第一篇：甲烷裂解过程热力学分析
甲烷热解过程热力学分析
克里斯托·古尔特，迈克尔·达罗克斯，弗朗西斯·比尔奥迪
(1996年5月15日接收，1996年12月17日接受）
摘要：依据烃类生成自由能变化与温度的函数可知，甲烷在530℃到1030℃环境中不稳定，但其依然是烃类在这一温度范围中最稳定的。利用甲烷分别生成乙炔和乙烯时，温度必须达到1200℃和1300℃。然而，升温至1230℃后，乙烯才是最稳定，在这一温度时乙炔含量占绝大多数。根据生成焓变换与温度的函数可得，甲烷热解生成乙炔需要吸收很高的能量，我们用最小吉布斯自由能法分析得出其合成物是CH4、C2H4、C2H2、C6H6和H2。最小吉布斯自由能法不需要对化学平衡反应有很深的认识，计算参量是初始氢碳比、温度、压强和各种物质的吉布斯自由能，对这个复杂化学平衡反应的分析有助于识别某一分子稳定时的温度域。温度低于1200℃时，甲烷含量几乎不变，最主要烃类生成物是苯，其次是乙烯，没有乙炔生成；温度高于1200℃时，有类乙炔结构（如乙炔）的烃类生成，同时还有C2H，C3H和一些像H和CH3的自由基生成。这意味着温度高于1200℃时C-C和C-H键断裂，出现的类乙炔结构烃类具有越来越小的H/C比，而且发现最初氢是以分子形式出现，反应介质中存在的氢具有提升富氢烃类（主要是CHI、C2H4和甲烷的转变减少）含量的影响。
关键字：甲烷；热力学；热解 ；高温；吉布斯自由能；化学平衡
Abstract-In accordance with the changes in the free energies of formation of hydrocarbons as a function of temperature, methane is unstable in terms of its elements from 530℃ , but remains the most stable of hydrocarbons up to 1030℃.Using methane, it is necessary to reach temperatures of 1200℃ and 1300℃ to produce, respectively, acetylene and ethylene.However, since acetylene becomes the most stable hydrocarbon from 1230℃, it is acetylene that predominates at this temperature.According to the variation in the enthalpies of formation as a function of temperature, the pyrolysis of methane demands a very high energy input to form primarily acetylene.We calculated the composition of a mixture CH4, CzH4, C2H2, C6H6 and H2 at thermodynamic equilibrium by minimizing the Gibbs energy of this system.This method does not require prior knowledge of the chemical reactions taking place at equilibrium.The calculation parameters are the initial H/C ratio, the temperature, the pressure and the Gibbs energies of each substance.The analysis of the complex chemical equilibria helps to identify temperature zones corresponding to stability domains of certain molecules.Below 1200℃, the disappearance of methane is slight, and the main hydrocarbon produced is benzene, followed by ethylene, without any significant formation of acetylene.Species with acetylenic structures(like C2H2)appear above 1200℃, as well as C2H, C3H and radicals such as H and CH3.This means that the C-C and C-H bonds split above 1200℃.The species present have an increasingly small H/C ratio, and the initial hydrogen is found virtually in molecular form.The presence of hydrogen in the reaction medium has the effect of increasing the proportion of the hydrogen-rich species, chiefly CHI and C2H4, and of decreasing the conversion of methane.Keywords: Methane;thermodynamics;pyrolysis;high temperatures;Gibbs energy;chemical equilibria.1.前言
天然气成分基本是甲烷（根据来源估算其体积占比83%到97%），因此天然气很难被液化，而且具有很强的化学惰性。在一篇早前比尔奥迪以及其他人撰写的文章中，我们简略的提到了甲烷的使用和制备流程，并详尽地描述了热耦合的甲烷，也就是我们在实验室（DCPR，法国南锡）研究过的甲烷直接转化类型。甲烷的化学稳定性（卡派特那等，1996）受关注很长一段时间了，同时学者也对甲烷裂解（比尔奥迪等，1992；洛克斯坦德等，1991,1992）进行了重要的研究，并发表了许多文献综述（肯韩与克雷纳丝，1970；奥玛，1982；布莱克和贝克，1983；比尔奥迪等，1989）。
为了知道热耦合甲烷最佳合成条件,我们开始从热力学方面研究热解甲烷/氢混合物。无疑要指出的是,因为动态约束不能被忽视，这些热力学因素不能自行描述复杂的系统检查。我们因此认定,甲烷裂解具有热力学可行性,并确定特定H/C比温度范围有利于生产特定生成物种类,如乙烯和乙炔。
分子结构的饱和烃由两种类型的键构成,碳碳键和碳氢键。因此热活化烃类需要分裂碳碳或碳氢键,分馏成更轻的烃类分子。实验得到键能数据表明碳碳键弱于碳氢键。此外,吸热离解反应使键断裂都借助于任何能削弱键联接和任何能稳定形成自由基的物质。自由基形成的双键释放能量也利于离解反应。因此,碳氢化合物裂解实质是一系列反应介质中不同物质参与的吸热离解和放热复合反应。然而,学者们普遍认同主要烃裂解过程是通过分裂碳碳键进行的。在线性烷烃裂解时,碳碳键分裂形成一种烷烃和一种烯烃。在线性烷烃中,因为甲烷分子不可再分馏成更轻的碳氢化合物，甲烷分子具有一些特性。事实上,可以观察到甲烷分子耦合形成更高的烃类(不饱和烃)。甲烷分子活化过程也是需要分裂具有很高离解能(104千卡/摩尔)的碳氢键,因为这过程会生成一个叔碳。一般来说,热解反应是一个吸热反应,通常需要高温(8002230°C温度范围以100℃为间隔,认为所有14种组分H / C = 4,压力为一个标准大气压。对于其他的计算,我们限制温度范围为430800°C(图3),而纯甲烷只有从1000°C开始分解。这证实了甲烷的稳定性并告诉我们:甲烷裂解反应只是在这些温度热以上可行。在这个温度范围内,烃产品主要是苯,其次是乙烯,即富氢烃类,没有可观测到的乙炔形成。这证实了苯在低温的稳定性。相比之下,烷烃,如C3H8和C4H10都不出现。
这是由于碳碳键易断裂导致烷烃结构的脆弱性。这种机制随着烷烃分子量上升更加明显。这证明了众所周知的事实,温度低于1200°C是有利于从大分量烷烃生产类乙烯烃类却不会有乙炔生成。
