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专 业 热动08-7班 作者姓名 张昆 指导教师 代元军 定稿日期2011年06月18日 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计论文任务书 学 生 姓 名 张昆 专业班级 热能动力设备与应用08-7班 设计论文题目 基于VB的 锅炉热平衡计算分析程序开发 接受 任务 日期 年 月 日 完成任务日期 年 月 日 指 导 教 师 指导教师单位 新疆工业高等专科学校 设计论文内容目标 主要设计研究内容用VB语言实现热平衡和平衡计算的编程 VisualBasic分析影响锅炉运行经济性的主要因素明确节能方向为电厂运行管理的改进、提高能源利用率提供科学的依据实现现代话的锅炉运行节奏符合国家规定的生产方式开发出领先于他国的分析程序。

     设计论文要求 先按照数学的方法和观点把锅炉的热平衡计算过程看做是用迭代发求解广义超越方程的过程。

    计算出事必须先假设一些未知量然后按烟气流向逐一受热面求解最后进行精度判断如果精度不满足则重新假设后在进行计算如此循环逐次逼近直至精度满足。

    设计中准备实验报告单和大量数据的精确对比和多学科的查证最后求出精确的热平衡计算方案。

     论文指导记录 参考资料 注此表发给学生后由指导教师填写学生按此表要求开展毕业设计论文工作。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计论文成绩表 学 生 姓 名 张昆 专业班级 热能动力设备与应用08-7班 设计论文题目 基于VB的 锅炉热平衡计算分析程序开发 指导教师签名 指导教师单位 新疆工业高等专科学校 指 导 教 师 评 语 评阅成绩 评阅教师签字 年 月 日 答 辩 记 录 成绩 提问教师签字 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 答辩成绩 答辩小组组长签字 年 月 日 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 I 摘 要 随着中国经济的高速发展能源已成为一个社会可持续发展越来越重要的因素。

    锅炉热平衡计算和分析用VB语言实现热平衡和平衡计算的编程 VisualBasic是基于Basic的可视化程序设计语言编制了不同燃烧条件下燃煤锅炉的热平衡及热效率计算通用程序。

    对电厂锅炉热平衡测试结果进行了热平衡效率计算得出了锅炉的热耗损失。

    针对热平衡效率的计算方法以Visual Basic为开发平台采用了面向对象的设计方法编写出锅炉热平衡效率计算的通用程序。

    该软件不仅可以提高锅炉热效率的计算精度还可以大幅度降低计算工作量。

     关键词锅 炉 热平衡 程序 Visual Basic 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 II Abstract Along with the rapid development of Chinas economy energy has become a social sustainable development is more and more important factors. Boiler thermal equilibrium calculation and analysis VB language realization of the thermal equilibrium and equilibrium calculation is based on the Basic programming VisualBasic visual programming language different conditions of burning coal boiler heat balance and heat efficiency computation the general program. To the power plant boiler heat balance test results it is concluded that the thermal equilibrium calculation efficiency of boiler heat consumption of loss. According to the calculation method of the thermal equilibrium efficiency Visual Basic for development platform and used the object-oriented design method write a boiler efficiency of the thermal equilibrium calculation general program. This software can not only improve the thermal efficiency of the boiler calculation precision also can reduce computing workload. Keywords: pot furnace The thermal equilibrium Program Visual Basic 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 III 目 录 摘 要 ................................................................................................ I Abstract ............................................................................................. II 第 1 章 绪论 .................................................................................... 1 第 2 章 锅炉热平衡的常规计算 ..................................................... 2 2.1 燃料的燃烧计算 ....................................................................... 2 2.2 锅炉热平衡计算 ....................................................................... 2 2.3 锅炉热平衡定义 ....................................................................... 4 2.4 锅炉的热力计算 ....................................................................... 4 2.4.1 锅炉参数 ............................................................................................. 5 2.4.2 锅炉燃料与燃烧计算 .......................................................................... 5 第 3 章 主程序设计和计算界面设计说明.................................... 10 3.1 Visual Basic简介 ..................................................................... 10 3.2 主程序结构 ............................................................................ 10 3.3 程序设计的纠错功能 ............................................................. 13 3.4 程序数据库说明 ..................................................................... 14 结语 .................................................................................................. 15 致谢 .................................................................................................. 16 参考文献 .......................................................................................... 17 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 1 第 1 章 绪论 随着中国经济的高速发展能源的短缺 特别是一次不可再生能源的匮乏使人们越来越意识到节能降耗的重要性节能减排是实现低碳经济和可持续发 展的重要方式和手段低碳发展是低碳经济的发展方向。

