状态下的标准煤样与待测煤样，从相同原始粒度磨碎到相同细度时所耗能量之比即称可磨性系数Kkm。
一般标准煤样是一种难磨的无烟煤，耗电量较大。越易磨的煤，耗电量越小，其可磨性系数就越大。
按照上述原理测定可磨性系数是很困难、很复杂的。一般都是以上述原理为基础，采用较简单方法测定可磨性系数。过去我国是沿用原苏联全苏热工研究院的测定方法，符号KVTI现在我国已规定使用哈德罗夫法测定可磨性系数，简称哈氏可磨性系数，符号HGI。哈氏可磨性系数测定时，是将规定粒度的50g煤样放在微型中速磨煤机内研磨60±0.25转（约3分钟），取出筛分20分钟，按下式确定哈氏可磨性系数HGI
HGI=6.93G+13 式中G——通过孔径为71µm筛子的煤粉质量，g。
KVTI与HGI之间的关系可用下式表示
大棚瓠瓜平衡施肥试验研究 篇3
关键词：瓠瓜；平衡施肥；产量；经济效益
中图分类号 S63 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）18-55-02
瓠瓜品质细嫩柔软，稍有甜味，是人们夏季餐桌常见的佳肴之一[1]。瓠瓜的营养特性为：需肥量大，吸钾量高，钼要求多，喜肥但不耐肥；苗期需氮较多，对磷、钾的吸收相对较少；进入生殖生长期后对磷、钾的吸收量猛增，而氮的吸收量略减。根据蔬菜的营养特性进行科学合理施肥，对于蔬菜的优质高产具有十分重要的意义[2]。为此，笔者开展了大棚瓠瓜平衡施肥试验研究，为大棚瓠瓜均衡施肥技术在安徽省沿江地区的推广应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验品种 台湾巨龙F1，浙江勿忘农种业有限公司生产。
1.2 试验地点 芜湖县能胜农业科技有限公司花桥镇蔬菜基地。
1.3 试验土壤 供试土壤理化性状如下：pH值5.0～6.0，弱酸性；有机质平均含量为29.0g/kg；全氮平均含量為1.60g/kg；有效磷平均含量为15.0mg/kg；速效钾平均含量为65.0mg/kg；有效锌平均含量为2.00mg/kg；有效硼平均含量为0.35mg/kg；有效锰平均含量为15.00mg/kg。土壤养分中，有机质含量处于中等水平；大量元素氮肥肥力中等偏下，磷、钾肥缺乏；微量元素有效锌处于中等水平，有效硼和有效锰缺乏。
1.4 试验肥料 45%硫基BB肥：阿波罗连云港化肥有限公司生产；尿素：中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产；硫酸钾（俄罗斯进口）：连云港市兴达农资有限公司生产；磷酸二氢钾：山东鼎欣生物科技有限公司生产；硼砂、硫酸锌、硫酸锰：安徽思福农业科技有限公司生产；无害化处理的干鸡粪：芜湖县都益养鸡专业合作社提供；大有生物有机肥：内蒙古大有生物肥业股份有限公司生产。
1.5 试验方法 瓠瓜播种时间为2015年6月12日，2015年7月2日定植；行距80cm，株距60cm，每667m2栽植1 500株；7月23日始收，产量统计截止到8月22日结束。试验各小区瓠瓜的环境调节、水分管理、植株调整、病虫害防治等田间管理同常规栽培管理。
1.5.1 试验设计 根据基础土壤养分含量和瓠瓜的估计产量，进行氮、磷、钾、锰、锌、硼和有机肥等养分施肥[3-4]。试验共设4个施肥处理，处理1、2、3为平衡施肥，处理4为习惯施肥（对照组），每个处理3次重复。具体施肥处理设计如下：处理1：N-P-K-Mn-R=15-10-10-0.5-50（kg/667m2）；处理2：N-P-K-B-Mn=10-10-15-0.5-1.0-1.0（kg/667m2）；处理3：N-P-K-Zn-B=15-10-15-0.2-0.5-1.0（kg/667m2）；处理4（习惯施肥）：N-P-K-R=24-21-23-90（kg/667m2）。试验各小区面积根据生产地情况，将一个生产大棚的土地分为3段，每段为一个小区，随机排列。
1.5.2 肥料施用方法
1.5.2.1 处理1 每667m2施腐熟有机堆肥2 000.0kg（或商品有机肥50.0kg）、45%的硫基BB肥（N∶P∶K为15∶15∶15）40.0kg、硫酸钾5.0kg、硫酸锰1.0kg、腐熟菜籽饼100.0kg作基肥。追肥共分3次进行，第1次在第一个瓠瓜坐住后，追施一次促蔓促花肥，每667m2施尿素2.0kg、磷酸二氢钾4.0kg；以后每次间隔7～10d，追施一次促瓜肥，促瓜肥追施2次，每次每667m2施尿素2.0kg、硫酸钾3.0k。
1.5.2.2 处理2 每667m2施腐熟有机堆肥2 000.0kg（或商品有机肥50kg），45%的硫基BB肥（N∶P∶K为15∶15∶15）40.0kg、硫酸钾5.0kg、硼砂1.0kg、硫酸锰1.0kg作基肥。追肥分3次进行，第1次在第一个瓠瓜坐住后，追施一次促蔓促花肥，每667m2施尿素2.0kg、磷酸二氢钾6.0kg；以后每次间隔7～10d，追施一次促瓜肥，促瓜肥追施2次，每次每667m2施尿素2.0kg、硫酸钾3.0kg。
1.5.2.3 处理3 每667m2施腐熟有机堆肥2 000.0kg（或商品有机肥50.0kg）、45%的硫基BB肥（N∶P∶K为15∶15∶15）40.0kg、尿素5.0kg、硫酸钾5.0kg、硼砂1.0kg、硫酸锌1.0kg作基肥。追肥分3次进行，第1次在第一个瓠瓜坐住后，追施一次促蔓促花肥，每667m2施尿素4.0kg、磷酸二氢钾6.0kg；以后每次间隔7～10d，追施一次促瓜肥，促瓜肥追施2次，每次每667m2施尿素5.0kg，硫酸钾3.0kg。
1.5.2.4 处理4 每667m2施45%硫基BB肥（N∶P∶K为15∶15∶15）50.0kg、腐熟菜籽饼90.0kg、经无害化处理的干鸡粪（含垫料）1 200.0kg作基肥。追肥分2次进行，第1次追肥在幼瓜膨大期，结合浇水每667m2追施45%的硫基BB肥（N﹕P﹕K为15﹕15﹕15）10.0kg；第2次在开始采收后，结合浇水每667m2再追45%的硫基BB肥（N∶P∶K为15∶15∶15）15.0kg。
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理的产量分析 不同施肥配方间瓠瓜产量差异较大，3个配方处理瓠瓜的产量均比习惯施肥的产量有较大幅度的增长，增产幅度为5.4%～11.51%；其中，处理3增产幅度最大，增产率为11.51%，其次是处理2，平均产量较对照增产319kg/667m2（表1）。方差分析表明，各处理间的差异达显著水平，且均衡处理组与对照组之间差异极显著（P<0.01）（表2）。
2.2 不同施肥处理的经济效益分析 从表3可以看出，对照组综合肥料成本最高，平均施肥成本为741.0元/667m2；其次是处理1，平均施肥成本为376.6元/667m2；成本最低的是处理2，平均施肥成本仅为267.6元/667m2。4个处理中，性价比最高的为处理2，产投比为31∶1，其次是处理3，产投比为29.5∶1。
3 结论
与传统习惯施肥相比，配方均衡施肥可大幅度提高设施瓠瓜产量和经济效益。试验中设置的3个均衡施肥试验中，处理2的经济效益最佳，平均施肥成本267.6元/667m2，产投比31∶1，瓠瓜产量4 152kg/667m2，比对照增产8.32%，增收882元/667m2。因此，在实际生产中，推荐处理2为最佳大棚瓠瓜均衡施肥方案。
参考文献
[1]吕家龙.蔬菜栽培学各论（南方本）[M].北京：中国农业出版社，2001：185-187.
