GB/T 14909-2021 能量系统 分析技术导则.pdf

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标准编号:GB/T 14909-2021
文件类型:.pdf
资源大小:21.2 M
标准类别:电力标准
资源ID:254245
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GB/T 14909-2021 标准规范下载简介:

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GB/T 14909-2021 能量系统 分析技术导则.pdf

E——输入,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h); E。ut——输出拥,包括收益拥(产品的值)和外部拥损失,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)); Esys——在系统内部的积存量,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)。 稳定流动系统(如无特殊声明,本文件的系统均属此类)按公式(3)计算:

绝热设备,以及管路、阀门、孔板、弯头与管件等单元部件内的绝热自发过程的衡算按公式(3 十算。

5.3供给侧与接受侧之间的衡算

拥供给侧过程的支付与拥接受侧过程的收益之间的拥衡算按公式(4)计算: AE,AE.± I

△E。——收益,接受侧过程的变化值GY/T 324-2019 AVS2 4K超高清专业卫星综合接收解码器技术要求和测量方法,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)。 各类基本过程(单元设备)的衡算计算式见A.5

效率按公式(5)计算

目的效率按公式(6)计算:

X100% E. Ei

Ea obj ×100%= 1 X100% AE. AE.

7bj一一目的效率。 一般情况下,能量转换目的明确的单元设备的效率采用公式(6)计算;但是,绝热设备,以及管 门、孔板、弯头与管件单元部件的效率采用公式(5)计算。公式(6)考察的是总损失

各类基本过程(单元设备)的效率见A.5。

6.2拥损失在系统中的分布

局部损失率按公式(7)计算:

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单元设备或子系统i的局部拥损失率; ZI:——子系统(对应单元设备)或系统(对应子系统)的损失合计,单位为千焦或千焦每时(kJ 或kJ /h)。

6.2.2局部损失系数

局部损失系数按公式(8)计算:

2; 单元设备或子系统i的局部拥损失系数; Econs 子系统(对应单元设备)或系统(对应子系统)的消耗,可设为原料输入与公用工程消 耗两者或仅为后者所含有的,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)

单位产品的消耗按公式(9)计算:

系统的单位产品的消耗,单位为千焦每千克(kJ/kg); M 系统产品的总产量,单位为千克或千克每时(kg或kg/h)

物质品位按公式(10)计算:

E(T,p,r) a(T,p,)=H(T,p,r)

α(T,p,)——处于温度为T、压力为p和组成为下体系的物质品位; E(T,P,)——处于温度为T、压力为和组成为工下体系的状态值,单位为千焦每摩尔 (kJ /mol) ; H(T,p,α)一处于温度为T、压力为p和组成为工下体系的状态焰值,单位为千焦每摩 尔(kJ/mol)。 此熔值的计算采用了与值相同的环境参考态,见A.3。

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注:数学上,变量的下划横线,表示此变量为“一维数组”。这里表示有N个组分,分别有摩尔分数:1、2"

过程品位按公式(11)计算

式中: A 过程品位; AE,H 分别为体系从状态1(初始状态)变化到状态2(终了状态)时的过程拥值变化与过程熔 值变化,单位为千焦每摩尔(kJ/mol); E,E2一分别为处于状态1和状态2下体系的状态值,单位为千焦每摩尔(kJ/mol); H1,H²一一分别为处于状态1和状态2下体系的状态熔值,单位为千焦每摩尔(kJ/mol)。 各类基本过程(单元设备)的品位分析见A.5

按照GB/T17781界定评价对象系统的边界、子系统的分割方式,以及穿过边界的所有物质和能 如功或热量),并以示意图说明。选择适宜形式表格,列表说明系统的参数,例如各个工艺物流节 温度、压力、流量与物质组成等

7.2明确环境参考态的选择

化学反应和物质品位等物质组成的分析, 应采用本文件的环境参考态;如需酌情选择其他的环境参考态温度与(或)环境参考态压力,应予以特别 说明(参见附录B的B.1);相互比较的分析,应采用相同的环境参考态

说明特殊的设定、简化和省略条件。说明所使用的热力学基础数据(如物质的热容、熔和熵等)的来 源。列出直接应用本文件的计算公式或由本文件定义外延得到的数学关系式,并说明使用条件。必要 时,宜说明采用的数值计算软件

