Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт/
Факультет – ЭНИН___________________________________________
Направление – 140100 Теплоэнергетика и теплотехника______________
Кафедра – Атомных и тепловых электростанций_________________
Отчет по лабораторной работе №2
«Определение термодинамических параметров воды и водяного пара при моделировании тепловых схем АЭС»
Вариант 17
по курсу «Математическое моделирование и методы оптимизации»
Выполнил студент гр.5Б11 _________ М.В. Дадаева
Подпись Дата И.О. Фамилия
Проверил доцент __________ _______ О. Ю. Ромашова
должность Подпись Дата И.О. Фамилия
Томск – 2013
Цель работы: Определение термодинамических параметров воды и водяного пара при моделировании тепловых схем АЭС с использованием модуля H2O, программы Turbo Pascal и сравнение полученных результатов.
Теоретическая часть
Вода и водяной пар являются основным рабочим веществом теплоэнергетических установок и поэтому необходимо знать термодинамические свойства воды и водяного пара.
Диаграмма h-s часто применяется как расчетная в прикидочных расчетах. На рис. 1 представлена область перегретого пара и часть области влажного пара, примыкающая к правой (верхней) пограничной кривой, так как диаграмма удобна для расчета турбин и другого оборудования, работающего именно в этих областях. Критическая точка и область малых значений энтропии на диаграмме отсутствуют. В области влажного пара изобары представляют собой прямые линии, так как наклон их определяется выражением (∂h/∂s)p=T, а в этой области на изобаре T=const. С ростом давления температура насыщения возрастает и изобары составляют пучок расходящихся линий. При переходе в перегретый пар температура плавно изменяется и изобара имеет вид плавной кривой, пересекающей пограничную кривую без излома. Изотермы, в области влажного пара совпадающие с изобарами, по выходе в перегретый пар имеют излом и по мере увеличения энтропии приближаются к горизонтальным линиям, что отражает факт однозначной зависимости энтальпии от температуры для идеального газа. В области влажного пара нанесены линии постоянной степени сухости пара, что позволяет при расчетах избежать необходимости вычисления ее по соотношениям. Наконец, в диаграмме имеются и изохоры в виде линий, с изломом пересекающих верхнюю пограничную кривую.
Таким образом, с помощью h-s диаграммы, изданной в достаточно большом масштабе, можно определить все термодинамические свойства пара в области параметров, в которой расчет процессов производится наиболее часто. Но область жидкости и очень влажного пара на ней отсутствует.
Рисунок 1 – h-s диаграмма.
Для удобства применения hs-диаграмма представлена в модуле H2O и вставлена таблица формул в Turbo Pascal (Tabl1).
Экспериментальная часть
Дана схема типовой АЭС (Рисунок 2). Определить недостающие термодинамические параметры, если известно: P0=4,2 МПа; х0=1,0; бtпп=15°С; Рк=0,0035 МПа; хс1=0,998. Принять:
Р1=0,6·Р0=0,6·4,2=2,52 МПа;
Р2=0,15·Р0 =0,15·4,2= 0,63 МПа;
Р3=0,2·Р2= 0,2·0,63= 0,126 МПа;
Рв=1,3·Р01,3·4,2=5,46 МПа;
Рисунок 2 – Схема типовой АЭС
Процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме.
По начальному давлению P0 и начальной степени сухости х0 состояния воды и пара определяем температуру t0, энтальпию h0 и энтропию s.
t0=253,27 °С; h0 = 2791,36 кДж/кг; s= 6,0331 кДж/кг·С.
По давлению P1 состояния насыщения определяем температуру ts1, энтальпию h1’. ts1=224.38 °С; h1’= 96396 кДж/кг.
По давлению P2 состояния насыщения определяем температуру ts2, энтальпию h2’. ts2=160,75 °С; h2’= 678,83 кДж/кг.
По давлению P3 состояния насыщения определяем температуру ts3, энтальпию h3’. ts3 =106,2°С; h3’= 445,28 кДж/кг.
По давлению P1 и энтропии s1 состояния воды и пара определяем энтальпию h1. h1 = 2692,75 кДж/кг.