    因此做好设备的节能 降耗工作意义尤为重要。

    对于火力发电厂来说 锅炉的热效率试验是一项重要 的常规性试验在电科院、电厂开展的常规性试验中定期和不定期的锅炉热效率试验是使用频率最高的试验。

    在电厂锅炉性能鉴定、锅炉设备维修质量评定、日常运行方式评价、燃烧工况调整等情况下都要通过锅炉热效率试验来确定锅炉运行经济性查找锅炉的节能潜力分析影响锅炉运行经济性的主要因素明确节能方向为电厂运行管理的改进、提高能源利用率提供科学的依据。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 2 第 2 章 锅炉热平衡的常规计算 2.1 燃料的燃烧计算 锅炉是好用大量燃料的燃烧设备燃料的性质对于锅炉工作的安全性和经济性有重大影响对于不同的燃料采用不同的燃烧方式和燃烧设备。

    根据燃料的不同可将燃料分为固态燃料气态燃料液态燃料。

    由于气态燃料和固态燃料的组成的表示方式不同其计算方法也不一样。

     目前煤是我国电厂锅炉的主要燃料所以本文就以煤为设计对象。

     2.2 锅炉热平衡计算 按照编制实验大纲实验的任务之一是确定锅炉的各项热损失从而用热平衡方法计算锅炉的热效率。

    长期以来热平衡分析方法广泛应用于电厂锅炉该方法是从能量的数量方面来分析能量的利用情况。

     锅炉的热平衡是以1Kg固体燃料或者液体燃料气体为1立方米为单位组成的。

     123456rQQQQQQQ rQ锅炉的输入热量 1Q锅炉的输出热量即锅炉有效利用热量 2Q排烟损失热量即排出烟气带走的热量称为锅炉的排烟热损失 3Q气体不完全燃烧损失热量它是未燃烧完全的那部分可燃气体损失掉的热 量称为气体不完全燃烧热损失 4Q固体不完全燃烧损失热量它是未燃烧完全的那部分固体燃料损失掉的热量称为固体不完全燃烧热损失 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 3 5Q锅炉散热损失热量由炉体和管道等热表面散热损失掉的热量称为锅炉散热热损失。

     6Q灰渣物理热损失热量。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 4 2.3 锅炉热平衡定义 以1kg1Nm3燃料在锅炉正常稳定的运行工况下建立的热量收支平衡。

     研究燃料的热量在锅炉中的利用情况以有效提高锅炉热效率——锅炉的热平衡或热效率试验。

     1. 锅炉的热平衡方程 锅炉的输入热量锅炉有效利用热量各项热损失之和 燃料的物理显热 rirarrict 固体燃料的 液体燃料的1.7380.0025arrct 2. 锅炉的各项热损失 定义部分固体可燃物在炉内没有参与燃烧或没有燃尽被排除炉外而造成的热损失。