根据选定的环境参考态条件、计算依据和方法,计算出拥分析和能量品位分析所需要的系统各个物 流的熔值、拥值和物质品位;或计算出各个用能单元设备内部过程的熔值变化、值变化和过程品位。 然后.列表整理计算结果。表格形式和内容宜与7.1的系统条件参数对应

宜首先核实系统的质量衡算;建立系统的能量衡算关系,进行能量衡算。用能单元设备的能量衡算 应符合GB/T2587的规定,企业的能量衡算应符合GB/T3484的规定。列表整理计算结果。表格形 式和内容宜与7.4的表格对应。同时,宜体现输人与输出(包括损失)之间的能量平衡关系。亦可计算 系统和用能单元设备的能效,绘制能流图,以备分析比较。

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建立与系统的能量衡算关系所对应的拥衡算关系。计算出拥效率、局部损失率或局部拥损失系 数,以及单位产品的消耗等评价指标。列表整理计算结果。表格形式和内容宜与7.5的表格对应。 同时,宜体现输入与输出以及损失之间的平衡关系,或支付、收益以及损失之间的平衡关 系。亦可绘制流图,以备分析比较

根据上述计算结果,分析系统在能量利用过程中拥的传递和利用情况,以减少过程的损失,探明 系统改进方向与节能潜力,按照GB/T35071研究系统进一步合理用能的可能性。主要的分析和能 量品位分析工作包括: a) 以过程或系统的效率和单位产品的消耗等数据,评价过程或系统能量转化与利用特性。 b)考察系统的拥损失分布,揭示系统中损失的主要部位、拥损失的大小与产生原因, 根据能量的授受关系,将过程分为拥的供给侧与接受侧。通过比较供给侧与接受侧能的品位 匹配情形,评价能量在两个过程间传递的合理性,并结合技术和经济可行性,针对性地采用适 宜节能技术适度把握过程之间推动力(温度差、压力差,或浓度差等热力学势差)。 根据物质品位数值的大小,认识其品位的高低水平。比较物质在能量转化与利用过程前后或 相关状态能的品位变化,选择系统合理用能、高品质用能的技术途径与决策。 拥分析步骤与方法的计算实例(四种建筑供热方式分析及品位分析、甲醇合成与分离工艺的分 沂)参见附录B。

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功全部为拥,其值按照公式(A.1)计算:

附录A (规范性) 值和恰值、平衡与损失的计算方法

△Ew 拥值变化(以下简称拥变),单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h); W 功(包括体积功、机械功、电功、重力功、表面功等),单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h

热量或冷量所含的拥按照公式(A.2)计算:

△E。——热量或冷量所含的,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h); T。 环境参考态温度,单位为开(K); T 体系的温度,T可以高于T。,也可以低于T。,单位为开(K); Q 一过程中传输的热或冷,单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)。 若热源温度恒定,其热量所含的见公式(A.3):

温度是变化的,其热量或冷量所含的按照公式

物质质量,单位为干克或干克每时(kg或kg/h); 定压比热容,是随温度而变化的函数,单位为千焦每千克开[kJ/(kg·K)]。

A.2稳定流动体系与封闭体系的烟

A.2.1稳定流动体系

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1.3.1物质的标准拥和标准熔

化学元素的标准和标准熔见表A.1

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化合物(A,BC.)的标准拥按照公式(A.9)计算: E"(A,B,C)=△G(A,B,C)+aE(A)+bE"(B)+cE(C) (A.9) 式中: △;G(A,B,C,) 化合物A.B.C的标准生成吉布斯自由能,单位为千焦每摩尔(kl/mol): a,b,c 分别为元素A、B和C的化学计量数; E°(A),E°(B),E°(C) 分别为元素A、B和C的标准,单位为千焦每摩尔(kJ/mol)。 化合物(A,B,C。)的标准恰按照公式(A.10)计算: H(A,B,C.)=△,H"(A,B,C.)+aH°(A)+bH"(B)+cH"(C) ...(A.10) 式中: A,H°(A,B,C,) 化合物A,B,C。的标准生成熔,单位为干焦每摩尔(kJ/mol) H°(A),H°(B),H°(C) 分别为元素A、B和C的标准焰,单位为千焦每摩尔(kJ/mol)。 由此计算,表A.2列出了部分常见单质和无机化合物(102种)的标准和标准熔数值,表A.3列出 部分常见有机化合物(45种)的标准和标准数值