[2]王正银.作物施肥学[M].重庆：西南师范大学出版社，1998：252-259.
[3]房保亚，李小云，杨福荣，等.瓠瓜高产高效栽培技术要点[J].上海农业科技，2014（3）：86，61.
基准消去法在热平衡试验中的应用 篇4
随着发动机性能的不断提升, 对发动机测试提出了更高的要求。发动机热管理是对发动机能量分配的更苛刻要求, 目的是为了提高发动机的有效热效率。为此必须对发动机热平衡研究的各能量消耗进行更准确的测量评估。
1 热平衡试验方法
发动机热平衡是指把发动机作为一个系统, 该系统与外部环境的热量交换达到动态平衡, 即系统接收的能量与对外做功和热传递之间达到的一种动态平衡。
系统接收的能量为:燃料总热量=燃料量×燃料热值, Gf×Hu。
系统对外做功为:有效热量—发动机对外输出有效功率, Qe=Pe。
系统向环境的热传递包括以下几个方面: (1) 排气热量:进排气温差×排气流量, Q排气=G排气× (T排气-T进气) ×CP排气; (2) 冷却液散出的热量:Q冷却液=G冷却液× (T冷却液出-T冷却液进) ×CP冷却液; (3) 中冷器散出的热量:Q中冷器=G进气× (T中冷前-T中冷后) ×CP进气。
残余热量:包括燃料不完全燃烧、表面散热、震动耗能等。Q残余<5%认为试验有效。详细参数说明见表1。
2 热平衡试验结果误差分析
图1为各部分热量所占大致比例, 其中有效热效率、冷却液带走热量比例、排气带走热量比例占比较大, 以上三个方面的误差大小决定残余热量比例大小。
发动机热平衡试验结果表明:总热量与燃料的消耗量测量准确性相关, 高精度油耗仪连续测量取平均的方法产生的误差不超1% (例如AVL735S型油耗仪) , 进一步提高测量精度的可能性不大;测功机连续测量求平均的方法也能保证有效功率的误差低于0.1%;ABB Sensyflow P空气流量计测量产生的误差对气体交换的热量产生的误差不超0.5%;水流量计的测量结果误差对计算冷却水带走的热量时造成的误差低于0.1%;由于进排气温差较大, 进排气温度测量误差对排气带走热量的占比造成的误差不足0.5%, 中冷前后温差较大, 中冷前后温度测量误差对中冷器带走热量比例产生误差不足0.5%, 冷却水进出口温差较小, 大约2.5~8℃, 同时水的定压比热容较大 (相对于气体的定压比热容来说) , 温度传感器固有的测量误差对冷却液带走的热量比例影响就非常明显。
本文主要介绍基准消去法在冷却水吸收热量测量中的应用, 以及如何大幅提高热平衡试验结果准确性, 论证常规精度温度传感器即可满足热平衡试验温度测试需求。
3 基准消去法解决发动机进出水温差测量误差偏大的问题
3.1 流量计误差分析
在发动机热平衡试验中, 通过测量冷却水流量和进出水温差来计算冷却水带走的热量。利用电磁流量计测量冷却水流量, PT100型温度传感器测量发动机进出水温度。
试验室常用电磁流量计的最大允许误差为±0.5%FS, 而冷却水带走热量比例不超30%, 那么水流计测量误差对冷却水吸收热量比例的影响也就不足0.3%。
3.2 温度测量误差分析
冷却水带走热量的误差主要来源于进出水温差的测量误差。由于热平衡试验中发动机进出水温差一般在2.5~8℃之间, 若温度测量产生0.5℃的误差, 则发动机进出水温差的最大误差将达到1℃, 那么进出水温差测量产生的误差对发动机热量造成的误差约为12.5%~40%, 以发动机冷却水带走热量比例为20%来估计温差测量误差造成的影响, 发动机冷却水带走热量比例则将介于12%~28%之间变化, 这将直接导致热平衡试验不可信, 甚至试验失败。
试验采用的PT100型温度传感器是利用铂金属的温度阻值特性原理来测量温度的, 因此温度测量结果除了受到传感器精度等级影响, 也受到测量仪表和连接导线的电阻影响, 通常廉价的仪表加上连接线就可能产生超过2%误差。表2是不同精度等级PT100型温度传感器的性能参数, 从表中可以看出:PT100型传感器的误差是一个随测量温度值的线性函数, 函数的常数项不随测量温度变化, 可以看作不同传感器的固有误差 (或称基准误差) , 温度误差函数表达式的一次项系数则是造成PT100型传感器温度测量线性误差的根源, 是各传感器固有属性。PT100型传感器的温度测量误差由基准误差和线性误差组成。
以B级精度的PT100型传感器为例, 0℃时, 温度传感器的温度误差为± (0.30+0.005×0) ℃ (即±0.30℃) , 10℃时, 温度传感器的温度误差为± (0.30+0.005×10) ℃ (即±0.35℃) , 100℃时, 温度传感器的温度误差为± (0.30+0.005×100) ℃ (即±0.80℃) 。10℃温差时, 传感器带来的线性误差项为± (0.005×10) ℃, 100℃温差时, 传感器带来的线性误差项为± (0.005×100) ℃, 由此可见, 对于发动机冷却水进出水温差测量来说, 温度误差不可接受。若直接利用B级精度PT100型温度传感器的测量结果相减求发动机进出水温差, 导致最大误差温度约1.5℃ (未包含仪表及导线所产生的测量误差) , 若采用1/10DIN超高精度PT100传感器, 传感器带来的误差虽然只有0.15℃, 但是仪表以及连接导线的误差仍然无法排除 (质量一般的仪表加上导线产生的绝对误差一般能达到传感器量程的2%) , 而且1/10DIN超高精度PT100传感器价格昂贵。
根据PT100型传感器的温度误差函数的特点, 结合温度测量所用仪表以及连接导线也存在电阻随温度变化的实际情况, 提出基准消去法, 大幅减小发动机冷却水进出水温差的测量误差。
3.3 基准消去法方法介绍及试验验证