     形成漏煤损失灰渣损失飞灰损失 在锅炉正常运行工况下定时收集漏煤损失、灰渣损失、飞灰损失 可燃物的发热量 2.4 锅炉的热力计算 123456100qqqqqq123456/rQQQQQQQkJkg 123456100glqqqqqqdarararCMMC100100100187.432700fhlmhzQQQ 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 5 2.4.1 锅炉参数 1.额定蒸发量D 10t/h 2.蒸汽压力P 1.3Mpa 3.蒸汽温度tgr 350℃ 4.给水温度tgs 100℃ 5.冷空气温度tlk 35℃ 6.预热空气温度tr 150℃ 7.排烟温度py 170.℃ 8.锅炉排污率Ppw 4. 2.4.2 锅炉燃料与燃烧计算 1. 锅炉燃料 本锅炉的设计燃料为I型无烟煤京西安家滩其元素成分与特性列于表3-1 表3-1 I型无烟煤元素成分与特性 应用成分 yC yH yO yS yN yA yW 53.70 0.78 2.23 0.89 0.28 31.12 11.00 可燃基挥发份Vr6.18 应用基低位发热量Qdw18200kJ/kg 2. 燃料燃烧计算 锅炉受热面的过量空气系数及漏风系数表3-2 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 6 表3-2 过量空气系数及漏风系数 序号 锅炉受热面 入口过量空气系数 漏 风 系 数 出口过量空气系数 1 炉 膛 1.40 0.10 1.50 2 凝 渣 管 1.50 0 1.50 3 蒸汽过热器 1.50 0.05 1.55 4 锅炉管束 1.55 0.10 1.65 5 省 煤 器 1.65 0.10 1.75 6 空气预热器 1.75 0.10 1.85 ① 本篇进行的热力及通风计算均以上海四方锅炉厂生产的此型号锅炉为对象. 理论空气量、理论烟气容积的计算表3-3 表3-3 理论空气量、理论烟气容积 序号 名 称 符 号 单 位 计 算 公 式 结果 1 理论空气量 0kV m3N/kg 0.0889Cy0.375Sy0.265Hy 0.0333Oy 0.0889×53.70.375×0.890.265×0.78-0.0333×2.23 4.936 2 三原子气体容积 2ROV m3N/kg 0.01866Cy0.375Sy0.01866×53.70.375×0.89 1.008 3 理论氮气容积 02NV m3N/kg 0.79V0k 0.8Ny/1000.79×4.9360.008×0.28 3.831 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 7 3. 各受热面烟道中烟气特性表表3-4 表3-4 烟气特性 序号 名称 符号 单位 计算公式 炉膛与 凝结管 蒸汽过热器 锅炉 管束 省煤器 空气预热器 1 平均过量空气系数 pj α′α〃/2 1.50 1.525 1.60 1.70 1.80 2 实际水蒸气容积 V M3N/kg V0H2O 0.0161αpj -1 V0k 0.344 0.346 0.352 0.360 0.368 3 烟气总容积 yV M3N/kg V0H2O V0N2 VH2O αpj-1 V0k 7.682 7.805 8.176 8.669 9.163 4 容积份额 2ROr V RO2 / Vy 0.1312 0.1291 0.1233 0.1163 0.1100 5 H2O容积份额 OHr2 VH2O / Vy 0.0448 0.0443 0.0431 0.0415 0.0402 6 三原子气体总容积份额 qR r RO2 r H2O 0.1760 0.1722 0.1664 0.1578 0.1502 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 8 二、 锅炉热平衡及燃料消耗量的计算表3-6 表3-6 燃料消耗量 序号 名 称 符号 单位 计 算 公 式 或 依 据 数值 1 燃料低位发热量 Qydw k J/kg 给定 18200 2 冷空气温度 t lk ℃ 设计给定 35 3 冷空气理论热焓 I0 lk k J/kg 查表烟温焓表表3-5 229 4 排烟温度 py ℃ 设计给定 170 5 排烟的焓 I py k J/kg 根据αpy 1.85查烟温焓表 2193 6 固体不完全燃烧损失 q4 按教材表3-4①选取 12 7 气体不完全燃烧热损失 q3 按教材表3-4选取 1 8 排烟热损失 q2 0421931.852291001001218200pypylkydwIIQQ 8.56 9 散热损失 q5 查教材表3-6 1.70 10 灰渣漏煤比 ahzlm 按教材表4-2 0.80 11 灰渣的焓 ct hz k J/kg t hz 600℃查教材表2-15 560 12 灰渣物理热损失 q6 1820012.315608.0ydwyhzlmhzQAct 0.77 13 锅炉总热损失 ∑q qq2q3q4q5q68.561121.70.77 24.03 14 锅炉热效率 η 100-∑q100-24.03 75.97 15 过热蒸汽焓 igq k J/kg 按p1.3Mpa查过热蒸气特性附表4-3 3153 16 饱和水焓 ipw k J/kg 按p1.4Mpa查水与水蒸气特性表附表4-2 830 17 给水焓 i gs k J/kg 按t gz 100℃查附表4-4 420 18 锅炉排污率 Ppw 设计给定 4 19 锅炉有效利用热 Qgl k J/h 33331010101031534200.041010830420gqgspwpwgsDiiPDii 2749.4×104 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 9 20 燃料消耗量 B k J/h 10097.7518120104.27491004dwglQQ 1995 21 计算燃料消耗量 B j k J/h 12.01199510014qB 1756 22 保热系数 7.197.757.11155qq 0.978 在以后的计算中除指明外计算所查的图、表均见教材“锅炉及锅炉房设备”第四版吴味隆等主编中国建筑工业出版社2006.5. 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 10 第 3 章 主程序设计和计算界面设计说明 3.1 Visual Basic简介 Visual Basic是一个功能强大的可视化软件开发工具。

    Visual Basic由许 多组件组成包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导 ClassWiz-ard等开发工具。

    这些组件通过一个名为Develop-erStudio的组件集成为和谐的开发环境。

     Visual Basic使用参数计算的方法来进行垃圾收集这个方法中包含有大量的对象提供基本的面向对象支持。

    因为越来越多组建的出现程序员可以选用自己需要的扩展库。

    和有些语言不一样Visual Basic对大小写不敏感但是能自动转换关键词到标准的大小写状态以及强制使得符号表入口的实体的变量名称遵循书写规则。

     一个典型的Visual Basic进程Visual Basic的中心思想就是要便于程序员使用无论是新手或者专家。

    Visual Basic使用了可以简单建立应用程序的GUI系统但是又可以开发相当复杂的程序 本文的Visual Basi程序设计主要由2部分组成一部分是用反平衡法对锅炉的热效率计算的程序一部分是用平均热力学温度法计算锅炉热效率的程序。