同时还有非常多的氢生成。1200 < T < 2230°C温度范围利于乙炔生成而不利于富氢烃类(CH4,C2H4)生成(图3)。这证实了这种化合物在高温下比苯和乙烯更稳定。
这些温度利于生成类乙炔的烃类(C2H、C3H)和自由基H、CH3。这意味着高于1200℃碳碳键和碳氢键的分裂使得三键形成。因此,生成的烃类H/C比越来越下、初始氢以分子存在。并且这个范围有利于形成焦炭。
2.1.H/C比的影响
我们通过改变初始混合物(纯甲烷,H2/CH4= 1,H2/CH4 = 2)的组成对应于图410绘制CH4,C2H4,C2H2和C6H6不同摩尔分数关于温度和H / C比的函数。我们把所有的结果关联1个标准大气压的初始甲烷分压作为我们的实验结果,得到了10 x 5 Pa压力下的管流反应。
在一个给定的温度(图7)，观察到增加H / C比值(更大量氢气稀释)导致抑制甲烷裂解。相比之下,利于形成乙烯和乙炔(图8和9)和不利于形成苯(图10)。这个观察支持罗科斯坦等（1992）的研究，他还观察到以氢稀释从0/1到9/1使得氢分压降低时，甲烷裂解受抑制。
然而,可能得到430到1730℃时，氢稀释对乙烯产量影响更强而不是对乙炔,证实了分析之前进1000到1500℃之间(罗科斯坦等,1992)提出的结论。然而,温度仍然是一个重要的参数,因为升高温度时最终产品大部分是乙炔。
2.2.压力的影响
我们分析了H / C=4时压力P对热力学平衡的影响,假设压力为0.1,1和10 标准大气压。根据这些计算的结果,我们以CH4,C2H2,C2H4,C6H6的摩尔分数关于不同的压力下温度的函数绘制图11-14。
可以得到增加压力一般不改变图的形状,但会使得平衡曲线走向更高的温度。增加压力抑制甲烷裂解(图11和14)和低氢烃类(C2H2和C6H6)(图13和14)的形成。苯的情况稍微复杂，于压力而言对其影响不统一,但是是在约1200°C时逆转。这支持我们的实验结果(古雷特,1993)，许多情况下甲烷裂解所需的温度高达1200°C。事实上,实验表明,生成甲烷需要温度水平达到1200°C，在这种情况下,产品主要有乙烯、乙炔、苯和氢,以及焦炭。
相反,它有利于形成C2H4(图12)。这似乎表明,碳碳键和碳氢键在高压下分裂更加困难。
3.结论
分析复杂化学平衡有助于确定不同温度范围相应稳定存在的分子。实际上,温度是裂解反应最重要的参数。温度低于1200℃时，氢质量分数高的烃类(CH4,C2H4)特别稳定,而温度高于1200℃优先生成乙炔。在这个温度范围，氢基本是以分子形式存在。温度进一步升高，则主要是原子形式。增加的压力促进氢质量分数高的烃类(CH4,C2H4)浓度升高而抑制氢质量分数低的烃类(C6H6)浓度。当然这是由于碳氢键在高压力下更难分裂。增加压力因此尤其使得甲烷转化率下降。事实上,恰恰相反,假定增加甲烷部分压力将增加这个转换的引发反应:
CH4+M→CH3+H+M.反应介质中存在的氢倾向会增加氢质量分数高的烃类含量而降低氢质量分数低的烃类含量，并使甲烷转化率降低。
然而必须指出的是,这种有效压力或氢基本上不改变图的形状,尽管事实上压力对缩合反应有着重要影响，但温度仍然是重要的参数。总之,目前尚不清楚增加压力是否倾向生成高H/C比的产品。
结果发现温度和稀释(这里指用氢气稀释)是甲烷裂解的两个重要的参数。特定温度对甲烷的转化和烃类分布有很明显影响。热力学因素由此表明,消耗乙烯和苯使乙炔生成量的增加必须同时提升温度。
注释
Ci
不同浓度的成分 i;
o
(△hfT)i
化合物i在参考温度下的标准生成焓；
o
Exponent o
表示热力学标况（P=1 bar，气体为理想状态）；
G
吉布斯自由能；
o)i
物质i的吉布斯自由能；
（gT
ni
组分i的摩尔数；
P
以巴为单位的压力；
T
凯尔文温度；
To
参考温度。
参考文献
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SUBJECTED TO CONSTRAINTS ALGORITHM OF FLEXIBLE TOLERANCES
A.l.General presentation of the problem of the optimization of a nonlinear objective function with constraints Let f(x)be objective function, h1(x),....,hm(x)the equality constraints, and gm+1(x),..., gp(x)the inequality constraints, where x = [x1,..., xn]T is a column vector whose components are x1,...,xn,The variables x1, x2,...,xn,may be design parameters, operating variables, control parameters, etc., whereas the objective function may represent a cost, a profit, a quality criterion, etc.and the constraints represent restrictions in the operating conditions, technical constraints, capacity limits;or safety factors.The problem of the optimization of a nonlinear objective function is expressed in the following general form: Minimize
f(x)X∈En
with m linear and/or nonlinear equality constraints:
hj(x)=0 j=l,...,m
第二篇：乙烯裂解三机项目可行性研究分析报告
乙烯裂解三机项目可行性研究分析报告
报告说明：
可行性研究报告作为研究的书面形式，反映的是对行为项目的分析、评判，这种分析和评判应该是建立在客观基础上的科学结论，所以科学性是可行性研究报告的第一特点。某地地铁在规划时，简单依据公安局的户籍人口数据，设计的地铁运能与实际流量完全不符，造成严重失误，这就是缺乏科学性的教训。可行性研究报告的科学性首先体现在可行性研究的过程中，即整个过程的每一步部力求客观全面。其次，科学性体现在分析中，即用正确的理论和依据相关政策来研究问题。其次是体现在对可行性研究报告的审批过程中，这种审批过程，对科学的决策起到了重要的保证作用。
《乙烯裂解三机项目可行性研究报告》通过对乙烯裂解三机项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究，从技术、经济、工程等角度对乙烯裂解三机项目进行调查研究和分析比较，并对乙烯裂解三机项目建成以后可能取得的经济效益和社会环境影响进行科学预测，为乙烯裂解三机项目决策提供公正、可靠、科学的投资咨询意见。具体而言，本报告体现如下几方面价值：
——作为向乙烯裂解三机项目建设所在地政府和规划部门备案的依据； ——作为筹集资金向银行申请贷款的依据； ——作为建设乙烯裂解三机项目投资决策的依据；
——作为乙烯裂解三机项目进行工程设计、设备订货、施工准备等基本建设前期工作的依据；
——作为乙烯裂解三机项目拟采用的新技术、新设备的研制和进行地形、地质及工业性试验的依据；
——作为环保部门审查乙烯裂解三机项目对环境影响的依据。泓域企划机构（简称“泓域企划”）成立于2011年，是一家专注于产业规划咨询、项目管理咨询、、商业品牌推广，并提供全方位解决方案的项目战略咨询及营销策划机构，在全行业中首创了“互联网+咨询策划”的服务模式，通过信息资源整合，可为客户定制提供“行业+项目+产品+品牌”的全案策划方案。
泓域企划是领先的信息咨询服务机构，主要针对企业单位、政府组织和金融机构，在产业研究、投资分析、市场调研等方面提供专业、权威的研究报告、数据产品和解决方案。作为一家专业的投资信息咨询机构，泓域咨询及其合作机构拥有国家发展和改革委员会工程咨询资格，其编写的可行性报告以质量高、速度快、分析详细、财务预测准确、服务好而在国内享有盛誉，已经累计完成上千个项目可行性研究报告、项目申请报告、资金申请报告的编写，可为企业快速推动投资项目提供专业服务。
