22年12月考试《能源利用与系统工程X》考核作业

学习中心： 院校学号： 姓名 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 能源利用与系统工程X 试 卷（作业考核 线上2） A 卷（共 5 页） 总分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 得分 一、判断题（共28分，每小题1分） 1. 反映能源有效利用程度的指标通常用综合能耗和能源利用率表示。（ × ） 2. 热回收设备主要是各种热交换器。（ √ ） 3. 低温余热回收装置只回收部分烟气余热，只能将烟气冷却到中等水平。（ × ） 4. 潜热㶲恒为正值。（ × ） 5. 能源按照其性质分类，可以分为常规能源和新能源。（ × ） 6. 系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程。（ √ ） 7. 能源可定义为比较集中的含能体或能量过程。（ √ ） 8. 地热的最基本利用方式是热利用。（ √ ） 9. 具有部分转换能力的能量是中级能。（√ ） 10. 能源在理论上所含有的能量叫这种能源的等价热值。（ × ） 11. 节能量是指某个统计期内能源理论消耗量。（ × ） 12. 霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点。（ √ ） 13. 煤气属于二次能源。（ √ ） 14. 节流过程与外界没有功量和热量的交换，其㶲平衡关系式为Ex1=Ex2。（ × ） 15. 物质的温度越低，温度㶲仍为正值，说明它具有的可用能越大。（ √ ） 16. 太阳能利用有三种方式：光-热转换、光-热-电转换和光-电转换。（ × ） 17. 热电联产与热电分产相比，总热效率要高得多。（ √ ） 18. 对于低温物质，温度越低，能级的绝对值越大，说明它具有的㶲越大。（ √ ） 19. 氧气属于一次能源。（ × ） 20. 不同形式的能量之间是可以百分百转换的。（ × ） 21. 能源生产结构是指国民经济各部门所消耗的各种能源量占能源总消费量的比值。（ × ） 22. 热量㶲和温度㶲恒为正值。（ √ ） 23. 二次能源是由一次能源经过加工转换而成的能源。（ √ ） 24. 理想气体的混合过程是一个可逆过程。（ × ） 25. 不同能量的质量不同，它们的可转换性相同。（ √ ） 26. 背压式热电联产热负荷和电负荷具有很好的独立性。（ √ ） 27. 热量㶲不是热量本身固有的特性。（ √ ） 28. 一个单位实物量能源在理论上具有的能量叫这种能源的等价热值。（ √ ） 二、单项选择题（共12分，每小题3分） 1. 下列选项中属于二次能源的是（ C ）。 A. 天然气 B. 植物染料 C. 氢气 D. 石油 2. 下列不属于太阳能利用的方式的是（ D ）。 A. 光-热转换 B. 光-热-电转换 C. 光-电转换 D. 光-化-热转换 3. 每个国家的国民经济发展与能源消费量增长的关系一般用（ B ）表示。 A. 能源利用率 B. 能源弹性系数 C. 能源转换率 D. 能源结构 4. 下列属于可完全转换的能量的是（ A ）。 A. 电能 B. 热能 C. 机械能 D. 焓 三、多项选择题（共16分，每小题4分） 1．㶲损失包括（ ABCD ）。 A．燃烧㶲损失 B. 传热㶲损失 C．散热㶲损失 D. 燃烧产物带走的㶲损失 2. 热回收设备主要是各种热交换器，在间接接触式换热器中包括（ ABC ）。 A.间壁式换热器 B.