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
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ РГР или КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ЦИКЛОВ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
Исходные данные вариантов приведены в таблице 1.
1. Для расчета цикла Ренкина требуются параметры пара перед турбиной и давление в конденсаторе = 0,04 ∙105 Па.
2. Для цикла с промежуточным перегревом пара (дополнительно к предыдущим данным) - параметры промежуточного перегрева: ;.
3. Для регенеративного цикла (дополнительно к п. 1) - давления в отборах
4. Для теплофикационного цикла - давление после турбины , в цикле с теплофикационным отбором пара - давление отбора .
Принять температуру возвращаемого полностью конденсата, равной температуре насыщения tн при давлении или .
5. Мощность паротурбинной установки принять двадцатикратному номеру Вашего варианта:
N = 20 * № варианта, МВт.
6. Теплота сгорания условного топлива
кДж/кг.
7. Коэффициенты полезного действия (на основании опытных данных):
парогенератора пг = 0,90 ÷ 0,93
паропровода пп = 0,98 ÷ 0,99
механический ηм = 0,98 ÷ 0,99
внутренний относительный турбины: ηoi = 0,88 0,89
электрогенератора ηг = 0,98 0,99
Требуется определить:
1. Термический КПД циклов ηt.
2. Коэффициент полезного действия установки брутто (без учёта расхода энергии на собственные нужды ) .
3.Удельный d ,кг/(кВт∙ч), и часовой , кг/ч, расходы пара.
4. Часовой B , кг/ч, и удельный b, кг/( кВт∙ч), расходы топлива.
5. Удельный расход теплоты q, кДж/(кВт∙ч).
6. Коэффициент использования теплоты (только для теплофикацион-ного цикла).
7. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации Δ ηt / ηt ∙ 100% .
8. Нарисовать блок-схемы рассматриваемых установок и пояснить их изображением циклов в координатах P-V; H-S и T-S. На рисунках показать характерные точки циклов.
Варианты исходных данных
|
№ вари- анта |
P 10-5 Па |
t C |
Pa 10-5 Па |
ta C |
P 10-5 Па |
P 10-5 Па |
P 10-5 Па |
10-5 Па |
10-5 Па |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
90 100 35 240 300 100 130 110 170 220 35 90 30 50 100 150 200 100 30 60 135 100 90 60 30 45 90 120 170 240 |
535 530 450 565 600 510 565 550 550 580 435 550 440 450 500 500 540 540 450 500 550 565 480 450 470 510 520 540 565 600 |
27 34 15 50 70 24 25 25 48 54 12 20 10 15 30 36 52 24 10 15 35 25 18 20 12 15 20 25 38 65 |
535 530 450 565 600 510 565 550 550 580 445 550 440 450 500 500 540 540 450 500 550 565 480 450 470 510 520 540 565 600 |
7 10 5 12 15 6 10 8 12 12 6 5 7 8 9 10 12 10 8 7 6 8 9 6 5 5 9 8 10 14 |
1,2 4,0 1,2 5,0 6,0 1,2 5,0 4,0 5,0 3,0 1,2 1,0 1,3 2,4 4,0 5,0 4,0 3,5 1,2 1,2 1,1 4,0 1,5 1,2 1,2 1,3 3,0 4,0 3,0 4,0 |
- 1,0 - 1,2 1,2 - 0,9 1,2 1,2 0,8 - - - 0,9 1,2 1,0 0,8 0,6 - - - 0,6 - - - - 0,8 1,0 0,5 0,9 |
2,0 1,2 1,5 1,3 1,4 1,5 1,6 1,2 1,3 1,4 1,5 2,0 3,0 2,5 1,5 1,4 1,2 1,3 1,5 1,6 2,0 2,5 1,2 1,2 1,5 1,4 1,6 1,7 2,0 2,0 |
1,2 4,0 1,2 5,0 6,0 1,1 5,0 4,0 5,0 3,0 1,2 1,0 1,3 2,4 4,0 5,0 4,0 3,5 1,2 1,2 1,1 4,0 1,5 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 1,3 1,4 |
Примечание. Значение P2 для всех вариантов равно 0,04∙10Па.