泓域企划机构有国家工程咨询甲级资质，其乙烯裂解三机项目可行性研究服务的专家团队均来自政府部门、设计研究院、科研高校、行业协会等权威机构，团队成员具有广泛社会资源及丰富的实际乙烯裂解三机项目运作经验，能够有效地为客户提供乙烯裂解三机项目可研专项咨询服务，研究员长
期的乙烯裂解三机项目咨询经验可以保障报告产品的质量。
可行性研究报告的内容越详备越好。如果是关于一个项目的报告，一般说来，应从它的自主创新、环境条件、市场前景、资金状况、原材料供应、技术工艺、生产规模、员工素质等诸多方面，进行必要性、适应性、可靠性、先进性等多角度的研究，将每一种数据展现出来，进行比较、甄别、权衡、评价。只有详尽完备地研究论证之后，其“可行性”或“不可行性”才能显现，并获得批准通过。
乙烯裂解三机项目可行性研究报告编写大纲—— 第一部分 乙烯裂解三机项目总论
第二部分 乙烯裂解三机项目建设背景、必要性、可行性 第三部分 乙烯裂解三机项目产品市场分析 第四部分 乙烯裂解三机项目产品规划方案 第五部分 乙烯裂解三机项目建设地与土建总规 第六部分 乙烯裂解三机项目环保、节能与劳动安全方案 第七部分 乙烯裂解三机项目组织和劳动定员 第八部分 乙烯裂解三机项目实施进度安排 第九部分 乙烯裂解三机项目财务评价分析
第十部分 乙烯裂解三机项目财务效益、经济和社会效益评价 第十一部分 乙烯裂解三机项目风险分析及风险防控 第十二部分 乙烯裂解三机项目可行性研究结论与建议
商丘市，简称“商”或“宋”，河南省地级市，位于河南省最东部、豫鲁皖三省交界处，东隔安徽一角与江苏徐州相望，素有“豫东门户”之称。商丘是贯穿中国东西、南北的陇海铁路和京九铁路的高铁普铁“双十字”交会城市。截至2016年，辖2区、6县、1县级市，面积10704平方公里，总人口915.12万人。2017年2月，国务院发布“十三五”现代综合交通运输体系发展规划，推进商丘建设为全国性综合交通枢纽。
乙烯裂解三机项目可行性研究报告目录—— 第一部分 乙烯裂解三机项目总论
总论作为可行性研究报告的首要部分，要综合叙述研究报告中各部分的主要问题和研究结论，并对乙烯裂解三机项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
一、乙烯裂解三机项目背景
（一）乙烯裂解三机项目名称
（二）乙烯裂解三机项目的承办单位
（三）承担可行性研究工作的单位情况
（四）乙烯裂解三机项目的主管部门
（五）乙烯裂解三机项目建设内容、规模、目标
（五）乙烯裂解三机项目建设地点
二、乙烯裂解三机项目可行性研究主要结论
在可行性研究中，对乙烯裂解三机项目的产品销售、原料供应、政策保
障、技术方案、资金总额筹措、乙烯裂解三机项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论，主要包括：
（一）乙烯裂解三机项目产品市场前景
（二）乙烯裂解三机项目原料供应问题
（三）乙烯裂解三机项目政策保障问题
（四）乙烯裂解三机项目资金保障问题
（五）乙烯裂解三机项目组织保障问题
（六）乙烯裂解三机项目技术保障问题
（七）乙烯裂解三机项目人力保障问题
（八）乙烯裂解三机项目风险控制问题
（九）乙烯裂解三机项目财务效益结论
（十）乙烯裂解三机项目社会效益结论
（十一）乙烯裂解三机项目可行性综合评价
三、主要技术经济指标表
在总论部分中，可将研究报告中各部分的主要技术经济指标汇总，列出主要技术经济指标表，使审批和决策者对乙烯裂解三机项目作全貌了解。
四、存在问题及建议
对可行性研究中提出的乙烯裂解三机项目的主要问题进行说明并提出解决的建议。
第二部分 乙烯裂解三机项目建设背景、必要性、可行性
这一部分主要应说明乙烯裂解三机项目发起的背景、投资的必要性、投
资理由及乙烯裂解三机项目开展的支撑性条件等等。
一、乙烯裂解三机项目建设背景
（一）国家或行业发展规划
（二）乙烯裂解三机项目发起人以及发起缘由
二、乙烯裂解三机项目建设必要性
商丘市，简称“商”或“宋”，河南省地级市，位于河南省最东部、豫鲁皖三省交界处，东隔安徽一角与江苏徐州相望，素有“豫东门户”之称。商丘是贯穿中国东西、南北的陇海铁路和京九铁路的高铁普铁“双十字”交会城市。截至2016年，辖2区、6县、1县级市，面积10704平方公里，总人口915.12万人。2017年2月，国务院发布“十三五”现代综合交通运输体系发展规划，推进商丘建设为全国性综合交通枢纽。
“十二五”时期，面对复杂多变的经济形势和繁重的改革发展任务，全市上下认真贯彻落实中央、省委一系列重大战略举措，以“十二五”规划为指引，紧紧围绕富民强市中心任务和“两高一低一提升”的发展目标，坚持“持续求进，好中求快”的总基调，着力稳增长，调结构，促改革，扩开放，控风险，惠民生，全市经济平稳较快发展，人民生活持续改善，社会大局和谐稳定，完成了“十二五”规划确定的主要目标和任务，全市经济社会发展又跃上了一个新台阶，进入了一个新的发展阶段。综合实力跃上新台阶。“十二五”末，全市生产总值达到1803.9亿元，五年新增660亿元，年均增长10.2%，高于全国全省平均水平。地方财政一般公共预算收入达到110.7亿元，较“十一五”末增长1.6倍，年均增长20.8%。全社会固定资产投资累计超过6500
亿元，是“十一五”时期的2.3倍，年均增长18.6%。粮食总产量连年增加，稳定在120亿斤以上，实现“十二连增”。转型升级实现新突破。产业集聚区、商务中心区和特色商业区等科学发展载体功能不断完善，产业集聚区占全市规模以上工业增加值比重超过八成。产业结构持续优化，六大高成长性产业增加值占规模以上工业增加值比重提高到57.4%，高新技术产业增加值占比提高到30.5%。现代服务业提速发展，阿里巴巴•商丘产业带拉动效应显著增强，建成全国首个百万级全光网示范城市。“十二五”末，全市三次产业结构为20.9:42.2:36.9；二三产业比重比“十一五”末提高5.2个百分点。
三、乙烯裂解三机项目建设可行性
（一）经济可行性
促进产业集群发展。按照“布局合理、产业协同、资源节约、生态环保”的原则，加强规划引导，改善发展环境，推动智慧集群建设，形成一批产业集聚度高、创新能力强、信息化基础好、引导带动作用大的重点产业集群。加强产业集群对外合作交流，发挥产业集群在对外产能合作中的载体作用。
（二）政策可行性
注重保障和改善民生，人民群众获得感增强。在财政收支压力加大情况下，民生投入继续增加。出台新的就业创业政策，扎实做好重点人群、重点地区就业工作。全面推进脱贫攻坚，全国财政专项扶贫资金投入超过1000亿元。提高低保、优抚、退休人员基本养老金等标准，为1700多万困难和重度残疾人发放生活或护理补贴。财政性教育经费支出占国内生产总值比例继续超过4%。重点高校招收贫困地区农村学生人数增长21.3%。免除农村贫困
家庭学生普通高中学杂费。全年资助各类学校家庭困难学生8400多万人次。整合城乡居民基本医保制度，提高财政补助标准。增加基本公共卫生服务经费。实现大病保险全覆盖，符合规定的省内异地就医住院费用可直接结算。加强基层公共文化服务。实施全民健身计划，体育健儿在里约奥运会、残奥会上再创佳绩。去年部分地区特别是长江流域发生严重洪涝等灾害，通过及时有力开展抢险救灾，紧急转移安置900多万人次，最大限度降低了灾害损失，恢复重建有序进行。
（三）技术可行性
积极发展再制造。围绕传统机电产品、高端装备、在役装备等重点领域，实施高端、智能和在役再制造示范工程，打造若干再制造产业示范区。加强再制造技术研发与推广，研发应用再制造表面工程、疲劳检测与剩余寿命评估、增材制造等关键共性技术工艺，开发自动化高效解体、零部件绿色清洗、再制造产品服役寿命评估、基于监测诊断的个性化设计和在役再制造关键技术。引导再制造企业建立覆盖再制造全流程的产品信息化管理平台，促进再制造规范健康发展。推进产品认定，鼓励再制造产品推广应用。
（四）模式可行性
全面推进依法行政，加快转变政府职能，创新政府管理方式，加强制造业发展战略、规划、政策、标准等制定和实施，强化行业自律和公共服务能力建设，提高产业治理水平。简政放权，深化行政审批制度改革，规范审批事项，简化程序，明确时限；适时修订政府核准的投资项目目录，落实企业投资主体地位。完善政产学研用协同创新机制，改革技术创新管理体制机制
