0、前言
鍋爐課程設(shè)計(jì)是《鍋爐原理》課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)鍋爐原理課程的知識(shí)得以鞏固、充實(shí)和提高；設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般為鍋爐熱力校核計(jì)算，即：根據(jù)已有的鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸和給定的蒸發(fā)量、蒸汽和給水參數(shù)、燃料資料等，確定鍋爐效率、燃料消耗量、送風(fēng)量、排煙量、各受熱面前后煙氣與工質(zhì)溫度、各受熱面中煙氣與工質(zhì)流速等，從而達(dá)到校核鍋爐所要求的蒸發(fā)量，提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。
手工進(jìn)行鍋爐熱力校核計(jì)算，其計(jì)算的繁瑣程度是鍋爐專業(yè)工作者所共知的。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，多數(shù)鍋爐廠的科研人員也開始利用計(jì)算機(jī)程序來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這樣計(jì)算起來(lái)，更加簡(jiǎn)單和精確。但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，若全部采用計(jì)算機(jī)程序來(lái)計(jì)算的話，則達(dá)不到課程設(shè)計(jì)的目的。經(jīng)過探索，筆者讓學(xué)牛在EXCEL中做鍋爐熱力校核計(jì)算，既克服了計(jì)算上的繁瑣，又達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目的，一舉兩得，收到了良好的教學(xué)效果。
三門峽富通新能源銷售的生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的圓柱裝顆粒燃料，如下圖所示：
1、EXCEL簡(jiǎn)介
EXCEL是Microsoft公司推出的一種強(qiáng)有力的電子表格軟件，每個(gè)EXCEL文件包含一個(gè)或多個(gè)二維數(shù)據(jù)工作表。在每一個(gè)：r作表中，又有很多單元格。該軟件具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算功能。
(1) EXCEL的輸入／輸出界面很友好。它是以表格的形式進(jìn)行輸入輸出的。
(2)每個(gè)單元格中都可以使用公式和函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。如：在某單元格中輸入“=3+“5”，則該單元格中獲得結(jié)果“23”：在EXCEL中有內(nèi)嵌的函數(shù)，可在公式中使用這些內(nèi)嵌的函數(shù)，如：在某單元格中輸入“≈in0.14159*30/180)”測(cè)該單元格中獲得300角的正弦值“05”。
(3)可以使用EXCEL自帶的VBA編寫自定義函數(shù)。計(jì)算時(shí)，可以和使用EXCEL的內(nèi)嵌函數(shù)一樣，使用自己編寫的自定義函數(shù)。
(4)在計(jì)算公式中，可以引用其它單元格中的數(shù)據(jù)。如：在單元格Al中輸入角度“30”，在單元格A2中輸入公式“=sin(3.14159*Al/180)”，同樣可在單元格A2中獲得30u角的正弦值“0.5”。尤其值得一提的是，當(dāng)單元格Al中數(shù)據(jù)改變時(shí)，單元格A2中的結(jié)果也會(huì)自動(dòng)隨之發(fā)牛相應(yīng)的變化。如：將單元格Al中的數(shù)據(jù)為“60”，則單元格A2中的結(jié)果會(huì)自動(dòng)地變?yōu)?ldquo;0.866025”。EXCEL的這些特點(diǎn)，為我們?cè)谶M(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。
2、線圈的處理