МЕТОДИКА РАСЧЁТА
Рис.1 Блок-схема цикла Ренкина: 1 – паровой котёл; 2 – пароперегреватель котла; 3 – паровая турбина с электрогенератором; 4 – конденсатор паровой турбины; 5- питательный насос
Параметры во всех точках цикла определяются по h-s (i-s) диаграмме, по таблицам водяного пара [4] или по компьютерной программе и сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
Параметры среды в характерных точках цикла Ренкина
|
Параметры |
Обозначение точек |
|||
|
1 |
2 |
2I |
3 |
|
|
Давление P, Па Удельный объём V, м3/кг Температура t ,0С Удельная энтальпия i, кДж/кг Удельная энтропия S, кДж/(кг∙К) Степень сухости пара x |
Параметры в точке 3 определяются в результате изотропного процесса 2-3: = S3; lн = i3 – i2I. Теоретическая работа насоса может быть определена также по формуле .
Поэтому i3 = i2I + , где энтальпия конденсата при давлении Р2 i2I ≈ 4,19∙tн2. Более точно можно определить по таблицам насыщенного пара [4] или по компьютерной программе. Расчет цикла ведется в форме таблицы 3.
Таблица 3
Расчет идеального цикла Ренкина
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Теоретическая работа турбины Теоретическая работа насоса Подведенная теплота Отведенная теплота Полезная работа на 1 кг пара в идеальном цикле
Термический КПД цикла Ренкина Термический КПД цикла без учета работы насоса Относительная разность КПД t и tI Термический КПД цикла Карно в том же интервале температур Отношение КПД цикла Ренкина к КПД цикла Карно Удельный расход пара на выработку теоретического кВт∙ч Часовой расход пара |
lт = i1 – i2 lн = i3 – i12 q1 = i1 – i3 q2 = i2 – i12 lц = q1 – q2 = lт - lн D0 = d0 ∙N |
кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/кг --- --- --- --- --- кг/(кВт∙ч) кг/ч |
После расчёта идеального цикла переходят к расчёту действительного цикла с учётом потерь (таблица 4)
|
Таблица 4 |
|||
|
Расчет реального цикла |
Ренкина |
||
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Относительный внутренний к.п.д. турбины Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения пара в турбине Степень сухости пара в конце действительного процесса расширения Энтропия в конце действительного процесса расширения Внутренний КПД цикла Механический КПД КПД парогенератора КПД паропровода КПД электрогенератора КПД установки брутто (без учёта расхода энергии на собственные нужды) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход условного топлива Удельный расход условного топлива Удельный расход количества теплоты |
выбирается из диапазона 0,85÷0,89 По i - S диаграмме или формуле , где r2 – теплота парообразо- вания при Р2, кДж/кг По i - S диаграмме или или выбирается из диапазона 0,98 ÷ 0,99 или |
_ кДж/кг _
кДж/(кг∙К) _
_
_ _ _ _
кг/(кВт∙ч) кг/ч кг/ч
кг/(кВт∙ч) кДж/(кВт∙ч)
|
СХЕМА И ЦИКЛ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА
Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара изображен на рис. 2.
Рис. 2. Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара
Расчёт цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара (без учёта работы питательного насоса) выполняется в виде табл. 5.
Таблица 5
Расчет цикла с промежуточным перегревом пара
|
Показатели |
Расчётные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Теоретическая работа турбины Подведённая теплота Отведённая теплота Термический КПД Отношение КПД цикла к КПД цикла Карно (в том же интервале температур) Удельный расход пара (теоретический) Часовой расход топлива (теоретический) Относительный внутренний КПД турбины Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения Внутренний КПД цикла КПД установки брутто ( взяты из условия задания) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива Удельный расход топлива Удельный расход тепла Повышение экономичности от применения промежуточного перегрева |
см. предыдущий расчет или или |
кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ _ кг/(кВт∙ч) кг/ч _ кДж/кг _ _ _ кг/(кВт∙ч) кг/ч кг/ч кг/(кВт∙ч) кДж/(кВт∙ч) _ |
РАСЧЕТ ЦИКЛА С РЕГЕНЕРАТИВНЫМИ ОТБОРАМИ ПАРА
Цикл ПТУ с регенеративными отборами пара и подогревателями смешивающего типа изображен на рис. 3.