和项目经费分配、成果评价和转化机制，促进科技成果资本化、产业化，激发制造业创新活力。加快生产要素价格市场化改革，完善主要由市场决定价格的机制，合理配置公共资源；推行节能量、碳排放权、排污权、水权交易制度改革，加快资源税从价计征，推动环境保护费改税。深化国有企业改革，完善公司治理结构，有序发展混合所有制经济，进一步破除各种形式的行业垄断，取消对非公有制经济的不合理限制。稳步推进国防科技工业改革，推动军民融合深度发展。健全产业安全审查机制和法规体系，加强关系国民经济命脉和国家安全的制造业重要领域投融资、并购重组、招标采购等方面的安全审查。
（五）组织和人力资源可行性
第三部分 乙烯裂解三机项目产品市场分析
市场分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一个乙烯裂解三机项目，其生产规模的确定、技术的选择、投资估算甚至厂址的选择，都必须在对市场需求情况有了充分了解以后才能决定。而且市场分析的结果，还可以决定产品的价格、销售收入，最终影响到乙烯裂解三机项目的盈利性和可行性。在可行性研究报告中，要详细研究当前市场现状，以此作为后期决策的依据。
一、乙烯裂解三机项目产品市场调查
（一）乙烯裂解三机项目产品国际市场调查
（二）乙烯裂解三机项目产品国内市场调查
（三）乙烯裂解三机项目产品价格调查
（四）乙烯裂解三机项目产品上游原料市场调查
（五）乙烯裂解三机项目产品下游消费市场调查
（六）乙烯裂解三机项目产品市场竞争调查
二、乙烯裂解三机项目产品市场预测
市场预测是市场调查在时间上和空间上的延续，利用市场调查所得到的信息资料，对本乙烯裂解三机项目产品未来市场需求量及相关因素进行定量与定性的判断与分析，从而得出市场预测。在可行性研究工作报告中，市场预测的结论是制订产品方案，确定乙烯裂解三机项目建设规模参考的重要根据。
（一）乙烯裂解三机项目产品国际市场预测
（二）乙烯裂解三机项目产品国内市场预测
（三）乙烯裂解三机项目产品价格预测
（四）乙烯裂解三机项目产品上游原料市场预测
（五）乙烯裂解三机项目产品下游消费市场预测
（六）乙烯裂解三机项目发展前景综述 第四部分 乙烯裂解三机项目产品规划方案
一、乙烯裂解三机项目产品产能规划方案
二、乙烯裂解三机项目产品工艺规划方案
（一）工艺设备选型
（二）工艺说明
（三）工艺流程
三、乙烯裂解三机项目产品营销规划方案
（一）营销战略规划
（二）营销模式
在商品经济环境中，企业要根据市场情况，制定合格的销售模式，争取扩大市场份额，稳定销售价格，提高产品竞争能力。因此，在可行性研究报告中，要对市场营销模式进行详细研究。
1、投资者分成
2、企业自销
3、国家部分收购
4、经销人代销及代销人情况分析
（三）促销策略
第五部分 乙烯裂解三机项目建设地与土建总规
一、乙烯裂解三机项目建设地
（一）乙烯裂解三机项目建设地地理位置
（二）乙烯裂解三机项目建设地自然情况
（三）乙烯裂解三机项目建设地资源情况
（四）乙烯裂解三机项目建设地经济情况
（五）乙烯裂解三机项目建设地人口情况
二、乙烯裂解三机项目土建总规
（一）乙烯裂解三机项目厂址及厂房建设
1、厂址
2、厂房建设内容
3、厂房建设造价
（二）土建总图布置
1、平面布置。列出乙烯裂解三机项目主要单项工程的名称、生产能力、占地面积、外形尺寸、流程顺序和布置方案。
2、竖向布置（1）场址地形条件（2）竖向布置方案
（3）场地标高及土石方工程量
3、技术改造乙烯裂解三机项目原有建、构筑物利用情况
4、总平面布置图（技术改造乙烯裂解三机项目应标明新建和原有以及拆除的建、构筑物的位置）
5、总平面布置主要指标表
（三）场内外运输
1、场外运输量及运输方式
2、场内运输量及运输方式
3、场内运输设施及设备
（四）乙烯裂解三机项目土建及配套工程
1、乙烯裂解三机项目占地
2、乙烯裂解三机项目土建及配套工程内容
（五）乙烯裂解三机项目土建及配套工程造价
（六）乙烯裂解三机项目其他辅助工程
1、供水工程
2、供电工程
3、供暖工程
4、通信工程
5、其他
第六部分 乙烯裂解三机项目环保、节能与劳动安全方案
在乙烯裂解三机项目建设中，必须贯彻执行国家有关环境保护、能源节约和职业安全方面的法规、法律，对乙烯裂解三机项目可能造成周边环境影响或劳动者健康和安全的因素，必须在可行性研究阶段进行论证分析，提出防治措施，并对其进行评价，推荐技术可行、经济，且布局合理，对环境有害影响较小的最佳方案。按照国家现行规定，凡从事对环境有影响的建设乙烯裂解三机项目都必须执行环境影响报告书的审批制度，同时，在可行性研究报告中，对环境保护和劳动安全要有专门论述。
一、乙烯裂解三机项目环境保护
（一）乙烯裂解三机项目环境保护设计依据
（二）乙烯裂解三机项目环境保护措施
（三）乙烯裂解三机项目环境保护评价
二、乙烯裂解三机项目资源利用及能耗分析
（一）乙烯裂解三机项目资源利用及能耗标准
（二）乙烯裂解三机项目资源利用及能耗分析
三、乙烯裂解三机项目节能方案
（一）乙烯裂解三机项目节能设计依据
（二）乙烯裂解三机项目节能分析
四、乙烯裂解三机项目消防方案
（一）乙烯裂解三机项目消防设计依据
（二）乙烯裂解三机项目消防措施
（三）火灾报警系统
（四）灭火系统
（五）消防知识教育
五、乙烯裂解三机项目劳动安全卫生方案
（一）乙烯裂解三机项目劳动安全设计依据
（二）乙烯裂解三机项目劳动安全保护措施 第七部分 乙烯裂解三机项目组织和劳动定员
在可行性研究报告中，根据乙烯裂解三机项目规模、乙烯裂解三机项目组成和工艺流程，研究提出相应的企业组织机构，劳动定员总数及劳动力来源及相应的人员培训计划。
一、乙烯裂解三机项目组织
（一）组织形式
（二）工作制度
二、乙烯裂解三机项目劳动定员和人员培训
（一）劳动定员
（二）年总工资和职工年平均工资估算
（三）人员培训及费用估算
第八部分 乙烯裂解三机项目实施进度安排
乙烯裂解三机项目实施时期的进度安排是可行性研究报告中的一个重要组成部分。乙烯裂解三机项目实施时期亦称投资时间，是指从正式确定建设乙烯裂解三机项目到乙烯裂解三机项目达到正常生产这段时期，这一时期包括乙烯裂解三机项目实施准备，资金筹集安排，勘察设计和设备订货，施工准备，施工和生产准备，试运转直到竣工验收和交付使用等各个工作阶段。这些阶段的各项投资活动和各个工作环节，有些是相互影响的，前后紧密衔接的，也有同时开展，相互交叉进行的。因此，在可行性研究阶段，需将乙烯裂解三机项目实施时期每个阶段的工作环节进行统一规划，综合平衡，作出合理又切实可行的安排。
一、乙烯裂解三机项目实施的各阶段
（一）建立乙烯裂解三机项目实施管理机构
（二）资金筹集安排
（三）技术获得与转让
（四）勘察设计和设备订货
（五）施工准备
（六）施工和生产准备
（七）竣工验收
二、乙烯裂解三机项目实施进度表
三、剂乙烯裂解三机项目实施费用
（一）建设单位管理费
（二）生产筹备费
（三）生产职工培训费
（四）办公和生活家具购置费
（五）其他应支出的费用
第九部分 乙烯裂解三机项目财务评价分析
一、乙烯裂解三机项目总投资估算
二、乙烯裂解三机项目资金筹措
一个建设乙烯裂解三机项目所需要的投资资金，可以从多个来源渠道获得。乙烯裂解三机项目可行性研究阶段，资金筹措工作是根据对建设乙烯裂解三机项目固定资产投资估算和流动资金估算的结果，研究落实资金的来源渠道和筹措方式，从中选择条件优惠的资金。可行性研究报告中，应对每一种来源渠道的资金及其筹措方式逐一论述。并附有必要的计算表格和附件。可行性研究中，应对下列内容加以说明：
（一）资金来源
（二）乙烯裂解三机项目筹资方案
三、乙烯裂解三机项目投资使用计划
（一）投资使用计划
（二）借款偿还计划
四、乙烯裂解三机项目财务评价说明&财务测算假定
（一）计算依据及相关说明
（二）乙烯裂解三机项目测算基本设定
五、乙烯裂解三机项目总成本费用估算
（一）直接成本
（二）工资及福利费用
（三）折旧及摊销
（四）工资及福利费用
（五）修理费
（六）财务费用
（七）其他费用
（八）财务费用
（九）总成本费用
六、销售收入、销售税金及附加和增值税估算
（一）销售收入
（二）销售税金及附加
（三）增值税
（四）销售收入、销售税金及附加和增值税估算
七、损益及利润分配估算
八、现金流估算
（一）乙烯裂解三机项目投资现金流估算
（二）乙烯裂解三机项目资本金现金流估算
九、不确定性分析