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表A.2部分单质和无机化合物的标准和标准恰

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表A.3部分有机化合物的标准烟和标准烩

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A.3.1.3燃料标准和标准恰的估算

对于未知化学组成的燃料(例如,低阶煤、页岩油以及各种可再生燃料等),基于燃料的高热值或低 热值,可由以下方法估算其标准和标准熔。 燃料的标准按照公式(A.11)、公式(A.12)和公式(A.13)计算: E=ag(△,H,)2+bg△.H+cg(12400<△.H,<55200) ..... (A.11) E=a;(△,H,)2+b,△,H,+c(5 500<△,H,<48 600) .**.·(A.12) E=a(△H,)2+b,△,H,+c,(2800<△,H,<44400) ..··.··..(A.13) 式中: E,EI,E! 一 分别为气态、液态和固态燃料标准拥的估算值,单位为千焦每千克 (kJ/kg); AHLAHAHL 分别为气态,液态和固态燃料的高热值或低热值,单位为千焦每于

E=a;(△,H,)2+b,△H,+c(5500

式中: E,E1,E! AH...HI,AH

分别为气态、液态和固态燃料标准拥的估算值,单位为千焦每千克 (kJ/kg); 分别为气态、液态和固态燃料的高热值或低热值,单位为千焦每千 克(kJ/kg); 分别为燃料高热值或低热值的对应项系数,从表A.4中选取

分别为气态、液态和固态燃料标准的估算值,单位为千焦每千克 (kJ/kg); 分别为气态、液态和固态燃料的高热值或低热值,单位为千焦每千 克(kJ/kg); 分别为燃料高热值或低热值的对应项系数,从表A.4中选取

燃料的标准熔按照公式(A.14)、公式(A.15)和公式(A.16)计算: Hg=eg(△,Hg)²+fg△Hg+gg(12400<△,H<55200) H=e(△,H,)2+fi△,H,+g(5 500<△,H,<48 600) H=e.(△H,)²+f,△H,+g(2800<△.H,<44400)

燃料的标准熔按照公式(A.14)、公式(A.15)和公式(A.16)计算: Hg=eg(△,Hg)²+fg△Hg+gg(12400<,H<55200) H=e(△,H,)2+f△H+g(5 500<△,H<48 600) H=e.(A.H.)*+f.A.H.+g.(2 800

..(A.14) .....(A.15) .....A.16

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H 分别为气态、液态和固态燃料标准熔的估算值,单位为千焦每千 克(kJ/kg);

表A.5采用高热值或低热值时公式(A.14)、公式(A.15)和公式(A.16)的系数

纯物质的值和值分别按如下方法计算 纯物质的拥值按照公式(A.17)计算:

A.3.3混合物的值和烩值

混合物的值和焰值分别按如下方法计算。 混合物的值按照公式(A.20)计算:

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混合物的恰值按照公式(A.22)计算:

式中: H(T,p,a)一—给定温度T、压力p和组成下,混合物的摩尔熔,单位为千焦每摩尔(kJ/mol)。 理想混合物的摩尔恰按照公式(A.23)计算: Hi(T .b.2)=Zr:H.(T.b) (A.23)

A.4压力低于100kPa条件下的值和恰值

A.4.1无化学反应,一个或多个状态的压力低于

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A.4.2负环境压力状态下化学反应的变和恰变计算

△,E= ZE ZE! △,H°= ZH; ZH:

式中,P和R分别表示化学反应的产物和反应物: 第三步:以A.4.1的方法计算产物从298.15K和100kPa改变至反应温度T和压力p的变△E 与烩变H3; 第四步:合计上述三个过程的变或熔变,即为在负环境压力状态下该化学反应的变和熔变,见 公式(A.29)和公式(A.30)

