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
|
|
|||||||
|
Архангельский государственный технический университет |
|||||||
|
Кафедра теплотехники |
|||||||
|
(наименование кафедры) |
|||||||
|
Быков Андрей Николаевич |
|||||||
|
(фамилия, имя, отчество студента) |
|||||||
|
Факультет |
ПЭ |
курс |
3 |
группа |
5 |
||
|
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА |
|||||||
|
По дисциплине: |
Общая энергетика |
||||||
|
На тему: |
Сравнительный расчет циклов паротурбинных установок |
||||||
|
(наименование темы) |
|||||||
|
Вариант №3 |
|||||||
|
Отметка о зачёте |
|||||||
|
(дата) |
|||||||
|
Руководитель |
Орехов А.Н. |
||||||
|
(должность) |
(подпись) |
(и.,о., фамилия) |
|||||
|
(дата) |
|||||||
|
Архангельск |
|||||||
|
2010 |
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
СОДЕРЖАНИЕ
1 Расчет цикла Ренкина 6
2 Расчет схемы и цикла с промежуточным перегревом пара 9
3 Расчет цикла ПТУ регенеративным отбором пара 11
4 Расчёт теплофикационного цикла с противодавлением 14
5 Расчет цикла с теплофикационным отбором пара 16
Исходные данные:
|
№ варианта |
Р1∙105 Па |
t1 0C |
Рa∙105 Па |
ta 0C |
∙105 Па |
Р20∙105 Па |
∙105 Па |
∙105 Па |
∙105 Па |
|
3 |
35 |
450 |
15 |
450 |
75 |
1,2 |
- |
1,5 |
1,2 |
1. Для цикла Ренкина параметры пара перед турбиной Р1, t1; да вление в конденсаторе Р2 = 0,04·105 Па.
2. Для цикла с промежуточным перегревом пара (дополнительно к предыдущим данным) параметры промежуточного перегрева: Pa; ta.
3. Для регенеративного цикла давления отборов P10; P20; P30.
4. Для теплофикационного цикла:
давление после турбины Р2Т = 1,5·105 Па;
с отбором пара при давлении отбора РоТ = 1,2·105 Па.
Принять температуру возвращаемого полностью конденсата, равной температуре насыщения tH при давлении Р2Т или РТ0.
5. Мощность паротурбинной установки принять N = 20 * № варианта, МВт
N = 60 МВт
6. Теплота сгорания топлива Qусл=29300 кДж/кг .
7. Коэффициенты полезного (на основании опытных данных):
парогенератора ηпг= 0,9 ÷0,93;
паропровода ηпп = 0,98 ÷0,99;
механический ηм = 0,98 ÷0,99 ;
внутренний относительный турбины ηoi = 0,8÷0,89;
электрогенератора ηг = 0,98÷0,99.
Требуется определить:
1. Термический КПД циклов ηt
2. КПД установки брутто (без учета расхода энергии на собственные нужды) ηустбр
3. Удельный dэ кг/(кВт*ч) и часовой Dэ кг/ч, расходы пара
4. Часовой Bэ кг/ч и удельный bэ кг/(кВт*ч), расходы пара
5. Удельный расход тепла gэ кДж/(кВт*ч)
6. Коэффициент использования тепла (только для теплофикационного цикла) К
7. Относительное увеличение КПД от применения промышленного перегрева и регенерации Δη/ηt* 100%
8. Изобразить: схемы установки; циклы в координатах P,V; i, S; T,S.