在对建设乙烯裂解三机项目进行评价时，所采用的数据多数来自预测和估算。由于资料和信息的有限性，将来的实际情况可能与此有出入，这对乙烯裂解三机项目投资决策会带来风险。为避免或尽可能减少风险，就要分析不确定性因素对乙烯裂解三机项目经济评价指标的影响，以确定乙烯裂解三机项目的可靠性，这就是不确定性分析。
根据分析内容和侧重面不同，不确定性分析可分为盈亏平衡分析、敏感性分析和概率分析。在可行性研究中，一般要进行的盈亏平衡平分析、敏感性分配和概率分析，可视乙烯裂解三机项目情况而定。
（一）盈亏平衡分析
（二）敏感性分析
第十部分 乙烯裂解三机项目财务效益、经济和社会效益评价
在建设乙烯裂解三机项目的技术路线确定以后，必须对不同的方案进行财务、经济效益评价，判断乙烯裂解三机项目在经济上是否可行，并比选出优秀方案。本部分的评价结论是建议方案取舍的主要依据之一，也是对建设乙烯裂解三机项目进行投资决策的重要依据。本部分就可行性研究报告中财务、经济与社会效益评价的主要内容做一概要说明：
一、财务评价
财务评价是考察乙烯裂解三机项目建成后的获利能力、债务偿还能力及外汇平衡能力的财务状况，以判断建设乙烯裂解三机项目在财务上的可行性。财务评价多用静态分析与动态分析相结合，以动态为主的办法进行。并用财务评价指标分别和相应的基准参数——财务基准收益率、行业平均投资回收
期、平均投资利润率、投资利税率相比较，以判断乙烯裂解三机项目在财务上是否可行。
（一）财务净现值
财务净现值是指把乙烯裂解三机项目计算期内各年的财务净现金流量，按照一个设定的标准折现率（基准收益率）折算到建设期初（乙烯裂解三机项目计算期第一年年初）的现值之和。财务净现值是考察乙烯裂解三机项目在其计算期内盈利能力的主要动态评价指标。如果乙烯裂解三机项目财务净现值等于或大于零，表明乙烯裂解三机项目的盈利能力达到或超过了所要求的盈利水平，乙烯裂解三机项目财务上可行。
（二）财务内部收益率（FIRR）
财务内部收益率是指乙烯裂解三机项目在整个计算期内各年财务净现金流量的现值之和等于零时的折现率，也就是使乙烯裂解三机项目的财务净现值等于零时的折现率。财务内部收益率是反映乙烯裂解三机项目实际收益率的一个动态指标，该指标越大越好。一般情况下，财务内部收益率大于等于基准收益率时，乙烯裂解三机项目可行。
（三）投资回收期Pt 投资回收期按照是否考虑资金时间价值可以分为静态投资回收期和动态投资回收期。以动态回收期为例：
（l）计算公式
动态投资回收期的计算在实际应用中根据乙烯裂解三机项目的现金流量表，用下列近似公式计算：Pt＝（累计净现金流量现值出现正值的年数-1）+
上一年累计净现金流量现值的绝对值/出现正值年份净现金流量的现值
（2）评价准则
1）Pt≤Pc（基准投资回收期）时，说明乙烯裂解三机项目（或方案）能在要求的时间内收回投资，是可行的；
2）Pt＞Pc时，则乙烯裂解三机项目（或方案）不可行，应予拒绝。
（四）乙烯裂解三机项目投资收益率ROI 乙烯裂解三机项目投资收益率是指乙烯裂解三机项目达到设计能力后正常年份的年息税前利润或营运期内年平均息税前利润（EBIT)与乙烯裂解三机项目总投资（TI）的比率。总投资收益率高于同行业的收益率参考值，表明用总投资收益率表示的盈利能力满足要求。
ROI≥部门（行业）平均投资利润率（或基准投资利润率）时，乙烯裂解三机项目在财务上可考虑接受。
（五）乙烯裂解三机项目投资利税率
乙烯裂解三机项目投资利税率是指乙烯裂解三机项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润总额或平均年利润总额与销售税金及附加与乙烯裂解三机项目总投资的比率，计算公式为：投资利税率=年利税总额或年平均利税总额/总投资×100%投资利税率≥部门（行业）平均投资利税率（或基准投资利税率）时，乙烯裂解三机项目在财务上可考虑接受。
（六）乙烯裂解三机项目资本金净利润率（ROE）
乙烯裂解三机项目资本金净利润率是指乙烯裂解三机项目达到设计能力后正常年份的年净利润或运营期内平均净利润(NP)与乙烯裂解三机项目资本
金(EC)的比率。乙烯裂解三机项目资本金净利润率高于同行业的净利润率参考值，表明用乙烯裂解三机项目资本金净利润率表示的盈利能力满足要求。
（七）乙烯裂解三机项目测算核心指标汇总表
二、国民经济评价
国民经济评价是乙烯裂解三机项目经济评价的核心部分，是决策部门考虑乙烯裂解三机项目取舍的重要依据。建设乙烯裂解三机项目国民经济评价采用费用与效益分析的方法，运用影子价格、影子汇率、影子工资和社会折现率等参数，计算乙烯裂解三机项目对国民经济的净贡献，评价乙烯裂解三机项目在经济上的合理性。国民经济评价采用国民经济盈利能力分析和外汇效果分析，以经济内部收益率（EIRR）作为主要的评价指标。根据乙烯裂解三机项目的具体特点和实际需要也可计算经济净现值（ENPV）指标，涉及产品出口创汇或替代进口节汇的乙烯裂解三机项目，要计算经济外汇净现值（ENPV），经济换汇成本或经济节汇成本。
三、社会效益和社会影响分析
在可行性研究中，除对以上各项指标进行计算和分析以外，还应对乙烯裂解三机项目的社会效益和社会影响进行分析，也就是对不能定量的效益影响进行定性描述。
第十一部分 乙烯裂解三机项目风险分析及风险防控
一、建设风险分析及防控措施
二、法律政策风险及防控措施
三、市场风险及防控措施
四、筹资风险及防控措施
五、其他相关粉线及防控措施
第十二部分 乙烯裂解三机项目可行性研究结论与建议
一、结论与建议
根据前面各节的研究分析结果，对乙烯裂解三机项目在技术上、经济上进行全面的评价，对建设方案进行总结，提出结论性意见和建议。主要内容有：
1、对推荐的拟建方案建设条件、产品方案、工艺技术、经济效益、社会效益、环境影响的结论性意见
2、对主要的对比方案进行说明
3、对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议
4、对应修改的主要问题进行说明，提出修改意见
5、对不可行的乙烯裂解三机项目，提出不可行的主要问题及处理意见
6、可行性研究中主要争议问题的结论
二、附件
凡属于乙烯裂解三机项目可行性研究范围，但在研究报告以外单独成册的文件，均需列为可行性研究报告的附件，所列附件应注明名称、日期、编号。
1、乙烯裂解三机项目建议书（初步可行性研究报告）
2、乙烯裂解三机项目立项批文
3、厂址选择报告书
4、资源勘探报告
5、贷款意向书
6、环境影响报告
7、需单独进行可行性研究的单项或配套工程的可行性研究报告
8、需要的市场预测报告
9、引进技术乙烯裂解三机项目的考察报告
10、引进外资的名类协议文件
11、其他主要对比方案说明
12、其他
三、附图
关键词：乙烯裂解三机项目可行性研究报告,乙烯裂解三机项目计划书,乙烯裂解三机项目建议书,乙烯裂解三机商业计划书,乙烯裂解三机可行性报告,乙烯裂解三机可行性研究报告,乙烯裂解三机可研报告,乙烯裂解三机资金申请报告,乙烯裂解三机项目可行性报告,乙烯裂解三机可行性分析,乙烯裂解三机可行性分析报告,乙烯裂解三机项目申请报告
第三篇：《工程热力学》互动分析讨论课题
热动1201~~~1202班《工程热力学》互动分析讨论课题 版权无所有，大家随便改 2014/4/29
一．课题内容
1不同供暖方式节能性、舒适性互动分析讨论课题
应用热力学第二定律熵增原理，分析并讨论电热膜辐射供暖、毛细管平面辐射空调供暖、散热器供暖、低温热水地板辐射供暖四种供暖方式的散热机理、舒适性、节能性，画出四种供暖方式的流程图，并阅资料讨论各种供暖装置的产业技术现状及市场情况。
2核电站与火电站水蒸气参数、汽轮机差异互动分析讨论课题
常规火电机组汽轮机中蒸汽大部分处于过热蒸汽状态，只有在低压缸未几级
处于湿蒸汽状态下。核电汽轮机只有低压缸前几级处于过热状态，其余部分都处 于饱和线之下的湿蒸汽状态。
查资料，了解发电行业前沿知识，掌握新型汽轮机大致结构、核心部件特性与材料，并画出简图、示功图、热力循环温熵图，讨论图上每个热力过程在哪个装置完成。依据教材上的再热、回热热力循环图，分组讨论该电汽轮机热力循环，对比火电机组汽轮机的全方位区别。掌握我国及世界上主要厂最新汽轮机技术现状与产业争情。
3化学回热循环燃气轮机系统、热力过程互动分析讨论课题
结合《工程热力学》教材回热循环理沦知识，查阅资料，了解化学回热循环的原理，燃气轮机循环装置流程图，画出热力循环温熵图，推导循环热效率，编程计算并阐述影响热效率的各项因素。论证该项技术的发展现状及未来趋势。
4活塞式和螺杆式制冷压缩机节能互动分析讨论课题