基准消去法在温差测量时的理论基础是:用两套PT100温度传感器系统 (包括仪表、连接导线、PT100型传感器) , 测量同一温度状态下 (试验状态下) 的物质, 以其中一套测试结果为标准, 记录另一套测试结果与标准的差值 (即为基准值) ;用此两套系统测温差时, 未作为标准的系统测量值经过基准校正后与标准系统的测量结果求差作为所测温差结果。
以B级精度PT100型传感器在热平衡试验中的时间应用来说明基准消去法产生的效果。B级精度PT100型传感器在90℃时的温度误差为± (0.30+0.005×90) ℃ (即±0.75℃) , 不计仪表和连接线造成的误差的情况下, 仅温度传感器自身测量所导致的最大进出水温差误差已达1.5℃;利用基准消去法, 根据热平衡试验中发动机进出水温差大约2.5~8℃, 冷却水进出水温差的测量误差仅剩余由温差带来的线性误差, 误差范围即± (0.005×|t温差|) ℃, 最大进出水温差误差约为0.08℃左右 (包含消去仪表和连接线的基准误差) , 相对冷却水带走热量的结果精度至少提高94.6%。基准消去法的误差约为采用1/10DIN级精度PT100型温度传感器直接测量产生的温差误差0.15℃ (未添加仪表及导线产生的温度测量误差) 的1/2, 其精度结果远高于1/10DIN级精度PT100型温度传感器直接测量。因此, 针对发动机进出水温差的特点, 基准消去法是一种切实可行、且大幅提高热平衡试验中冷却水带走热量测量精度方法。
采用基准消去法, B级精度PT100型温度传感器对发动机冷却水进出水温差仅1%~3.2%的测量误差, 例如热平衡试验中冷却水带走热量比例为30%, 那么冷却水带走热量的测量误差在总热量的比例仅为0.3%~0.96%。因此, 利用B级精度PT100型温度传感器, 采用基准消去法完全可以满足热平衡试验的高精度测量要求。
图2和图3是同一次热平衡试验采集数据求得的试验结果 (采用和未采用基准消去法) 。图2是未经基准消去法处理的热平衡试验结果, Q冷却液约为17%, Q残余约为6%, 若以Q残余<5%认为试验有效作为判断条件, 那么就可能判断热平衡试验失败。
但是采用基准消去法处理温差测量结果之后, Q冷却液约为20%, Q残余约为3%, 不仅不会导致错误判定热平衡试验失败, 而且显著地提高了热平衡试验结果准确性。
4 结论
(1) 在热平衡试验中, 基准消去法能够有效解决温差测量误差, 冷却水带走热量的结果精度至少提高94.6%。
(2) 采用B级精度PT100型温度传感器, 并借助基准消去法, 完全能够满足热平衡试验的评估工作。
参考文献
[1]李玉松, 张波涛, 任良成, 等.增压中冷柴油机热平衡试验研究[J].内燃机与配件, 2014, (08) :1-3.
热平衡试验 篇5
关键词：主变保护 电流传变 差动保护 差流平衡试验
Y0/Δ-11接线三相变压器的接线如图1所示，变压器变比用n 表示，即两侧线电压之比为n，绕组的相电压之比为，为了分析方便假设n=1。所谓11点接线，即系统的正序电压或电流经变压器传变后同名相电压或电流逆时针旋转30度，即：假定Y0侧电压相量在时钟的12点位置，Δ侧同名相电压在时钟11点位置。
由于零序电流仅能出现在Y0 侧，在Δ侧只能在绕组中形成环流，不会出现在对外连接线上，因此只须分析正序和负序电流的传变系变。由于变压器传变对称分量相对简单，而传变不对称三相电流情况比较复杂，因此下面先介绍一下Y0/Δ-11接线三相变压器传变电流的关系，分析变压器两侧故障电流传变关系利用对称分量法进行。
1 变压器两侧故障电流传变关系
假定变压器Y0侧单相接地故障，是在变压器Y0侧外部出口处，故障特征就是中性点接地系统单相接地故障，故障点正序、负序、零序电流幅值相等相位相同。Y0侧A相发生单相接地故障期间，Δ侧相电流和电压的相位和幅值比Y0侧都发生了较大的改变，Δ侧故障相电流变为a、c相，它们大小相等相位相反，幅值是高压侧A相电流的倍，b相电流为0。因此，Y0侧发生单相接地故障时，Δ侧在同名相和领前相存在故障电流，即Y0侧A相接地，Δ侧为a、c相存在故障电流；Y0侧B相接地，Δ侧为b、a相存在故障电流；Y0侧C相接地，Δ侧为c、b相存在故障电流。Δ侧两相电流大小相等相位相反，幅值为Y0侧A相电流的倍，具有了两线短路的电流特征。Δ侧a相电压不再为0，b、c相电压也不再为故障前电压。
2 微机变压器电流差动保护检验方法
2.1 电流差动继电器的基本构成原理。变压器电流差动继电器是应用基尔霍夫第一定律构成的，它主要是通过判别流过变压器两侧电流的相位和幅值不同构成。我们规定两侧电流正方向均指向变压器的情况下，变压器流过正常负荷电流或区外故障电流时，两侧电流相位应相反，选择合适电流互感器变比及合适的接线方式后，两侧电流相量和为零；变压器内部故障时，两侧电流相位接近相同，同样的互感器变比及接线方式，两侧电流相量和为两侧电流的代数和，数值很大。因此，只要比较两侧电流的相量和的大小，就可以很容易的判别变压器内部故障。为了满足流过正常负荷和区外故障电流时差流为零这一最基本要求，变压器电流差动保护的电流互感器接线方式非常重要。
2.2 Y/Δ-11接线的变压器电流差动继电器。Y/Δ-11接线的变压器，为了使继电器在传输正常负荷电流时不产生差流，除两侧电流互感器的变比必须选择合适和两侧电流极性相反以外，二次接线还必须与变压器接线方式相对应，需将变压器Y侧的电流互感器接成Δ形，Δ侧的电流互感器接成Y形，即变压器的Δ侧电流逆时针旋转了30°角，Δ侧的电流互感器也逆时针旋转30°角。由于微机保护强大的计算能力，目前所用的微机变压器保护基本上都不采用上述接线了，而是各侧均采用星型接线，转角功能在软件算法中完成，即我们讲的内部转角的方式，由继电器内部实现Y-Δ转换，转换方式与外部转换原理相同。
2.3 Y-Δ电流差动继电器模拟试验方法。电流差动继电器检验的难点不在于检验继电器的动作值，而在于如何检验正常运行时的差流是否为零，即继电器差电流平衡检验。