蓄热式换热器 C.间接式换热器 D.直接接触式换热器 3. 辐射换热器缺点为（ ABD ）。 A.安装检修困难 B.空气侧传热系数低 C. 壁面温度过低 D.壁面易烧坏 4. 进行热交换的介质包括（ ACD ）。 A.气-相变流体 B.固-相变流体 C.气-气 D.固-液 四、简答题（共24分，每小题4分） 1. 采用热电联产有哪几种方式？各有什么优缺点？ 答：（1）背压式热电联产系统。优点：在额定负荷下具有很高的经济性，使能源得到阶档利用。缺点：要求电负荷与热负荷完全匹配，应变能力差。 （2）抽气式热点联产系统。优点：调节灵活可靠性高，没有热负荷时照常可以发电，能够适应用户在一定范围内波动，是我国热电厂主要采用的机组。缺点：抽气式热电系统的汽轮机流通部分要考虑汽量有较大范围变动，故它的循环效率低。 2. 具体阐述余热发电有几种方式。 答：（1）烧结烟气与烧结矿显热联合回收发电。 （2）TRT高炉煤气余压发电技术。 （3）干熄焦CDQ余热发电技术。 （4）CCPP煤气燃气—蒸汽联合循环发电技术。 （5）转炉饱和蒸汽发电技术。 （6）转炉烟气余热发电及煤气干法回收利用技术。 3. 阐述闪蒸发电工艺原理。 答：与常规火力发电系统不同的是，蒸汽/热水闪蒸复合发电系统引入了闪蒸器。给水经给水泵进入余热锅炉后, 其中的一部分被废气余热直接加热为过热蒸汽,进入汽轮机做功发电。另一部分经余热锅炉低温段加热后，产生一定压力下的热水，这部分热水进入闪蒸器，生产出一定量的低压饱和蒸汽，进入汽轮机相应的低压级做功发电。闪蒸器产生的饱和水进入除氧器（或水箱），与冷凝水一起经除氧后由给水泵供给锅炉，实现一个完整的热力循环。 4. 能量转换装置要满足哪些方面的要求。 答：（1）转换效率高；（2）转换速度快、能量密度大；（3）具有良好的负荷调节能力；（4）满足环境要求、经济合理；（5）较小的环境污染。 5. 能源与发展国民经济有怎样的关系？ 答：（1）经济运行包括生产、分配、交换和消费四个环节。 能源为各行业的生产提供动力源泉，是生产活动正常进行的基础。生产环节对能源的依赖程度非常大，短期内有维持经济发展、创造就业、保证税收的任务。 分配是指按照一定规则对社会总产品进行分发和配置，涉及基本分配制度。如果分配不平衡，就会造成经济发展不平衡；一旦经济发展不平衡，就会加剧能源的供给和需求不平衡，从而使能源结构和能源消费模式不合理。 交换是指在国民经济运行中人们交换劳动产品以实现其价值的行为。交通领域是交换环节与能源相互影响的主要体现，不同区域间的产品流通都是通过交通运输来实现的。而在全球范围内，交通部门被认为是增速最快的二氧化碳排放源。由于世界各区域间发展极不均衡，跨区域人员与物质交换非常频繁，导致交通运输压力相当大，既增加了经济运行的能源成本，又加剧了能源消耗。因此，能源过度消耗、温室气体过度排放和环境污染等问题更加突出。 消费能够影响相应的能源消费，其中尤以居民消费对能源消费的作用最为显著。居民在日常生活与工作中对社会产品的消费能够产生相应的能耗，具体包括居住能耗、工作场所能耗、休闲能耗、交通能耗和服装能耗等。消费和生产一起，一前一后，受制于能源，又反作用于能源。因此，我国政府提出了倡导文明、节约、绿色、低碳的消费理念，推动形成与国情相适应的绿色生活方式和消费模式。 （2）能源对经济发展的作用 能源与经济发展息息相关，经济的发展决定着人们对能源的需求，同时能源的供应状况又反过来制约着经济的发展。1）能源发展是经济发展的基础 能源是国民经济发展的重要物质基础，因为要发展就意味着要改变原来的面貌，也就是要变化。世界上的一切变化都伴随着能量的消耗。