查阅资料，掌握活塞式和螺杆式制冷压缩机结构，制冷工质产业应用现状，画出循环温熵图，并从节能的角度对比两种压缩机的各项性能指标，分析其工程应用现状、主要生产商之间的产业竞争情况。
二．课题目的提高创新思维能力、理论结合实际的能力与团队合作精神。提高专业课程体整体学习能力与专业培养质量。
三、组织形式
每个学生按照兴趣独立完成，1～2项课题，并选择1~2项课题自由组合成团队（所选题目可不在同一团队，每个团队3、5人），根据个人能力形成组长、小组内部分工合作形式，分工合作完成互动讨论所需准备的各类资料，每名学生在与全组协同合作的基础上，独立完成一项分工，最终共同完成课题全部内容，并撰写侧重个人分工的课题报告。组长需组织撰写提交总报告。
形式全部要求电子版：可以PPT、word、动画、视频等多种形式，最终报告要提交word总结报告、ppt报告及打包附件。
时间：第11周、第15周。
最后打分关键词：切题、专业、全面、发挥能力、文字水平、展示水平。
由两班学习委员在上述组织形式基础上，进一步提出课题细化组织形式和考核形式，报老师讨论。
第四篇：热力学开发试验与数据分析小结
热力学开发试验与数据分析小结
热力学开发的定义个人认为，是对设计出的基本型发动机，通过调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位、CBR状态等参数（对于增压直喷发动机则另有增压控制率、燃油压力、喷油正时等参数），使发动机在全负荷时得到最优的最大功率、最大扭矩、最低比油耗及在部分负荷得到最优的燃油经济性、燃烧稳定性和排放水平，如果基本型的发动机不能达到目标，则要针对问题更改相应的设计和硬件，直至满足目标。
一、试验设备
1、PUMA系统
记录发动机台架运行参数的数据，也可与其他系统相通信并记录其试验数据。
2、INDICATING系统
通过气缸燃烧压力传感器的压力信号，运算得到缸压曲线、平均指示有效压力IMEP、MFB50%、COV of IMEP、缸压波动振幅等。平时试验时，一般要根据缸压曲线，来判断发动机是否有爆震产生。
3、CAMEO系统
发动机自动标定及运行的工具。能自动调整ECU的标定参数如点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位及CBR控制状态等，便于标定参数的优化及标定时的数据采集。
4、INCA系统
发动机ECU标定工具，可调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位、CBR（可控燃烧速率）开关状态等发动机运行参数。
5、其他设备仪器
汽缸燃烧压力传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、排气温度、排气压力传感器、空燃比分析仪、线性氧传感器及排放分析仪等。
二、试验内容与方法
1、全负荷优化试验
全负荷试验主要验证发动机的最大功率、最大扭矩及最低燃油消耗BSFC（全负荷燃油消耗率）。调整点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位等参数，使发动机发挥出最优性能。a）不同进气歧管的外特性试验
细长的进气歧管有助于提高低速段的扭矩，粗短的进气歧管有助于提高高速段的扭矩。b）不同凸轮轴（不同型线、升程）的全负荷试验
VVT（Variable valve timing）：
VVT的作用：降低燃油消耗、降低排放、提高燃烧稳定性、提高功率和扭矩输出。通过改变凸轮轴相位可控制内部EGR率，（重叠角大时，内部EGR率大）当内部EGR率大时要得到相同的功率输出必须，增大节气门开度，这将使进气管内的绝对压力升高，减小节流损失，提高燃油经济性。
通过控制内部EGR率，可显著的降低Nox的排放量，HC的排放量只是稍微提高。
发动机怠速时，为了得到良好的燃烧稳定性，需要较小的重叠角，大负荷时为了得到较大的功率输出，需要较大的重叠角，但此时由于一部分燃油进入排气系统内会牺牲燃油经济性。
较早的进气阀关（IVC）有利于低速段扭矩的输出，不利于高速扭矩的输出。较早的排气阀开（EVO）有利于减少泵气损失，但是较早的EVO减少了膨胀冲程，冲掉了减少的泵气损失，降低了IMEP。因此，低速时需要较迟的EVO，高速时需要较早的EVO。大的进排气阀重叠角，有利于发动机高速换气，但是活塞与进排气阀的间隙尤其是怠速的稳定性限制了允许的重叠持续期。c）不同压缩比的全负荷试验（不同活塞、燃烧室）c）不同排气系统的全负荷试验
主要验证发动机排气背压对发动机性能的影响。d）不同进气系统的全负荷试验。
主要验证发动机进气系统压降对发动机性能的影响。
2、部分负荷优化试验（主要以工况点2000rpm/2bar BMEP为主，其他如1500rpm/2bar、1500rpm/4bar、2000rpm/4bar、3000rpm/2bar、3000rpm/3bar、3000rpm/4bar）
调整发动机点火提前角、空燃比、进排气凸轮相位等发动机运行参数，使发动机发挥出最优性能。部分负荷主要检验发动机的燃油经济性（BSFC）、燃烧稳定性（COV of IMEP）、排放水平（PCO、PHC、PNOx）。
1）不同CBR结构的部分负荷试验。CBR（Control burned rate）：CBR发动机的气道由切向气道与中型气道组成，（切向气道形成涡流，中性气道形成滚流），部分负荷时通过关闭中性气道，使空气只从切向气道进入气缸，从而形成较强的紊流，可使燃烧加快。燃烧速度快可提高燃烧稳定性，此时可适当推迟点火提前角以提高排气温度，加快三元催化器的起燃，同时推迟点火提前角也能降低HC的排放。CBR的另外优点是可与VVT相配合，达到节油的目的，通过改变凸轮相位，可适当增大内部EGR，内部EGR的增大会使燃烧速度降低，燃烧稳定性降低，但这可通过CBR来补偿。调整点火提前角、空燃比、进排气相位等参数，使发动机发挥出最优性能。
2）不同凸轮轴的部分负荷试验 3）不同进气歧管的部分负荷试验 4）不同压缩比的部分负荷试验
3、喷油目标试验
不同工况下，燃油雾化良好，油束处于气道中心，尽量减少湿壁，湿壁面积大会使机油稀释严重和HC的排放升高。
4、火花塞选择试验
三、主要试验数据及分析
1、MFB50%(Mass fraction burned 50%、CA ATDC)
为了得到最佳燃烧热释放率MFB50%应处在上止点后8度，对应的燃烧最高压力点应在上止点后12度附近，此时发动机的燃油经济性、燃烧稳定性最好，其位置可通过点火提前角调整，点火角提前其位置提前，点火角推迟其位置推迟。在低速低负荷区域，MFB50%能达到止点后8度的位置，但在高速高负荷时由于爆震等原因，要迟于上止点后8度。
2、SA（Spark advance、CA BTDC）
点火提前角，调整点火提前角应尽可能使MFB50%应处在上止点后8度的位置，如果发生爆震则要推迟点火角。点火角过大会发生爆震或处于爆震极限，检查点火角是否适当的方法是：缸压曲线的波动振幅应小于不同转速的规定值（一般规律：发动机转速n千转，允许压力波动振幅值为n bar）。另外点火提前角滞后会使排温升高，高速高负荷必须注意。
3、BMEP（Brake mean effective pressure、bar）
制动平均有效压力是通过发动机台架的制动力矩计算得到，其值一般与进气管绝对压力有如下关系：进气压力1bar时平均制动有效压力为10-11bar，进气压力为1.6bar时平均制动有效压力为16-17bar。
4、IMEP（Indicated mean effective pressure、bar）
指示平均有效压力，通过缸压传感器的压力信号，计算得到。
5、FMEP（Friction mean effective pressure、bar）摩擦平均有效压力FMEP= IMEP-BMEP。FMEP值过大将会影响发动机的功率扭矩输出，1.6L CBR VVT发动机在额定功率点的理想值为1.6~1.7 bar。
6、PMEP（Pumping mean effective pressure、bar）
泵气平均有效压力，提前开启排气阀可降低泵气损失，但有可能缩短作功冲程，减小指示平均有效压力。
7、COV of IMEP（Coefficient of vibration of IMEP）