所谓平衡检查就是通过模拟试验，检验保护的各项整定参数是否合理。因此在检验以前，应该依据变压器容量，两侧电流互感器的变比，计算出在同一变压器容量下各侧的二次额定电流，依据继电器流过正常负荷电流时无差流的原则，用具有6相电流输出的仪器在两侧按正常电流传变关系加入三相对称二次额定电流，检查继电器差流为0即可。
如一台容量为40MVA，变比110/35kV的双卷变压器，高压侧二次额定电流为1.75A，低压侧二次额定电流为2.75A，由于正常时变压器低压侧电流超前高压侧30°角，低压侧电流反向，应滞后高压侧150°角。电流输入如下图所示：
■
由于有时现场并不具有6相电流输出的仪器，无法完成试验。另外，检验保护的制动特性时也需要检验三个差动继电器中的一个动作，因此有必要掌握差动继电器检验方法及试验机理。由于变压器外部故障时电流差动保护应该没有差流不应误动，因此我们可以利用变压器两侧故障电流传变关系，分相检验继电器的平衡特性及制动特性。
我们已经知道，当变压器Y侧发生单相接地故障期间，Δ侧故障相电流改变为高压侧的同名相和领前相。即Y侧A相接地时，Δ侧为a、c相有电流，Δ侧两相电流大小相等相位相反，幅值为高压侧A相电流的倍，两侧同名相电流相位相同。按上述关系，可以用三相微机保护校验仪的其中一相（如A相）电流，角度设为0°，幅值设为Y侧1倍的二次额定电流，加于Y侧的电流输入（如A相）端子。用校验仪的另两相电流输出，幅值设为Δ侧倍二次额定电流，一相加于Δ侧与Y侧的同名相（A相）电流输入端子，角度设为180°，另一相加于Δ侧的领前相（C相）电流输入端子，角度设为0°。
此时，A相继电器差流应为0。不同相别电流差动继电器的各侧电流输入幅值和相位见表1。
■
按上述电流幅值与相位接入继电器后，对应相的差流应为0，若不为0，应检验继电器的内部设置和额定二次电流计算是否正确。
加试验电流时要注意：Δ侧与Y侧是对变压器而言的；表中的额定电流是对应侧的二次额定电流，各侧二次额定电流不一定相等。
这一试验方法还可以从微机电流差动继电器基本构成原理方面去理解，以A相继电器为例，由于在Δ侧电流互感器是Y接线，加入A相试验电流后，继电器中只有A相有电流。而Y侧电流互感器是Δ接线（内部转角），加入A相试验电流后，继电器不仅A相有电流，而且C相也有电流。所以试验时，必须在继电器C相加一个与A相反向的电流。又由于Y侧电流互感器是Δ接线，计算差流时需将外加电流除以，所以Δ侧外加电流也除以，差流应平衡。
上述试验方法是通过变压器对单相故障的传变关系推导得到的，区外单相故障电流差动保护一定无差流。检验方法中并没有考虑各侧的平衡系数，其实平衡系数并不影响差流平衡，平衡系数只影响各侧的电流动作值，且检验时各侧的电流平衡系数及相关定值已按要求正确输入。
3 结束语
面对电网规模日益发展，对保护人员的技术要求提出了更高层次的要求，应在熟练掌握二次回路的基础上更加深入地理解保护装置的原理，这样，当面对紧急情况时才能快速地采取有效措施，将电网风险降到最低。
参考文献：
[1]李丽娇.电力系统继电保护[M].中国电力出版社，2012.
[2]李光琦.电力系统暂态分析[M].中国电力出版社，2007.
热平衡方程及其应用举例 篇6
例1： (2005年泰州市中考)有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如下表所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水。
泰州地区(晴天)平均每平方米面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它在一天中接收的太阳能(E)约为多少?若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少?
分析：首先应利用因果关系确定能量的类别。太阳放热是原因，热水器接收的太阳能是总能量;水吸热是结果，水吸收的能量是有用能量。分清了总能量和有用能量，则可以利用公式：η=E有用/E总=Q水吸/E进行计算。
热水器接收的太阳能：E=2.8×106J/(m2h)×1.5m2×8h=3.36×107J
根据题意可列出热平衡方程：
题目中没有给出水的质量，但从热水器的铭牌上可知水的体积是80L，换算单位得到V水=80×10-3m3，我们可用密度公式求出水的质量：
将计算数据及已知条件代入热平衡方程：
解得水升高的温度是：Δt=60℃
例2： (2005年江苏省初中八年级物理竞赛)戴明同学的妈妈在五金公司工作，妈妈给了戴明许多质地不同的金属球。学习了比热容的知识后，戴明想比较两金属球比热容的大小。戴明取出两只颜色不同、初始温度都为室温的金属球，一杯热水，测得两球的质量相同。先把甲球放入盛有热水的保温杯中，热平衡后测得水温降低了Δt，取出甲球，再把乙球放入保温杯中，热平衡后水温又降低了Δt。根据实验数据，你能推算出两金属球比热容的大小吗?写出推算过程。(此过程不考虑热损失)
分析：两个质量相同的小球分别放入热水中，两次热传递，热平衡后水温都降低了Δt，说明水先后两次放热相同，由热平衡方程可知，在不考虑热损失的情况下，两个小球吸热相同。只要列出两个小球吸热的热平衡方程，用比较法即可得出结论。
设甲、乙两球的初始温度为t0、质量为m0，热水的初温为t、质量为m。由题意可画出温度变化示意图线：
两个小球与水发生热传递的热平衡方程分别为：
因为水在两次热传递中放出的热量Q水放相同，所以Q甲吸=Q乙吸，c甲mΔt甲=c乙mΔt乙，c甲/c乙=Δt乙/Δt甲。
由图线可知:Δt乙<Δt甲，则：c甲
要正确解答与热平衡有关的题目，应注意以下几点：
1.首先要明确放热与吸热的主体是什么：哪个物体放热?哪个物体吸热?是能量的转移还是能量的转化?