По давлению P2 и энтропии s0 состояния воды и пара определяем энтальпию h2. h2 = 2450,37 кДж/кг.
По давлению P3 и энтропии s1 состояния воды и пара определяем энтальпию h3. h3 = 2573,34 кДж/кг.
По давлению P2 и степени сухости хс1 состояния воды и пара определяем энтальпию hс. hс = 2754,09 кДж/кг.
Температуры воды найдем как tвj= tsj-5, где 5°С – недогрев.
tпп=ts1-btпп=224,38-15=209,38°С;
tв1= ts1-5=224,38-5=219,38 °С;
tв2= ts2-5=160,75 -5=155,75 °С;
tв3= ts3-5=106,2-5=101,2 °С;
По давлению P2 и температуре tпп состояния воды и пара определяем энтальпию hпп и энтропию s1. hпп = 2869,66 кДж/кг; s1=6,9863 кДж/кг.
По давлению Pк и энтропии s1 состояния воды и пара определяем энтальпию hк. hк = 2089,36 кДж/кг.
По давлению P3 и энтропии s1 состояния воды и пара определяем энтальпию h3. h3 = 2573,34 кДж/кг.
По давлению Pк состояния насыщения определяем температуру tsк, энтальпию hк1’. tsк=26,67 °С; hк’= 111,84 кДж/кг.
По давлению Pв и температуре tв3 состояния воды и пара определяем энтальпию hв3. hв3 = 428,17 кДж/кг.
По давлению Pв и температуре tв2 состояния воды и пара определяем энтальпию hв2. hв2 = 660,08 кДж/кг.
По давлению Pв и температуре tв1 состояния воды и пара определяем энтальпию hв1. hв1 = 941,67 кДж/кг.
Полученные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1.
|
Давление, МПа |
Степень сухости |
|||||||
|
Р0 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Рк |
Рв |
Х0 |
Хс1 |
|
|
4,2 |
2,52 |
0,63 |
0,126 |
0,0035 |
5,46 |
1 |
0,998 |
|
|
Температура, °С |
||||||||
|
t0 |
ts1 |
ts2 |
ts3 |
tпп |
tsк |
tв1 |
tв2 |
tв3 |
|
253,27 |
224,38 |
160,75 |
106,2 |
209,38 |
26,27 |
219,38 |
155,75 |
101,2 |
|
|
Энтропия, кДж/кг |
|||||||
|
h0 |
h1 |
h2 |
h3 |
hс |
hпп |
hк |
||
|
2791,36 |
2692,75 |
2450,37 |
2573,34 |
2754,09 |
2869,66 |
2089,36 |
||
|
h1’ |
h2’ |
h3’ |
hк’ |
hв1 |
h в2 |
h в3 |
s0 |
s1 |
|
963,96 |
678,83 |
445,28 |
111,84 |
941,67 |
660,08 |
428,17 |
6,0331 |
6,9863 |
Написанная в Turbo Pascal программа, имеет вид:
program lb2Dadaeva;
{$N+}
uses TABL1, crt;
var P0, X0, bTpp, Pk, Xc1, P1, P2, P3, h0, s0, Ts1, H11, Ts2, h21, Ts3, h31, h1, h2, hc, Tpp, Tbg, Pb, hvg, Pv, spp, s311, hpp, s1,s31, hk, X3, sk, sk11, Xk, sk1, h3, Tsk, hk1, Tv3, Tv2, hv3, hv2, Tv1, hv1: real;
I II III
begin
clrscr;
P0:=4.2;
X0:= 1.0;
bTpp:=15;
Pk:=0.0035;
Xc1:=0.998;
P1:=0.6*P0;
P2:=0.15*P0;
P3:=0.2*P2;
h0:=H_PX(P0,X0);
s0:=S_PX(P0,X0);
Ts1:=TSP(P1);
h11:=HSW_P(P1);
Ts2:=TSP(P2);
h21:=HSW_P(P2);
