水泥热工过程与节能--马保国 田键.xlsVIP

Sheet3 热工基础 前言 预计国家4万亿投资中每万元投资将会带来1吨以上的水泥消耗量 2008年水泥总产量13.9亿吨，年耗1.57亿标煤，年排放CO2近14亿吨，热效率为30%-40%，国际先进水平为55%。 热平衡的目的：节约能量的消耗 通过热平衡测定，以一定的顺序和计量与测试手段、方法对设备或企业的燃料使用进行考察和分析，使其能达到以下几个方面： 一是摸清情况，为节能和科学管理提供依据。 ?能源的构成和消耗情况 包括收支、单耗、损失等 ?能量的有效利用情况 包括效率、利用系数等 ?余热资源和回收资源 包括重热量、余热量、回收率等。 二是掌握设备和企业各部位热量消耗情况，分析各部耗能是否合理，发现存在的问题 三是提出整改措施，提高热利用，加强回收未用能（余热），做好科学管理 ?合理组织燃料燃烧，选择良好的燃烧设备，精心操作管理，从而降低燃耗，提高燃烧的效率 ?合理利用热能，使设备能在最佳情况下运行，使热能得到多次和充分利用 ?设备采用保温措施 ?余热利用 ?优化工艺，更新设备 ?加强燃料管理 进行热平衡工作的步骤： 1、选择热平衡的对象 2、明确热平衡的体系 3、进行热平衡的测试 4、整理测试数据 5、绘制热流图 6、分析热平衡结果 第一节 热平衡基本概念 第二节 热平衡理论基础 能量守恒与转化定律：各种形式的能量可以互相转化，但其总能量保持不变。 分子运动的动能成为内能，它是温度T的函数，温度越高，内能越大。 内能是一个状态函数，用U表示，单位为焦耳、千焦或千卡。单位重量的内能称为比内能。 一般我们使用的是内能的变化量Δu。对于一般气体，内能的变化为： Δu=u1-u2=cv(T1-T2)=CvΔT 式中，Cv----定容比热容 在热工中规定：体系对外作功为正，外界对内作功为负。 焓是表示体系能量状况的一个组合状态参数，表示体系具有的全部热能。比焓是单位重量物质所有的全部热能，其定义式为： i=u+Apv (kcal/kg) I=Gi (kcal) 式中，A---热工当量，A=1/427 kcal/(kg*m); Pv---推动力。 一般我们使用的是焓的变化量Δi。对于一般气体，焓的变化为： Δi=i1-i2=Cp2T2-Cp1T1 式中，Cp1、Cp2---相应与T1、T2温度下的定压比热容。 热力学的第一定律是能量守恒和转化定律在热现象中和热力、热工工程中的应用，其表达式为。 1、对封闭系统 P=Δu+Al （kcal/kg） 2、对开口体系 P=Δu+Alˊ （kcal/kg） 3、对于稳定流动系统 不随时间（但随空间或部位）而发生变化的流动过程。通常均把实际的正常连续生产过程视为稳定流动过程。 式中，i2、i1---工质在出、进口的焓，kcal/kg lT---对外界做工，kg*m/kg z2、z1---工质在进出口的高度,m w2、w1---工质在进出口的流速,m/s 第三节 热工工质的性质与计算 一、理想气体状态方程 状态参数p、V、T之间的关系式称为状态方程式，它反应了物质您的性质。 所谓理想气体是一种不存在的假想气体。它的分子是有弹性的，不占据体积的质点，分子间没有作用力。 空气、氦气、氧气、烟气等气体，在通常情况下，均可按理想气体处理。 PV=nRT 式中，R---为通用气体常数。1mol理想气体在标准状况下， R=(101325/9.8*22.4)/273=848.3516 (kgf*m/(kmol*k)) 或R=(101325*22.4)/273=8314.846 (kp*m/(kmol*k)) n---气体摩尔量 二、混合气体的性质 混合气体分压定律：混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。 混合气体的体积比热容等于各组分气体体积比热容与体积分数乘积的和； 混合气体的重量比热容等于各组分气体重量比热容与质量分数乘积的和； 混合气体的热焓等于各组分热焓与质量分数乘积的和。 三、比热容 定压比热容是在压力不变的条件下单位质量物质变化1℃所吸收或放出的热量 定容比热容是在容积不变的条件下单位质量物质变化1℃所吸收或放出的热量