2.有没有热量损失。若没有热量损失：Q放=Q吸;
若有热量损失：Q放=Q吸+Q损或Q放η=Q吸。
3.两个物体之间发生热传递，热平衡后吸热物体和放热物体具有相同的末温。
摘要：本文通过对热平衡考试题的应用举例, 就如何应用热平衡方程解题, 给出了分析、解题的方法和步骤, 并提出了正确解答与热平衡有关题目应该注意的问题。
热平衡试验 篇7
热风炉是高炉炼铁的重要供热设备,燃烧期通过煤气和空气燃烧,将热量蓄积在格子砖中;送风期通过格子砖加热冷风,将蓄积热量供应给高炉使用。完善的热风炉燃烧控制应具备以下特点:(1)每个燃烧期蓄积的总热量必须满足下一个送风期送风热量的需求,并维持热量收支平衡;(2)拱顶温度达到规定值,减小顶温波动;(3)设定烟气排放最终温度,控制合适的烟气升温速率。
针对热风炉燃烧控制中的第1个特点,需要进行煤气总流量设定。目前煤气总流量设定有两
种方法:(1)根据烟气温度、混风阀开度等参数,间接判断上一周期设定的煤气总流量是否满足下周期热支出的需要;(2)基于热风炉热平衡原理,采用数学模型直接计算收入热量和支出热量[4,5],确定合适的煤气总流量。
但实际运行过程中炉内存在大量残热,上述方法均未考虑热风炉支出热量中可能包含的上周期中炉内残热,从而影响到煤气总流量设定值的准确性。本文将残热引入热平衡计算中,建立了基于热平衡的热风炉残热推断模型,并通过首钢迁安钢铁有限责任公司2号高炉热风炉的实际数据对模型进行了验证,结果证明利用该模型能够将热风炉使用效率与热量收支平衡相结合,并可通过计算最佳热收入和热支出来计算供下周期利用的残热相对值,从而达到优化下周期收入热量(即优化煤气总流量)、有效利用热风炉残热、提高热风炉热效率、延长热风炉使用寿命的目的。
1残热模型及计算
1.1模型建立
虽然热风炉在一个运行周期内热收入和热支出并不一定相等,但引入残热概念后下式成立:
Q残热i+Q热收入i=Q′残热i+Q′热支出i (1)
式中,Q残热为燃烧期末炉内残热;Q′残热为送风期末炉内残热;Q热收入为热风炉实际收入热量;Q′热支出为热风炉实际支出热量;i为历史炉次。
由于Q残热i和Q′残热i无法得知,因此通过假设的Q最佳i(单炉次最佳收入热量)和Q′最佳i(最佳支出热量)来间接计算,设
ΔQi=Q热收入i-Q最佳i=(Q′热支出i-Q最佳i)+
(Q′残热i-Q残热i) (2)
由于从热平衡角度来说,Q最佳i与Q′最佳i相等,所以ΔQi也可根据下式计算:
ΔQi=Q热收入i-Q′最佳i=(Q′热支出i-Q′最佳i)+
(Q′残热i-Q残热i) (3)
由此可以看出,ΔQi的意义为每炉实际支出热量相对最佳支出热量需要的额外热量(Q′热支出i-Q′最佳i)与炉内可利用残余热量(Q′残热i-Q残热i)之和,即可供下周期使用的炉内残热相对值。式(2)或式(3)即为基于热平衡建立的残热推断模型。
1.2模型计算
考虑到undefined和undefined表示在一定风温需求下,满足送风热量需求、维持热风炉热平衡、使热风炉热效率最大的收入热量和支出热量,因此,可以将undefined和undefined看作是Q最佳i和Q′最佳i。而undefined和undefined可以通过历史炉次的Q热收入i和Q′热支出i求和后再取均值得出,具体计算如下:
Q热收入i=Q1i+Q2i+Q3i+Q4i (4)
其中,Q1i=∫undefinedQdVfidτ
Q2i=∫undefinedckVkiΔtkidτ
Q3i=∫undefinedcfVfiΔtfidτ
Q4i=∫undefinedclVliΔtlidτ
Q′热支出i=Q′1i+Q′2i+Q′3i (5)
其中,Q′1i=∫undefinedVhi×(chthi-cltli)dτ
Q′2i=∫undefinedcyVyiΔtyidτ
Q′3i=SQt
上述式中,Q1i为化学燃烧热量;Q2i为助燃空气物理热量;Q3i为煤气物理热量;Q4i为冷风物理热量;τ为积分时间;Qd为低热值煤气发热值;V为气体流量;c为气体定压热容;Δt为气体温度与环境温度差;Q′1i为送风热量;Q′2i为烟气热量;Q′3i为热风炉散热;S为热风炉散热总面积;Qt为散热热通流量;下标f,k,l,h,y分别表示煤气、空气、冷风、热风和烟气。
2煤气总流量计算
将ΔQi引入热平衡方程中,使每一炉次炉内的热量平衡。假设下一周期热支出项中支出热量为Q′热支出(i+1),收入热量为Q热收入(i+1),则考虑了残热后的热平衡方程为
Q′热支出(i+1)=Q热收入(i+1)+ΔQi (6)
那么下一周期内热风炉应蓄积的热量
Q热收入(i+1)=Q热支出(i+1)-ΔQi (7)
根据热平衡原理,热风炉内长时间的热量收支应该平衡,但实际上由于热工参数和仪表测量误差等问题存在,会导致存在一定的热平衡误差
undefined
因此,考虑了残热和误差的最终热平衡方程为
Q热收入(i+1)=Q′热支出(i+1)-ΔQi-ΔQ′ (9)
根据式(9)可以对下一周期热风炉的收入热量进行优化,计算Q1(i+1),然后进行煤气总流量的设定计算。
Q1(i+1)=Q热收入(i+1)-(Q2(i+1)+Q3(i+1)+
Q4(i+1)) (10)
3模型验证
热风炉热工参数的数据采集从2009年9月20日起截止到2009年10月3日为止,选取迁安钢铁有限责任公司2号高炉热风炉实时热状态下的空气流量、空气预热温度、煤气流量和煤气预热温度等47个热工检测参数作为研究对象,进行残热计算。采集数据时间的最小间隔为1 min,共计100炉次。由于数据较多且计算量大,实际中采用VC++编程处理。根据采集的数据计算Q1i～Q4i和Q′1i～Q′3i,计算结果如表1所示。
从表1可以看出,黑体数据均为异常数据,导致异常数据产生的主要原因是:(1)监控节点信号为空值,导致热风炉炉号顺序混乱;(2)信号输出中断,导致残热推断数据明显偏大或变小。因此为了减小热平衡计算误差,必须对数据进行筛选,以排除异常因素的干扰。考虑到实际操作中,3座热风炉是按炉次向高炉送风,且每一周期燃烧热量和送风热量一般在2×107～1×109 kJ之间,因此剔除异常数据的具体方法是:将按时间排序间隔小于3的相同炉号的数据以及Q1i和Q′1i项的异常数据剔除。剔除异常数据后,余下87炉次的数据,分别对每一炉次收入热量和支出热量求和并取均值后,可以得到:
undefined
将undefined作为最佳收入热量,对每一炉次的热收入项求差,得到可供下周期使用的炉内残热相对值
undefined
将计算所得87炉次的ΔQi绘制成曲线,如图1所示。