Ts3:=TSP(P3); );
h31:=HSW_P(P3);
h1:=H_PS(P1,S0);
h2:=H_PS(P2,S0);
h3:=H_PS(P3,S0);
hc:=H_PX(P2,Xc1);
Tpp:=Ts1-bTpp; );
Pv:=1.3*P0;
spp:=S_PT(P2,Tpp);
s311:=SSP_P(P3);
If spp>s311 then h3:=H_PS(P3,spp)
else
begin
s31:=SSW_P(P3);
X3:= (spp-s31)/(s311-s31);
h3:=H_PX(P3,X3);
end;
sk11:=SSP_P(Pk);
If spp>sk11 then hk:=H_PS(Pk,spp)
else
begin
sk1:=SSW_P(Pk);
Xk:= (spp-sk1)/(sk11-sk1);
hk:=H_PX(Pk,Xk);
end;
Tsk:=T_PH(Pk,hk);
hk1:=HSW_P(Pk);
Tv1:=Ts1-5; );
Tv2:=Ts2-5; );
Tv3:=Ts3-5; );
hv3:=H_PT(Pv,Tv3);
hv2:=H_PT(Pv,Tv2);
hv1:=H_PT(Pv,Tv1);
writeln ('P1= ', P1:5:2,
'P2= ', P2:5:2,
'P3= ', P3:5:2,
'Pk= ', Pk:5:4,
'Pv= ', Pv:5:2,
'Ts1= ', Ts1:2:2,
'Ts2= ', Ts2:2:2,
'Ts3= ', Ts3:2:2,
'Tpp= ', Tpp:2:2,
'Tsk= ', Tsk:2:2,
'Tv1= ', Tv1:2:2,
'Tv2= ', Tv2:2:2,
'Tv3= ', Tv3:2:2,
'h0= ', h0:5:2,
'h1= ', h1:5:2,
'h2= ', h2:5:2,
'h3= ', h3:5:2,
'hc= ', hc:5:2,
'hk= ', hk:5:2,
'h11= ', h11:5:2,
'h21= ', h21:5:2,
'h31= ', h31:5:2,
'hk1= ', hk1:5:2,
'hv1= ', hv1:5:2,
'hv2= ', hv2:5:2,
'hv3= ', hv3:5:2,
's0= ', s0:5:4);
Readln;
end.
Примечание: все параметры рассчитаны в следующих единицах измерения Р= [МПа] , t= [°С],
h=[ кДж/кг], s=[ кДж/кг].
Полученные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2.
|
Давление, МПа |
Степень сухости |
|||||||
|
Р0 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Рк |
Рв |
Х0 |
Хс1 |
|
|
4,2 |
2,52 |
0,63 |
0,126 |
0,0035 |
5,46 |
1 |
0,998 |
|
|
Температура, °С |
||||||||
|
t0 |
ts1 |
ts2 |
ts3 |
tпп |
tsк |
tв1 |
tв2 |
tв3 |
|
253,27 |
224,38 |
160,75 |
106,2 |
209,38 |
26,27 |
219,38 |
155,75 |
101,2 |
|
|
Энтропия, кДж/кг |
|||||||
|
h0 |
h1 |
h2 |
h3 |
hс |
hпп |
hк |
||
|
2799,85 |
2700,77 |
2457,36 |
2573,34 |
2754,09 |
2869,66 |
2089,36 |
||
|
h1’ |
h2’ |
h3’ |
hк’ |
hв1 |
h в2 |
h в3 |
s0 |
s1 |
|
963,96 |
678,83 |
445,28 |
111,84 |
941,67 |
660,07 |
428,16 |
6,0492 |
6,9863 |
Вывод: В ходе лабораторной работы были определены термодинамические параметры воды и водяного пара при моделировании тепловых схем АЭС с использованием модуля H2O, программы Turbo Pascal. При сравнении полученных результатов с таблицами h-s видно, что все данные получены верно с точностью (Ɛ=0,3%), необходимой для теоретического расчета процессов. Следовательно, модель модуля H2O и программы Turbo Pascal адекватна.
При необходимости расчета множества параметров одновременно удобнее использовать программу Turbo Pascal. Если же необходимо проверить (рассчитать) один параметр, то экономичней использовать модуль H2O.