    在程序编写过程中反复使用顺序循环和选择循环因为热平衡效率计算需要用 很多子程序所以子程序调用比较多。

     在程序设计时建立了2个数据库用于查取过热蒸气的焓值和熵值这2个值都是根据温度和压力查取所以数据库中的数据是根据2个量来确定的只有知道温度和压力才能获取相对应焓值或熵值。

     3.2 主程序结构 图1是煤种判定程序流程图从图中可以看出程序先对燃煤煤种进行判定当判定正确后依据图2热平衡程序流程图单击按钮就可进行各效率的计算。

    在确定了程序的流程图后就可进行界面的设计。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 11 程序界面由5部分组成如图3所示第l部分是燃煤成分参数区第2部分是锅炉工况参数区第3部分是烟气参数区第4部分是煤种判定区第5部分是计算结果区。

    在程序运行时只需要填写前3部分的参数和第4部分的燃 煤低位发热量..arnetpQ然后点击热平衡按钮就可直接得出所计算锅炉稳态工作时的热平衡分析效率。

    当运行结束后点击按钮“退出”运行界面自动转换成 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 12 准备运行状态只要重新输入新的参数就可再次运行。

     图3 图4 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 13 图5 3.3 程序设计的纠错功能 程序设计时加入了一些纠错功能具体有以下几点 1燃煤成分纠错程序MarAarCarHarOarNarSar100用 if语句将该程序作为选择语句当满足条件时程序往下运行求取热平衡效率当条件不满足时程序终止运行并在界面上提示“燃煤成分有误无法判定煤种”只有当用户填人正确数据后才可继续运行。

     2本软件仅适用于燃煤锅炉燃煤和空气都未利用外部热源进行预热且燃煤水分../630ararnetpMQ如果出现不符合这种情况的就提示该软件不适合此生产提示用户查看数据是否输入有误。

     3各子程序数据查取范围的纠错程序。

    如饱和水焓值查取子程序、过热蒸气焓值查取子程序、过热蒸气熵值查取子程序等在这些子程序中通过温度和压力可查取出所对应的值但温度和压力是在一定范围内才能查取。

    当给定的温度和压力超出范围时程序会提示用户参数不在软件适用范围只有输人 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 14 在数据库范围内的参数才能进行效率的分析计算。

     3.4 程序数据库说明 程序运行时需要用到蒸气焓值和熵值焓值和熵值是由温度和压力2个参数查得因此必须建立焓值和熵值的数据库通过程序查取所给温度和压力下所对 应的焓值和熵值。

    建立数据库时温度范围是360700℃ 温度间隔是2O℃ 压力范围是1 20MPa压力间隔是lMPa。

    因为温度和压力存在间隔这样必然存在数据空隙区在空隙区的温度和压力所对应的焓值和熵值就必须通过求取才能得到。

     首先将给定压力和给定温度pt取整再分别以与给定压力最接近的数据 库中已有的压力为定值分别查找出与给定温度最接近的数据库中已有的2个 温度下的焓值这样就得到了4个不同压力和不同温度的焓值2111221211122121111ptptptptptptptpthhhhhpphhpph、。

    在同一温度下就 有2个焓值通过差值计算压力差可以得到给定压力和与给定温度最接近的数据库中已有的两个温度下的焓值 再 通过差值计算温度差就可得到给定压力和给定温度下的焓值22220ptptptpthhhtth空隙区温度和压力所对应的熵值计算程序与上面的相似。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 15 结语 1通过锅炉热平衡效率分析程序的计算结果能够正确反映出锅炉的热力特性和热能的利用程度也更加实际地反映出锅炉运行的经济性。

     2由于本程序具有操作方便、直观可靠性高、计算精度高等特点提高了工作效率。

    它的使用和推广必将给用户提供方便。

     基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 16 致谢 本设计是在我们尊敬代老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。

    他严肃的科学态度严谨的治学精神精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。

    从课题的选择到项目的最终完成代老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

    两年多来代老师不仅在学业上给我以精心指导同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀在此谨向代老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

    在此我还要感谢在一起愉快的度过3年的同学们正是由于你们的帮助和支持我才能克服一个一个的困难和疑惑直至本文的顺利完成。

    在设计即将完成之际我的心情无法平静从开始进入课题到设计的顺利完成有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助在这里请接受我诚挚的谢意最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母谢谢你们 基于VB的锅炉热平衡计算及分析程序开发 17 参考文献 1付允马永欢刘怡君等低碳经济的发展模式研究J中国人口资源与环境200818314-l8 2周克毅王泽宁章臣樾电站锅炉删分析J动力工程199111630-36 3李汝辉刘德彰李世武能量有效利用M北京北京航空航天大学出版 社199223-24 4李春葆 章启俊Visual Basic程序设计基础教程M武汉武汉大学出版社20065-6