从图1可以看出,3号热风炉每一周期炉内的残热变化有以下两大特点:
(1)热风炉内供下周期使用的残热大于零时,说明该周期燃烧热量过多,热风炉热效率降低;
(2)供下周期使用的残热小于零时,说明燃烧
热量不足,下周期应增加煤气燃烧量,补充炉内残热不足,满足下周期的送风热量需求。
此外,从图1可以看出,3号热风炉每一炉次炉内热量不能收支平衡时,其热量差值最高达到1.8×108 kJ,约占燃烧期热量的45%左右,引起蓄热室格子砖整体温度场波动25 ℃,这将会导致格子砖因温度变化而产生的热应力表现更为突出,对热风炉使用寿命极为不利。
从理论上来说,预计支出热量可以维持热风炉炉内热量平衡,但实际上由于高炉炉况的影响,使得某个周期热风炉的送风时间和送风温度可能不稳定,导致实际支出热量不等于预计支出热量,因此我们根据送风周期假设每炉次预计下周期热支出与实际相差5%,然后利用残热推断模型的计算结果和热平衡方程对51～87炉次收入热量进行优化,其结果如图2所示。
从图2可以看出,优化51～87炉次收入热量后,与前50炉次相比,其炉内可利用残热减少,并且波动很小,说明采用基于热平衡的残热推断模型能够充分利用炉内残热,提高热风炉使用效率。
4结论
实际运行过程中炉内存在大量残热,本文引入残热概念,并推导出基于热平衡计算的残热推断模型,该模型的具体意义如下:
(1)残热推断方法比较合理。基于热平衡残热推断模型,利用积分方法计算每一炉次的热收入和热支出,再计算适合风温要求的最佳收入热量undefined,并将其看作Q最佳i进行残热推断。
(2)提高热风炉使用效率。当炉内残热为正时,下一周期收入热量应低于预计支出热量;当炉内残热为负时,下一周期收入热量应高于预计支出热量,从而有效利用炉内残热。
(3)维持炉内热量收支平衡。利用计算出的优化收入热量和预计的支出热量平衡炉内的残热,减小每一炉次热风炉蓄热室实际残热的波动,稳定蓄热室格子砖整体温度场,减小格子砖内部的热应力,延长热风炉使用寿命。
摘要：针对热风炉运行过程中炉内存在大量未利用的残热问题,从残热角度建立了基于热平衡的热风炉残热推断模型,并根据首钢迁安钢铁有限责任公司2号高炉热风炉的实际情况对模型进行了验证。研究结果表明,利用该模型能够计算可供下一周期使用的炉内残热相对值,优化下一周期热风炉收入热量,维持热量收支平衡,有效利用残热,从而达到提高热风炉使用效率、延长热风炉使用寿命的目的。
关键词：热风炉,热平衡,残热推断模型
参考文献
[1]吴启常,吕宇来.高风温长寿热风炉设计的一些问题[J].炼铁,2006,25(3):23-27.WU Qi-chang,LYu-lai.Key points in high temperatureand long campaign hot air stove[J].Ironmaking,2006,25(3):23-27.
[2]湛腾西,张国云,胡文静.基于模糊满意度的热风炉空燃比优化方法[J].冶金自动化,2008,32(6):1-6.ZHAN Teng-xi,ZHANG Guo-yun,HU Wen-jing.Air-fu-el ratio optimization for blast stove based on fuzzy SSP[J].Metallurgical Industry Automation,2008,32(6):1-6.
[3]马竹梧,白凤双,庄斌,等.高炉热风炉流量设定及控制专家系统[J].冶金自动化,2002,26(5):11-14.MA Zhu-wu,BAI Feng-shuang,ZHUANG Bin,et al.Flowset and control expert system of hot stoves for blast furnace[J].Metallurgical Industry Automation,2002,26(5):11-14.
[4]周耀昌.宝钢3号高炉“热风炉操作预测模型”的探讨.宝钢技术[J].1994(3):56-60.ZHOU Yao-chang.A discussion on operation predicationmodel of hot blast stove in Baosteel’s No.3 BF[J].Baost-eel Technology,1994(3):56-60.
[5]Cellissen Tom,Van Haak,Edwin Den.Heat recovery forhot blast stoves[J].Iron and Steel Technology,2005,2(3):178-184.
浅析发动机的热平衡 篇8
人们已经熟知, 中医对待病人, “虚”则补之, “火”则泻之。这种“阴阳平衡”的理论也适合于发动机及其冷却系统。
一、盛夏注意给发动机降温
盛夏高温季节是农业机械从事收获、耕耙和灌溉作业最繁忙的时节, 为了防止发生发动机过热现象, 需要对农机采取降温措施。
(1) 进行一次换季保养, 清除发动机冷却系统内的水垢。冷却系统内表面的水垢不仅占据了冷却液的容积, 而且影响冷却液的循环流动。水垢是一种热阻性物质, 其导热率只是钢铁的1/8。当水垢的厚度超过1 mm时, 将明显降低冷却系统的散热能力。清除冷却系统水垢的方法:可以使用农村容易得到的硝酸铵, 配制成0.3%~0.4%的水溶液, 然后注入冷却系统, 使之与水垢中的碳酸钙、碳酸镁等发生化学反应, 生成溶解于水的物质。对于铸铁气缸盖发动机, 可以采用以下方法清除水垢:按照10 L水、750 g苛性钠、150 g煤油的比例配制成碱性溶液, 注入冷却系统中, 停留10~12 h, 然后启动发动机, 怠速运转10~15 min, 再放出清洗液, 如此重复2~3次, 最后用清水冲洗水套几次。
(2) 检查冷却水量是否充足, 水泵传动带的张紧度是否过松和打滑, 风扇是否变形或者装反, 必要时进行补充和调整, 以维持冷却系统正常的工作状态。如果散热器经常“开锅”, 应当查明原因和排除故障后再作业。
(3) 发动机散热器、油底壳以及发电机上都设置了散热片, 散热片的作用是增加机件与空气的接触面积, 有利于散热。因此, 应当经常冲洗机身上的泥土和油污, 清除散热器缝隙中的秸秆或者其他杂物, 以免妨碍气缸体散热。
二、冬季要给发动机保温
由于冬季气温低, 发动机热量的散失比较多, 所以需要采取一定的保温措施。
(1) 对发动机进行必要的调整。如果发动机的进排气歧管上设置了预热阀, 应当将其调整到“冬”字位置。