一个国家的工农业生产越发达，生产出的产品越多，它所消耗的能源也就越多。因此，能源是经济发展的基础。 2）能源消耗随经济的增长而增长 关于能源和经济增长的关系问题，学术界有两种不同的观点：一种认为经济增长与能源供应有着固定的关系；另一种观点则认为可通过采用节能技术和调整经济结构等手段控制对能源的需求，经济增长不一定需要能源供给的同步增长，因此能源供给和经济增长不一定存在相关性。与第一种观点相一致，我国作为发展中国家，其能源需求的增长是由其经济增长导致的。正确处理能源与经济增长的关系，对于我国的可持续发展非常重要。3）能源决定着经济发展的速度 人类发展到今天如此进步和文明的程度，经历了许多复杂的阶段，其中高速的工业化时代是相当重要的阶段。这一阶段由于有充足的能源供给，使各个国家的经济都快速增长。之后，随着国际油价不断持续走高，通货膨胀风险日益加剧，全世界经济已出现明显的放缓迹象。油价飙升给许多国家的经济罩上了一层阴霾，也使中国经济的增长面临着严峻的考验。反之，在全球经济复苏不确定的情况下，如果油价急剧下跌将降低经济成本，刺激中国经济增长。由此可以得出，能源决定着经济的发展速度。 6. 余热锅炉与工业锅炉相比有哪些特点？相应的需要采取什么措施？ 答：①如果余热锅炉回收的蒸汽是为了一般的供热需要，则不要求太高的蒸汽压力，是以回收尽可能多的热量为目标。当考虑余热蒸汽进行动力回收时，则需要确定恰当的蒸汽温度和压力，以便从蒸汽中回收尽可能多的焓。 ②余热锅炉产生的蒸汽量取决于前部设备的生产工艺，不能随用户需要而变动，当用余热锅炉生产的蒸汽单独供用户时，负荷和压力不易控制，因此最好并入蒸汽管网，负荷的变化由供热锅炉来调节。 ③余热锅炉的容量确定要考虑生产工艺，当余热锅炉作为主要供气源时，在设计时可增设辅助燃烧装置。 ④余热锅炉的工作温度较低，对相同蒸发量的锅炉而言，所需传热面积比工业锅炉大，要改善锅炉的传热条件，减少废气在进锅炉前的温降，减少烟道中的吸入冷风。 五、计算题（共6分） 1. 某厂进行工业炉的尾气余热回收利用，产生的蒸汽供给背压式供热机组，选用的余热锅炉额定出力15t/h，蒸汽初参数p1=1.8MPa，t1=360℃，背压为pb=0.6MPa，最大蒸汽负荷12t/h，平均蒸汽负荷9t/h。已知排气的比焓为hb=2957kj/kg，给水比焓hs=418kj/kg，求每年节省的供热锅炉的标煤的消耗量。锅炉效率为ηg80%，管道效率为ηxt98% 六、论述题（共14分，每小题7分） 1. 余热锅炉与工业锅炉相比有哪些特点及相应措施。 答：（1）如果余热锅炉回收的蒸汽是为了一般的供热需要，则不要求太高的蒸汽压力，是以回收尽可能多的热里为目标。当考虑余热蒸汽进行动力回收时，则需要确定恰当的蒸汽温度和压力，以便从蒸汽中回收尽可能多的烩。 （2）余热锅炉产生的蒸汽里取决于前部设备的生产工艺，不能随用户需要而变动,当用余热锅炉生产的蒸汽单独供用户时s负荷和压力不易控制，因此最好并入蒸汽管网，负荷的变化由供热锅炉来调节。 （3）余热锅炉的容里确定要考虑生产工艺，当余热锅炉作为主要供气源时，在设计时可增设辅助燃烧装置。 （4）余热锅炉的工作温度较低·对相同蒸发里的锅炉而言﹐所需传热面积比工业锅炉大，要改善锅炉的传热条件，减少废气在进锅炉前的温降,戒少烟道中的吸入冷风。 2. 试对蒸馏釜中实现的分离过程进行㶲分析。 在蒸馏釜中实现的过程属于受热分离。 能里平衡：H1+Q=H2+H3 㶲平衡：Ex1+ExQ=Ex2+Ex3+Iint 㶲损失：Iint= Ex1+ ExQ - Ex2- Ex3 6 课程名称: 能源利用与系统工程X