Рис. 3. Цикл ПТУ с отборами пара и подогревателями смешивающего типа
На рисунке 3 показан цикл с подогревателями смешивающего типа. Считаем, что питательная вода нагревается до температуры конденсата греющего пара. Работу насосов не учитываем. Параметры точек 1, 01, 01I, 02, 02I, 2I заносят в таблицу по форме таблицы 1. Доли отбираемого пара α1, α2 определяют из теплового баланса подогревателей.
Баланс первого подогревателя (рисунок 3):
Баланс второго подогревателя (рисунок 3):
откуда
; ,
На рисунке 4 показан цикл ПТУ с регенеративными отборами пара и подогреватели поверхностного типа. Считаем, что питательная вода нагревается в подогревателях до температуры конденсата греющего пара. Работу насосов не учитываем.
Рис. 4. Цикл ПТУ с отборами пара и подогревателями поверхностного типа
Из приведенной на рис. 4 схемы и обозначений можно составить уравнения теплового баланса подогревателей:
баланс первого подогревателя
;
баланс второго подогревателя
.
Из уравнений теплового баланса получают доли отбора пара:
;
.
Данные расчетов сводят в таблицу 6.
Таблица 6
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Значение |
|
|
рис.3 |
рис.4 |
|||
|
Теоретическая работа турбины Подведенная теплота Отведенная теплота Термический КПД цикла с регенерацией Удельный расход пара Часовой расход пара (теоретический) Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева КПД установки брутто (где взяты из условия задания) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива Удельный расход топлива |
% |
кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ кг/(кВт∙ч) кг/ч % _ кг/(кВт∙ч) кг/ч кг/ч кг/(кВт∙ч) |
4. РАСЧЕТ ТЕПЛОФИКАЦИОННОГО ЦИКЛА С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ
Параметры точек 1, 2Т, 2ТI (рисунок 10) записываются в таблицу, составляемую по форме таблицы 10 [4]. Расчет ведут по таблице 15
Таблица 15
|
Показатели |
Расчётные формулы |
Размерность |
Цифровое значение |
|
Теоретическая работа турбины Подведённое тепло Отведённое тепло Термический КПД Коэффициент (теоретич.) использования тепла КПД установки брутто Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива на выработку электроэнергии и тепла Удельный расход топлива Тепло, отданное потребителю Коэффициент (действит.) использования тепла |
кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ _ _ кг/(кВт∙ч) кг/ч кг/(кВт∙ч) кг/(кВт∙ч) кДж/ч _ |
5. РАСЧЕТ ЦИКЛА С ТЕПЛОФИКАЦИОННЫМ ОТБОРОМ ПАРА (Рисунок 11)
Рисунок 11
Данные, необходимые для расчета цикла, записываются в таблицу 16 [4].
Таблица 16
|
Параметры |
Обозначение точек |
||||
|
1 |
ОТ |
ОIТ |
2 |
2I |
|
|
Давление P,Па Температура t ,0С Энтальпия i, кДж/кг |
Количество отбираемого пара на теплофикацию задано потреблением тепла на производственные нужды и отопление, поэтому в расчете условно принимаем его равным 40% от общего расхода пара, то есть доля отбираемого пара будет равна
Удельная энтальпия в точке А (рисунок 11) определится из теплового баланса потоков: . Расчет ведется по таблице 17
Таблица 17
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Цифровое значение |
|
Энтальпия после смешения потоков (рисунок 11 т. А) Теоретическая работа турбины Подведенное тепло Тепло, отданное потребителю Термический КПД Коэффициент (теоретич.) использования тепла КПД установки брутто Удельный расход пара Часовой расход пара Часовой расход топлива Удельный расход топлива Тепло, отданное потребителю Коэффициент ( действ.) использования тепла |
кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ _ _ кг/(кВт∙ч) кг/ч кг/ч кг/(кВт∙ч) кДж/ч _ |
Литература
PAGE 4