.5基本过程的平衡、损失、效率与过程品

△,E=△E, +△,E°+△E3 .(A.29 A.H=AH+A.H'+AH +.......................A.30

,E=△E, +△,E+E3 A.29 A.H=AH+A.H'+AH +.......................A.30

针对实际单元设备,表A.6列出了5类基本过程的能量衡算、衡算、拥损失与拥效率的计算方法, 其中的能量衡算均忽略了热损失和机械效率等损失。每类过程均举例说明了几种具有不同特征的情 况。同时,还列出了过程品位的分析方法

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B.1.4能量衡算和衡算

B.1.4.1能量衡算

基于四种供热系统的给定参数可以计算出各个系统的供热侧输入能量(供能负荷)、用户侧接受能 量(热负荷)和热损失等数据,如表B.1。显然,外界的输入与用户侧的接受是对图B.1的虚线边界而言。 其中,热泵的输人能量有两部分,电耗2.989MI/h和从水热源汲取的热7.471MJ/h

表B.1四种供热系统的能量衡算结果

根据系统能量衡算的原理,表B.1中热负荷为四种供热系统的供热侧装置(燃气炉、电加热器、热 泵、太阳能集热器)向用户侧的热水加热管提供的热量。 供热侧装置的供能负荷,即燃气锅炉的燃料热负荷、电加热器的用电负荷、热泵的用电负荷、太阳能 集热器的集热负荷,分别基于热水加热管的热负荷和各自的设备效率与性能参数推算。 供能负荷与热负荷之差为各个设备的热损失。然而,热泵供热系统比较特殊,其能效指标COP不 是效率概念,无法据其确定其系统的热损失量。 另外,根据COP,热泵的水热源负荷可根据热泵热负荷与用电负荷算出;进而根据设定的热泵性能 参数可推算出水热源流量为119.048kg/h;类似地,还可推算出热泵内部工质流量为428.689kg/hNB/T 51034-2015 煤矿掘进巷道地震反射(槽)波超前探测方法,两 者的计算式见公式(B.1)

m 流体质量流量,单位为千克每时(kg/h); Q 流体吸热量或放热量,单位为千焦每时(kJ/h); Cp 流体定压比热容,单位为千焦每千克开[kJ/(kg·K)] T..T 分别为高温流体温度和低温流体温度,单位为开(K)。

m=Q/[C,(TT)]

如表B.2所示,基于四种供热系统的给定参数和本案例设定的环境温度(293.15K)和设备表面平 均温度为(323.15K),根据第5章和第6章的方法和公式,可以计算出各个方案的供热侧与用户侧的 直变化和过程品位、损失和拥效率。例如: 方案1的燃气锅炉支付(9.190MJ/h)基于其供能负荷(燃烧负荷)与燃烧温度(1773K),按公式 B.2)计算:

式中: 燃气锅炉支付,单位为兆焦每时(MJ/h) 20

△Eε——燃气锅炉支付,单位为兆焦每时(MJ/h)

GB/T 28201-2011 合成洗衣粉生产能耗评定规范GB/T149092021

△H一燃气锅炉供能负荷,单位为兆焦每时(MJ/h); TB一 燃气锅炉燃烧温度,单位为开(K)。 另外,方案4的太阳能集热器的支付(4.974MJ/h),以及各个供热系统的外部拥损失(见基于 表B.1的系统热损失和设备表面平均温度323.15K)也由此公式算出。 方案2的电加热器支付拥(10.784MJ/h)为其供能负荷(用电负荷)。 方案3的热泵支付有两个值,热泵用电负荷(2.989MJ/h)与水热源取热负荷的变(0.531MJ/h) 2.349MJ/h是热泵出口加热管(进口温度为115℃,出口温度为95℃)供热负荷的变;并由此变计 算出热泵供热系统的供热过程品位。该数值按公式(B.3)计算:

△E一热泵取热变,单位为兆焦每时(MJ/h)。 另外,用户侧热水加热管的收益(1.896MJ/h)、方案3的热泵的水热源支付拥(0.531MJ/h)也 用此公式算出的。可以看到,与表B.1的用户侧热负荷相似,各个方案用户侧收益的数值都相I 共热侧的支付差异很大,因而各个方案的损失和效率也完全不同。与表B.1同样,表B.2中 付”与“收益"同样是对图B.1虚线边界而言。

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