该值主要是评定发动机部分负荷与怠速时燃烧稳定性的重要指标，其值越小燃烧越稳定，一般地，燃烧速度越快其值越小。低速低负荷时其值较大，高负荷时其值较小。2000rpm/2bar时其限值为5%，怠速时其限值为20%。
8、BSFC（Brake specific fuel consumption）
评价发动机燃油经济性的重要指标，全负荷工况点的最低值为275g/kw*h（此时空燃比应小于1），2000rpm/2bar时其限值为372-399g/kw.h（RON 95）。
9、Max pressure rise（bar /CA）
平均压力上升率，当点火角设定的过早时，平均压力上升率增大，输出扭矩增大，油耗降低，但燃烧噪声变大，工作粗暴，因此需对此限制。1.6L CBR VVT和2.0L TCI GDI发动机的最大值为4bar/CA。
10、Lambda 空燃比有实测空燃比和通过排放分析仪计算的空燃比两种。
部分负荷空燃比为1；全负荷时为了得到较大的扭矩输出需将空燃比加浓，一般情况下空燃比为0.9时，发动机的输出功率较大；高速高负荷时，为了降低排气温度而将空燃比设的更加浓，可为0.85，空燃比加浓排气温度降低的原因主要是燃油蒸发吸收部分热量，另外空燃比过浓将会使燃烧不充分，而是排气温度降低。
11、喷油正时
对于直喷发动机，喷油正时比较重要。因为当加大气门重叠角时，可利用新鲜空气将废气尽可能排除，然后开始喷油，这样避免了燃油随新鲜空气进入排气系统，因此适当的喷油正时可以提高燃油经济性。有一点要注意，由于一部分新鲜空气未参加燃烧便进入排气系统，这使排气系统中氧传感器的测得空燃比值高于实际燃烧的空燃比值。
12、最大燃烧爆发压力
最大燃烧爆发压力过大，活塞、曲轴等运动件的强度也必须提高，否则容易损坏。1.6L CBR VVT 发动机的最高燃烧爆发压力70bar、2.0L TCI GDI最大燃烧爆发压力90bar。
13、发动机最大功率
满足开发目标。1.6L CBR VVT发动机的开发目标为87kw/6200rpm（RON 95），2.0L TCI GDI发动机的开发目标为144kw/5500rpm（RON 95）。
14、发动机扭矩
满足最大扭矩的开发目标，低速段扭矩的开发目标。最大扭矩点的转速不要太高一般小于4500rpm，低速段的扭矩较低，会影响整车的加速性能。
1.6L CBR VVT 发动机的最大扭矩开发目标值为147 Nm/4300rpm、低速段扭矩的开发目标值为121 Nm / 1500rpm（RON 95）；
2.0L TCI GDI 发动机的最大扭矩开发目标值为290Nm/1800rpm、低速段扭矩的开发目标值为249 Nm/1500rpm（RON 95）。
15、PCO 其排放量主要与空燃比有关，空燃比浓排放量升高。
16、PHC 点火角推迟排放量降低，空燃比浓排放量升高。
17、PNOx 燃烧温度高，氮氧化物的含量高。通过内部EGR可显著降低其含量。
18、CO2
19、O2 一般排气中氧气的含量在1%内，则说明燃烧正常，可通过此数值方便的判断发动机工作状态是否正常。20、发动机出水温度
一般控制在90摄氏度。
21、发动机进水温度
进出水温的差在4摄氏度比较合理，说明发动机的冷却系统的冷却能力满足要求。
22、发动机机油压力
机油压力正常保持在4-5 bar。
23、机油温度
一般控制在90摄氏度，最高温度不能超过140度。
24、环境压力
25、空滤口温度、压力
空滤口温度一般控制在标准温度25度。
26、进气软管温度、压力
27、进气管温度、压力
全负荷试验时，进气歧管的压力与环境压力的差值不能太大，否则将影响发动机的充气效率也就影响了发动机的功率输出，1.6L CBR VVT发动机的限值为25-30mbar。
增压发动机进气管温度控制的过低，有利于功率扭矩输出，但实际上增压发动机进气管内的一般较高（本发动机规定，外特性试验时为50摄氏度），因此要注意进气管内的温度是否适当。增压发动机进气管压力控制的高，有利于功率扭矩输出，但进气压力过高（如绝对压力超过1.8bar），将会使增压器的工作负荷加大，工作环境恶化，可靠性降低，另外也减少了高原时进气增压的余量。
28、各缸进气口温度
29、油轨压力
1.6L CBR VVT发动机的油轨燃油压力为4bar。2.0TCI GDI 发动机的油轨压力可调，一般控制在7-11Mpa，中低负荷时燃油需求量小，为了降低高压油泵的功率消耗，将油压设定的低一些，高负荷时为了满足燃油量，应将油压设定的高些。30、进回油温度
31、各缸排气温度
32、排放物采样
33、三元催化器前的温度、压力
1.6L CBR VVT发动机的最大功率点的排气背压规定值为350mbar。三元催化器前的最高排气温度应低于850摄氏度。
2.0L TCI GDI发动机最大功率点的排气背压规定值为450mbar（最大不能超过550mbar）。增压器前的最高排气温度应低于950摄氏度。
34、三元催化器温度
一般三元催化器内部的最高温度不能超过920度，否则三元催化器将会被烧结损坏。
35、三元催化器后的温度、压力
注：在进行台架试验时一定要注意三个重要的参数：点火提前角、排气温度和空燃比。
点火角不当则会引起爆震，损坏发动机；排气温度过高将会使三元催化器烧结损坏；空燃比不当将会影响油耗，也会影响点火提前角和排气温度。
发动机产品的数字化开发
作者：长安汽车工程研究院 詹樟松 来源：AI汽车制造业
在市场竞争趋于白热化的今天，汽车和发动机制造企业的成功取决于能否持续地向市场提供一流的汽车和发动机产品。富有创新的高效产品开发流程则是企业向市场持续提供一流产品的保证。
产品开发流程概述
发动机产品开发是一个庞大的，具体的产品开发管理程序集，其范围涵盖了从项目研究分析到批量生产整个过程，随着信息技术的发展，将数字化的开发成为一种趋势，发动机产品开发流程的数字化就是在PDM等平台上通过计算机和网络来处理、固化和集成整个发动机产品的开发过程见图1。
图1 发动机产品开发流程及其数字化示意图
本文选取发动机开发流程中的设计和验证阶段，以一款发动机从市场概念确定到虚拟样机开发完毕进入样机制作和物理试验开发为止，简单地介绍发动机产品的虚拟开发过程。
本文定义的设计和验证阶段的数字化开发可细分为概念设计阶段、布置设计阶段和详细设计阶段，每个阶段都包含了数字化设计和验证工作的并行和协同：设计工程师按照时间进度提交零部件、装配的子系统及整机的CAD设计数据；验证工程师应用CAE手段对设计部门提交的CAD数据进行包括最基本的尺寸和运动学校核、复杂的动力学分析和功能实现以及最复杂的可靠性分析等进行全方位验证。在整个数字化开发过程中，CAD设计和CAE分析都在PDM系统的统一管理下实现最大化的并行、交互和协同。
概念设计阶段
概念设计阶段是发动机产品开发流程中进入工程化开发过程的第一阶段，也是最重要的阶段。理论上来说，有关所开发产品的所有重大决策性问题都要在这一阶段内解决。概念设计阶段的主要工作有：对前期项目策划阶段完成的市场、法规、竞争对手和竞争机型调查研究的结果进行分析和评估，并转换为概念设计阶段的设计输入；产品设计、工艺设计、生产制造、市场销售和零部件供应商的专家们在概念设计阶段需协同进行可行性研究工作；根据产品的市场定位和企业品牌的内涵，结合当前行业的技术发展水平等因素，确定所开发产品在性能、质量、成本等方面适当的目标水平、具体指标和规格要求；进行整机系统总体布置研究；确定产品的总体技术方案和各子系统的总体技术路线等。
概念设计阶段的数字化开发工作以CAE仿真分析为主，在整机级和各大系统级建立虚拟样机进行CAE分析，根据仿真分析的结果设定各项设计目标和确定总体技术路线。对于发动机产品开发而言，概念设计阶段的主要CAE仿真任务有：
1、发动机气体交换过程模拟
建立一维的CFD模型，分析发动机经进气系统吸入新鲜空气直至经排气系统排出的整个过程，目的是确定进气系统和排气系统以及气缸盖气道的总体技术方案和主要参数，目标是保证发动机整个气体交换过程顺畅有效。此类分析软件主要有GT-Power和AVL-Boost等。
2、发动机热动力学分析和整机性能预测
在气体交换的基础上增加发动机缸内燃烧过程的仿真分析，预测发动机的总体性能，如功率、扭矩和燃油消耗率等，然后反过来确定进气系统、排气系统、由缸盖、缸体和活塞组成的燃烧系统等子系统的主要参数和技术方案，如图2所示。
图2 发动机热动力学和整机总体性能预测
3、发动机冷却系统一维CFD分析
用于确定发动机水套的主体结构使发动机得到有效而适当的冷却，保证发动机热力学性能和可靠性的实现。此类分析软件有GT-Cool等。