(2) 启动时采取预热措施。当大气温度低于5℃时, 必须进行预热。低温情况下启动和预热发动机的方法正确与否, 对于发动机的油耗和使用寿命都具有重大影响。 (1) 如果发动机没有设置启动预热装置, 可以向散热器内加注40~50℃的温水;如果设置了预热装置, 可以按下预热器按钮, 利用电热丝对进入进气管的空气进行加热。由于预热器是利用电热丝发出的热量加热, 所以每次通电的时间不应超过20 s, 再次预热时应停歇1 min以上, 以防烧毁电热丝。 (2) 发动机启动后, 应当低速运转一会儿, 使机体逐渐升温, 让润滑油进入摩擦表面。 (3) 在预热升温的过程中, 要观察仪表板上的仪表显示, 特别是水温表和机油压力表。只有冷却液温度达到60℃、机油压力达到100 k Pa、空气压缩机贮气罐的压力达到400 k Pa以上, 发动机才能投入负荷作业。
三、发展方向是“可控式冷却”
为了达到发动机热平衡要求, 夏季采用人工方法对农机降温、冬季对农机保温何其难!根本出路在于从设计上找到突破口。传统发动机上的冷却系统都属于被动式冷却, 结构简单, 成本低廉。这种冷却系统的设计标准是针对满负荷时的散热要求, 而且为了防止特殊情况下发生过热现象, 冷却系统的容积普遍较大, 因而在部分负荷时, 过大的散热潜力导致了发动机燃油和功率的浪费。这种情况对于小型发动机来说尤其明显, 有的车辆大多数时间在市区或部分负荷下行驶, 造成了发动机热量的较高损耗。
现如今, 新型发动机的冷却系统采用了可控式冷却系统。可控式冷却系统由以下几部分组成, 一是传感器 (主要是温度传感器) , 能够把发动机的热状况信息快速传递给控制模块;二是执行器, 包括电动水泵和节温器;三是控制模块, 它能够根据发动机的工作状况自动调节冷却量, 将冷却液的温度设定在90~110℃, 这样能够降低发动机的功率消耗, 同时节省燃油2%~5%。
摘要：从广义上说, 发动机是一种热交换和能源转换装置。根据内燃机的工作原理, 燃料 (燃油及氧气) 进入气缸内, 只有达到一定的温度才能燃烧和对外做功。但是, 发动机的温度并不是越高越好。如果发动机过热, 机件容易变形, 配合间隙会增大, 机油压力将降低, 最终导致发动机无法正常运转;如果发动机偏冷, 则会增加燃油的消耗量。
热平衡试验 篇9
关键词：烧结墙材,能耗限额,热平衡测试
2014年国家发布了《烧结墙体材料单位产品能源消耗限额》标准 (GB 30526-2014) , 新标准的出台, 严格限制了烧结墙材产品的能耗, 标准详细规定了出产1 t烧结制品允许的耗能量, 如果达不到限额值中做出的要求, 则需对生产环节中一些耗能比较大的单位进行技术改造, 笔者在撰写能耗限额标准过程中, 调查走访了全国许多企业, 看到大多数为乡镇和个体企业, 生产规模小, 年产量在2 000万块以下企业居多, 并且普遍生产实心砖, 还有很多重要设备缺失, 对资源及能源造成了极大的浪费。
因此, 国家及时出台能源限额标准, 对能源的全面科学管理对节能减排起到重要作用。
1 烧结墙体材料制品工业窑炉热平衡测试计算
窑炉能耗控制, 目前普遍采用的方法是热平衡测定工业窑炉性能。这种方法也是评估烧结墙材企业能耗水平的重要依据。热平衡测试是建立在一个热量平衡、收支平衡的基础上来进行的数据测验定、计算和分析的一个过程。
1.1 热量收入部分
我们先来谈热量收入方面, 热量收入是指针对测试窑体而言一切供能单位带入窑炉的能量, 不同的窑型其相应的热量收入也不同。比如连续式隧道窑, 其热量收入大多都包含如下几项:
a.内燃料带入反应热:在我国内燃烧制墙材十分普遍, 在坯体生产过程中, 在原料中经常会使用例如煤矸石、粉煤灰、炉渣等一些含有热值的物质, 根据这些含有的物质发热量的具体情况再掺入到黏土、页岩中, 组成发热量合适的混合料。利用发热量较为合适的原料一起来内燃烧制墙材在我国占墙材生产工艺很重要一部分, 那么内燃烧制墙材代入的热量怎么计算呢?对于烧结砖瓦窑炉来说, 我们先将干燥的坯体均匀的按产量多少多次取出, 破碎后充分混合均匀, 取出用于发热量测试适量的一部分, 并且多次进行发热量测试, 平均后即可得出公斤制品的发热量, 接下来就是计算有多少公斤了, 在热平衡计算中, 最终得出的数据是吨成品消耗的标煤, 我们可以计算在1 h之间, 窑车推进窑体了几辆, (不是一辆的用分数表示) , 再计算出一窑车有多少块制品, 以及平均一块制品的重量, 就可以计算出1 h内, 由内燃料燃烧带入窑炉的能量, 这样, 热量收入最重要的一个环节就清楚了。
b.外燃料带入显热, 一些窑炉为了余热利用或者提高产量, 用适量的外燃料进行加热, 这样, 外燃料加入窑炉中是高于环境温度的, 无形中就带入的热量, 这部分热量也要记为带入热。
c.计算外燃料带入显然就要计算外燃烧燃放热, 通过统计一小时内投入外燃料的数量以及外燃料的发热量就可以计算出1 h内外燃料燃烧放热。
d.在一些现代窑炉中, 砖坯通常先经过干燥室干燥, 这样可以提高效率, 缩短烧成时间, 从干燥室出来的砖坯有80℃甚至更高, 这时砖坯被窑车推入窑中就带入了大量的热, 这部分热也要计算入带入显热。
e.窑车在窑炉中是很重要的一部分, 其大多都由两部分组成, 一部分是耐火材料, 一部分是由钢铁构成的窑车金属部分, 它们在经过干燥后, 温度也异常高, 尤其是金属部分, 因此窑车带入热必须计算, 通过查表得到相应材料的比热, 再通过窑车与环境的温度差来计算窑车带入热量, 计算也是按1 h内带入热量来进行。需要注意的是, 若是生产工艺中没有人工干燥, 而是采用自然晾晒工艺, 砖坯和窑车和环境温度相同, 则这两项带入热为零。
关于热平衡中的热量收入计算则基本上按以上几项加和进行计算, 各别地方还有其他热量收入的也应按小时内带入显热来计算。这样就计算出1 h内带入窑炉的总热量, 再通过计算每小时出多少成品砖, 既用1 h内窑体收入热量除以1 h内产多少成品砖质量, 即可计算出窑炉烧制每吨产品收入多少热量。
1.2 热量支出部分
热量支出部分, 对于一般隧道窑来说, 主要包含如下几个方面:
1.2.1 蒸发砖坯水分消耗的汽化潜热
坯体或多或少都会含有水分, 坯体在进入窑炉加温过程中, 这些水分由液态转为气态, 排除出去, 在这个过程中消耗热量是必要的, 它属于热量支出重要的一部分, 在水分蒸发过程中用热即称为蒸发砖坯水分消耗热。
1.2.2 砖坯焙烧反应热
无机非金属材料的烧结过程是一个很复杂的过程, 其包括晶型转变、晶粒生长, 材料致密化, 坚硬化等等过程, 这些过程大多都需要吸收大量的热量, 一般砖坯在高温时焙烧反应热以仪器测试为准, 条件不具备时按照砖坯原料中Al2O3含量来估算。