在進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，有很多線圖及表格要查。為了方便，作者用VBA將這些線圖及表格編寫成自定義函數(shù)，并且將它們以EXCEL的“加載宏”格式保存。使用時(shí)，將
該文件加載到EXCEL中，然后點(diǎn)擊工具欄上的按鈕“fx”，在白定義函數(shù)中找出所需的函數(shù)即可。另外，為了方便查煙氣焓一溫表，作者還寫了一個(gè)線性內(nèi)插函數(shù)。對(duì)于水和水蒸汽的參數(shù)，則可用上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所楊宇先生，根據(jù)IAPWS-IF97標(biāo)準(zhǔn)編寫的《水和蒸汽性質(zhì)計(jì)算程序》，該軟件以EXCEL的“加載宏”加載到EXCEL中。
3、計(jì)算方法
由于輸入／輸出界面是表格形式，因此，應(yīng)用EXCEL做鍋爐熱力計(jì)算與手算過程很相似，計(jì)算者全程參與，每個(gè)參數(shù)的查找和選擇都由計(jì)算者完成。但在計(jì)算時(shí)，應(yīng)特別注意：在單元格中輸入公式時(shí)，公式中所涉及的參數(shù)，應(yīng)盡量引用前面已知或計(jì)算出來(lái)的結(jié)果。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樵阱仩t熱力計(jì)算中多處涉及到迭代計(jì)算。如在進(jìn)行爐膛熱力計(jì)算時(shí)，要先假設(shè)爐膛的出口煙氣溫度01”，然后再根據(jù)01”查取有關(guān)參數(shù)，并通過計(jì)算，得出一個(gè)新的爐膛的出口煙氣溫度01”，當(dāng)101”(假定值)-01”（計(jì)算值）l>100℃時(shí)，則需要重算。重算時(shí)，一般將0l”（計(jì)算值）作為第二次計(jì)算的假定值進(jìn)行計(jì)算。手算時(shí)，迭代計(jì)算是很麻煩的，在EXCEL中，如果在計(jì)算公式中所涉及的參數(shù)，都引用了前面已知或計(jì)算出的結(jié)果，則在第二次重算時(shí)，只需改變爐膛出口煙氣溫度01”的假定值，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)爐膛的出口煙氣溫度OI”（計(jì)算值）由于這一過程簡(jiǎn)單且快捷，因此，我們可以將01”（假定值）與01”（計(jì)算值）。由于這一過程簡(jiǎn)單且快捷，因此，可將相應(yīng)的爐膛的出口煙氣溫度01”（計(jì)算值）誤差控制在更高的精度范圍內(nèi)。如：作者在做IOOOT/H鍋爐的爐膛熱力計(jì)算時(shí)，先假設(shè)了爐膛出口煙溫01”=1100℃，第一次計(jì)算得爐膛出口煙溫，=1091℃，這一計(jì)算結(jié)果雖滿足101”(假定值)-01”（計(jì)算值）l<100℃的要求，但因?yàn)橛?jì)算方便，我們可以計(jì)算出更準(zhǔn)確的結(jié)果，經(jīng)迭代計(jì)算，得爐膛出口煙溫O1”=1085.44qC，這時(shí)，實(shí)際上01”的計(jì)算值與01”的假定值相等。
4計(jì)算實(shí)例
以1000T/H大型電站鍋爐機(jī)組熱力校核計(jì)算為例。該爐的受熱面布置及結(jié)構(gòu)尺寸參見文獻(xiàn)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表l。鍋爐設(shè)計(jì)煤種的收到基組成見表2。
為了節(jié)省篇幅，這里不一一列出計(jì)算中的表格。鍋爐熱力計(jì)算的主要結(jié)果見表3。
5、結(jié)束語(yǔ)
應(yīng)用EXCEL做《鍋爐原理》課程設(shè)計(jì)，其過程與手算基本相同，每個(gè)計(jì)算步驟、每個(gè)參數(shù)的查找和選擇、計(jì)算公式的輸入，都由設(shè)計(jì)者來(lái)完成。因此，這樣做學(xué)生也能夠較好地掌握整個(gè)鍋爐的結(jié)構(gòu)和熱力計(jì)算步驟，完全可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。同時(shí)，由于EXCEL具有重復(fù)計(jì)算功能，避免了因計(jì)算過程中的迭代計(jì)算帶來(lái)的麻煩。最后整理設(shè)計(jì)成果時(shí)，可以很方便地使用表格打印輸出。