4、发动机润滑系统一维CFD分析
用于确定发动机润滑系统，主要是发动机缸盖、缸体的润滑油道的主体结构和主要参数，使发动机各运动部件，如凸轮配气机构、曲柄连杆机构等得到有效而适当的润滑，保证发动机的可靠性。此类分析软件有FlowMaster等。
5、装备该发动机的整车的基本性能仿真分析
目的是确定与该发动机匹配的变速器，以及预测装备此动力总成的汽车的动力性和燃料经济性，图3所示的即为整车性能分析CAE模型及其相应的分析结果——新欧洲循环工况下的汽车燃油消耗量和汽车性能指标（反映汽车的动力性）之间的关系。该类分析软件主要有AVL-Cruise和GT-Drive等。
图3 汽车动力性和燃料经济性能预测和变速器选型分析
布置设计阶段
布置设计阶段主要是确定各主要零部件的尺寸和相互之间的关系及接口，进一步对概念设计阶段确定的技术方案进行细化。布置设计阶段的CAD设计工作主要是根据概念设计阶段的CAE仿真结果建立发动机各大子系统的表面模型，确定和建立各大子系统之间的装配关系和模型，以及明确发动机在所装配的整车发动机舱中的坐标位置等。CAE仿真分析则需要对所有的概念设计阶段的分析模型进行更新，使之更加具体和复杂，仿真的输出结果也更加详细和准确。同时，增加新的一些CAE仿真分析内容和领域，如发动机前端轮系动力学分析，配气机构动力学分析，以及发动机的缸盖、缸体、曲轴、凸轮轴和连杆五大零部件的初步有限元分析等。
1、发动机的前端轮系和配气机构动力学分析
应用AVL-Tycon或MSC.ADAMS等行业常用的专业软件建立分析模型，首先对前端轮系和配气机构子系统的布置设计结果进行各运动零部件之间的装配和运动学关系进行检查和校核，然后开始动力学分析，主要的分析内容是考察各运动零部件的位移、速度、加速度等运动学和动力学指标以及各零部件在各种状况下的受力情况，分析目的是要求各运动部件的各力学指标在合理范围之内以确保动力学系统的可靠性和良好振动和噪声水平，图4即为发动机配气机构的动力学分析。
图4 发动机配气机构动力学分析
2、主要零部件的有限元分析
在布置设计阶段部分主要的零部件，如缸盖、缸体、曲轴、凸轮轴和连杆五大件将进行第一轮的有限元计算分析，考察和验证零部件CAD结构设计的合理性，主要计算各零部件的刚强度、模态和疲劳等。在布置设计阶段，有限元分析是静态分析，相对简单，主要考察零部件CAD设计的静态结构参数的合理性。图5和图6分别给出了发动机连杆的强度分析和曲轴的扭振分析，常用的分析软件有HyperWorks、NASTRAN、ABAQUS、AVL-EXCITE等。
图5 发动机连杆强度分析
图6 发动机曲轴扭转振动分析
详细设计阶段
详细设计阶段，数字化开发范围将覆盖所有新设计零部件的全部特性，在详细设计阶段结束时将保证每一个零部件的CAD设计数据（包括三维实体设计数据和二维平面设计数据）将能具体指导工厂的生产制造，因此，CAD设计的工作量急剧增长，成为详细设计阶段的主要工作。同时，在详细设计阶段将应用CAE分析手段对所有新设计零部件的CAD设计进行分析和验证，以确保在数字化开发阶段解决每个新设计的零部件以及从零部件到各子系统、最后到整机的每个层次都不存在问题。
此时，CAE分析的首要任务是对前两个阶段所有的分析模型根据详细设计阶段能够获得的最全面的设计信息进行最后的更新和拓展，进一步更准确地验证各零部件、系统和整机的功能和特性。比如在概念设计和布置设计阶段进行的发动机气体交换一维CFD分析的基础上将进一步拓展和更新到进行一维或三维的进排气噪声分析（见图7），进排气系统和发动机缸内流动的三维CFD分析（见图8）。目的是从三维角度考察发动机的气体交换过程和流体在发动机缸内的流动过程，保证发动机各缸进排气的均匀度和发动机缸内流动的最佳化，以及在保证发动机性能设计指标的前提下尽量降低发动机的进排气噪声。又如在前阶段发动机冷却系统的一维CFD分析在本阶段将更新为最详细的三维CFD分析，以详细考察冷却液在发动机冷却水套中的流动情况，包括冷却液的流动速度、压力损失等参数，要求整个冷却水套没有流动死区或冷却液发生沸腾等，使发动机得到恰当的冷却，从而确保发动机的工作的可靠性。在汽车和发动机产品开发领域，常用的三维CFD分析软件有Fluent、Star_CD和AVL-Fire等。
图7 发动机进排气气动噪声分析
图8 发动机进排气系统和缸内流动三维CFD分析
在此着重介绍发动机缸体缸盖一体化分析（见图9），该CAE分析项目是整个发动机开发流程中最复杂、最困难的、也是最重要的分析项目之一。发动机缸体缸盖一体化分析是一个典型的流固耦合分析，整个分析由发动机缸内燃烧和传热、冷却润滑系统的三维CFD计算分析和缸体缸盖的受热、受力、变形等有限元分析两个过程的交互耦合完成，考察发动机缸盖、缸体、缸套、汽缸垫等在极限或典型运行工况下的温度变化和变形等，尤其是一些关键部位的关键指标必须被验证确认。比如缸盖鼻梁区的最高温度、缸套的最大变形量、汽缸垫的变形量等，这些部位任何一处设计不当导致温度过高或变形过大都会给发动机带来致命的失效。例如缸盖鼻梁区温度过高会导致材料蠕变失效、开裂等，缸套变形过大会带来拉缸等，这些故障一旦发生将直接导致发动机完全失效而报废。
图9 发动机缸体缸盖一体化分析
在详细设计阶段所有零部件和子系统新的CAD设计都必须经CAE仿真分析验证，确保任何设计问题解决后，开发流程才能进入样机制造和物理试验开发和验证阶段。
结语
本文概述了数字化技术在现代发动机产品开发流程中的应用，从概念设计到详细设计，CAD设计和CAE分析始终在PDM统筹下并行、协同工作，例如PDM系统会规定CAD设计工程师在一定的时间间隔内发布以百分比方式表示的CAD设计成熟度（完成度），负责该零部件的CAE分析工程师则根据CAD设计的不同成熟度建立不同层次的分析模型，进行相应层次CAE校核或验证，并及时把分析结果反馈给CAD设计工程师，以保证其后续设计的正确方向。可见，整个数字化开发过程就是一个CAD设计和CAE验证的“实时”交互和协同过程，该过程使得现代发动机产品的设计质量提高、周期变短并且降低了费用。(end)
文章内容仅供参考(投稿)(如果您是本文作者，请点击此处)(2010-2-24，阅读360次)
第五篇：结晶过程及危险性分析
结晶过程及危险性分析
结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。在化学工业中，常遇到的情况是固体物质从溶液及熔融物中结晶出来，如糖、食盐、各种盐类、染料及其中间体、肥料及药品、味精、蛋白质的分离与提纯等。结晶是一个重要的化工单元操作，主要用于以下两方面。
(1)制备产品与中间产品
许多化工产品常以晶体形态出现，在生产过程中都与结晶过程有关。结晶产品易于包装、运输、贮存和使用。
(2)获得高纯度的纯净固体物料
工业生产中，即使原溶液中含有杂质，经过结晶所得的产品都是能达到相当高的纯净度，故结晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。
工业结晶过程不但要求产品有较高的纯度和较大的生产率，而且对晶形、晶粒大小及粒度范围(即晶粒大小分布)等也有规定。颗粒大且粒度均匀的晶体不仅易于过滤和洗涤，而且贮存时胶结现象(即72粒体互相胶粘成块)大为减少。
结晶过程常采用搅拌装置。搅动液体使之发生某种方式的循环流动，从而使物料混合均匀或促使物理、化学过程加速操作。搅拌在工业生产中的应用有：
①气泡在液体中的分散，如空气分散于发酵液中，以提供发酵过程所需的氧；
②液滴在与其不互溶的液体中的分散，如油分散于水中制成乳浊液；
③固体颗粒在液体中的悬浮，如向树脂溶液中加入颜料，以调制涂料；
④互溶液体的混合，如使溶液稀释，或为加速互溶组分间的化学反应等。
此外，搅拌还可以强化液体与固体壁面之间的传热，并使物料受热均匀。搅拌的方法有机械搅拌和气流搅拌。
搅拌槽内液体的运动，从尺度上分为总体流动和湍流脉动。总体流动的流量称为循环量，加大循环量有利于提高宏观混合的调匀度。湍流脉动的强度与流体离开搅拌器时的速度有关，加强湍流脉动有利于减小分隔尺度与分隔强度。不同的过程对这两种流动有不同的要求。液滴、气泡的分散，需要强烈的湍流脉动固体颗粒的均匀悬浮，有赖于总体流动。搅拌时能量在这两种流动上的分配，是搅拌器设计中的重要问题。
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