1.2.3 输出热风的显热
在产品焙烧过程中, 会产生大量的高温烟气, 烟气大部分进入干燥室, 用于烘干砖坯, 这部分能量虽然属于有益的热量再循环利用, 但对于窑体来说, 属于热量支出部分, 计算时应当分别计算。
1.2.4 烟气出窑热损失
烟气最终通过循环利用排入室外, 烟气被排出过程中, 温度还是高于环境温度许多的, 此时排出的烟气带走的显热属于热量支出部分, 这部分损失的热量被称为烟气出窑热损失。
1.2.5 砖出窑热损失
国内现在普遍烧制墙体材料的工业用窑炉长度普遍在百米之内, 由于需要保持高产量, 推车速度平均在45 min左右每车, 这样导致出窑砖温度普遍过高, 有些个别窑炉出窑砖温度达到400℃, 这些砖体暴露在空气中, 造成大量的热损失, 因此, 出窑砖散热损失占热量支出很大一部分。
1.2.6 窑车出窑热损失
窑车是连同制品一起出窑的, 在制品带出大量热量的同时, 窑车也由于温度过高, 带出大量热量, 这部分热量也损失在空气中, 造成热损失, 因此窑车出窑热损失也属于热量支出一部分。
1.2.7 固体不完全燃烧热损失
在制品烧制过程中, 由于工艺和设备控制等问题, 可能会导致制品生烧或者外投燃料燃烧不充分, 这样这部分能源就被白白浪费掉了, 因此要计算这部分热支出, 将烧成的制品随机抽取后进行破碎, 通过发热量测试仪来测定制品中残余不完全燃烧制品的发热量, 灰渣也按相同方法进行测定。
1.2.8 气体不完全燃烧热损失
在制品烧制过程中, 可能会存在供氧不足情况, 这样, 一部分碳无法充分氧化生成CO2, 而是氧化成为二价碳生成CO, 这部分CO随着烟气排除窑外, 带走部分热值, 这部分未充分燃烧的碳带走的热值即为气体不完全燃烧热损失。
1.2.9 窑体表面散热
窑炉非常重要的一个性能指标是保温性能, 一个保温性能优良的窑炉在窑体蓄热、稳定性指标上达到先进水平, 这样由窑体侧墙和窑顶散去的热量会保持在一个较低的值, 从而达到节能降耗的目的, 对于窑体散热的统计测量基本上以两侧的窑墙, 窑顶和窑门窑尾放热损失为主。具体操作方法有两种:热流计法和温差法, 热流计法是通过测定单位面积内热流量的损失来加和计算, 从而求得整个窑体的表面散热。热流计法在实际操作中会遇到窑体某些部位测试人员不方便到达等弊端, 因此在实际应用中, 我们主要是使用温差法进行测定, 温度通过红外测温器可以很方便测得整个窑体各个部分的点温度, 选取温差稳定的一片区域作为一个计算单位 (通常温差在3℃~5℃左右为宜) , 通过测试表面温度与环境温度的差值, 再通过查表资料等获得相应处材料的比热, 就可计算出该区域的散热损失, 再将各个区域散热值相加即可求得整体窑体散热损失。
1.2.10 送排风机散热损失
热风的输送以及烟气的排除是通过风机辅助完成的, 热风在通过风机的同时会通过传导传热将热量传递给风机, 通常风机是由金属构成的, 金属的传热能力是很强的, 因此单位时间内散发损失的热量也是不容小视的, 计算这部分热损失需要查出风机型号, 计算其表面积, 再通过风机表面材料的比热及温度来计算其热损失。
1.2.11 其他热损失
由于设备及人为因素, 在热平衡测试中, 多少会有误差, 并且存在一部分不可探测的热损失, 我们把这部分热损失称为其他散热损失, 其计算方法是用总热量输入减去热量支出的可探测计算部分, 减后剩余的既为其他散热损失, 通常这部分热量应占到总支出热量的5%左右, 最大不得超过10%, 如果计算结果显示其他散热损失量占总热量收入超过10%, 那么在热量支出计算环节可能存在遗漏或者计算错误的情况, 应重新检查核对。
1.3 热平衡综合汇总情况
在烧结墙材制品热平衡测试中, 我们把热量支出部分的砖坯内水分消耗热和化学反应热称为有效热量, 评价一个窑炉的热效率则看有效热占总收入热量的比值, 最后转化为百分比单位既可, 对于窑体热耗指标评价则用单位时间内热量总收入除以单位时间内烧制成品砖质量即可求得单位产品能源消耗值 (kgce/t) 。
窑体热平衡热效率计算结果汇总见表1, 其直观反应了各项热量收入、支出所占的比重, 方便对窑体进行技改, 以及检查维修。
2 热平衡、热效率计算结果汇总表
热平衡、热效率计算结果汇总见表1。
热平衡试验 篇10
热平衡工作是一个系统的、巨大的测试工作, 需要花费很大的人力和资金, 测试过程长而且复杂, 为了节约大家宝贵的时间, 本文在介绍了具有代表性六种不同工艺的能量平衡数据后, 重点介绍不同工艺的热平衡测试结果的数据的分析。
1 根据能源的种类分析能源的构成比例
1.1 输入能源的构成比例
不同生产工艺输入能源的构成比例对比见表1。从表1看出:六种工艺中, 输入的五类能源 (煤、电、汽油、其他油、水) 分别占总能源的比例, 无论轮窑还是隧道窑烧成, 人工干燥还是自然干燥, 汽油、其他油、水这三项的比例变化不大, 煤、电二项占的比例受成型、干燥、烧成方式影响较大。其中有三方面的问题, 一是隧道窑烧成、人工干燥本身设备多, 消耗的煤、电多, 造成其所占比例偏大, 二是自然干燥、轮窑烧成总能耗较低, 其次是能源效率的问题。
1.2 输出能源的构成比例
输出能源的构成比例见表2。
不同生产工艺输出能源的分析:从表2看出, 六种工艺中, 输出的能源大类 (有效能、排烟及热损失、用电损失、汽油损失、输送损失、其他油损失) 分别占总能源的比例, 轮窑的有效能占的比例较低, 而隧道窑所占的比例较高, 主要是隧道窑可以对烟气回收和余热利用。自然干燥的排烟及热损失超过总能源的二分之一, 这是能源利用的重点。而人工干燥、隧道窑烧成工艺的有效能都大于55%, 但都没有超过70%。
2 根据能源的工艺来源来分析能源的构成比例
不同生产工艺输入能源的构成比例见表3。不同生产工艺输出能源的构成比例见表4。不同生产工艺的能源利用率对比见表5。不同生产工艺的有效能占总能耗对比见表6。不同生产工艺的窑炉热效率对比见表7。不同生产工艺的机电效率对比见表8。
3 不同生产工艺的单耗对比
不同生产工艺的每万块热耗 (折标煤) 对比见表9。
不同生产工艺的每万块原煤消耗 (折标煤) 对比见表10。
以上是不同工艺热平衡的测试结论及能量的流向、能源利用率、热损失等, 由于热平衡工作是一个系统的、巨大的基础测试工作, 测试时间长, 过程复杂, 参与测试的人员多, 有可能存在误差, 这和企业管理的水平有关, 也是企业经营状态的具体反映。各企业由于自己的原料、产品、工艺等实际情况的不同也不尽相同, 本文的数据仅供参考。