1. Расчет цикла Ренкина
Рис. 1 – Схема установки цикла Ренкина
Определим параметры воды и водяного пара в точках цикла и сведем их в табл. 1:
Таблица 1
|
Параметры |
Обозначение точек |
|||
|
1 |
2 |
2' |
3 |
|
|
Давление Р∙106, Па |
3,5·106 |
0,004∙106 |
0,004∙106 |
3,5·106 |
|
Удельный объем у,м31кг |
0,09196 |
28,45 |
0,001004 |
0,001004 |
|
Температура t°C |
450 |
28,96 |
28,96 |
33,87 |
|
Удельная энтальпия i, кДж/ кг |
3337 |
2110 |
121,4 |
145,1 |
|
Удельная энтропия S, кДж/( кг·К) |
7,005 |
7,005 |
0,4226 |
0,4887 |
|
Степень сухости х |
- |
0,8175 |
0 |
- |
Рис. 2 – Цикл Ренкина в координатах PV; TS; iS
Произведем расчет цикла и сведем результаты в табл. 2:
Таблица 2
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Цифровое значение |
|
Теоретическая работа турбины |
кДж/кг |
1227 |
|
|
Теоретическая работа насоса |
кДж/кг |
23,7 |
|
|
Подведенное тепло |
кДж/кг |
3191,9 |
|
|
Отведенное тепло |
кДж/кг |
1988,6 |
|
|
Полезная работа 1кг пара в идеальном цикле |
кДж/кг |
1203,3 |
|
|
Термический КПД цикла Ренкина |
_ |
0,377 |
|
|
Термический КПД цикла без учета работы насоса |
_ |
0,3844 |
|
|
Относительная разность КПД ηt, ηt’ |
_ |
1,9629 |
|
|
Термический КПД цикла Карно в том же интервале температур |
_ |
0,5824 |
|
|
Отношение КПД цикла Ренкина к КПД цикла Карно |
_ |
0,647 |
|
|
Удельный расход пара на теоретический кВт*ч |
кг/(кВт∙ч) |
2,992 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
179,52 |
После расчета идеального цикла переходим к расчету цикла с учетом потерь (табл.3)
Таблица 3
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Цифровое значение |
|
Относительный внутренний КПД турбины |
_ |
0,87 |
|
|
Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в турбине |
кДж/кг |
2269,51 |
|
|
Степень сухости в конце действительного процесса расширения |
_ |
0,88 |
|
|
Энтропия в конце действительного процесса расширения |
кДж/(кг∙К) |
7,5365 |
|
|
Внутренний КПД цикла |
_ |
0,332 |
|
|
Механический КПД |
_ |
0,99 |
|
|
КПД парогенератора |
_ |
0,91 |
|
|
КПД паропровода |
_ |
0,98 |
|
|
КПД электрогенератора |
_ |
0,98 |
|
|
КПД установки брутто(без учета расхода энергии на собственные нужды) |
_ |
0,2838 |
|
|
Удельный расход пара на выработку электроэнергии |
кг/(кВт∙ч) |
3,476 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
208,56 |
|
|
Часовой расход топлива (условного) |
кг/ч |
25,976 |
|
|
Удельный расход топлива (условного) |
кг/(кВт∙ч) |
0,433 |
|
|
Удельный расход количества теплоты |
кг/(кВт∙ч) |
12684,95 |
2. Расчет схемы и цикла с промежуточным перегревом пара
Рис. 3 – Схема установки цикла с промежуточным перегревом пара
Таблица 4
|
Параметры |
Обозначение точек |
||||
|
1 |
b |
a |
2 |
2’ |
|
|
Давление Р∙106, Па |
3,5·106 |
1,5∙106 |
1,5∙106 |
0,004∙106 |
0,004∙106 |
|
Удельный объём V, м3/кг |
0,09196 |
0,1775 |
0,2192 |
30,26 |
0,001004 |
|
Температура t, 0С |
450 |
323,1 |
450 |
28,96 |
28,96 |
|
Удельная энтальпия i, кДж/кг |
3337 |
3089 |
3369 |
2237 |
121,4 |
|
Удельная энтропия S, кДж/(кг∙К) |
7,005 |
7,005 |
7,424 |
7,424 |
0,4226 |
|
Степень сухости, x |
- |
- |
- |
0,8695 |
0 |
Рис. 4 – Цикл с промежуточным перегревом в координатах TS; iS
Расчет цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара (без учёта работы насосов).
Таблица 5
|
Показатели |
Расчётные формулы |
Размерность |
Цифровое значение |
|
Теоретическая работа турбин |
кДж/кг |
1380 |
|
|
Подведённое тепло |
кДж/кг |
3495,6 |
|
|
Отведённое тепло |
кДж/кг |
2115,6 |
|
|
Термический КПД |
- |
0,3948 |
|
|
Отношение КПД цикла к КПД цикла Карно (в том же интервале температур) |
- |
0,6779 |
|
|
Удельный расход пара (теоретический) |
кг/(кВт∙ч) |
2,609 |
|
|
Часовой расход пара (теоретический) |
кг/ч |
156,54 |
|
|
Относительный внутренний КПД |
выбирается |
- |
0,88 |
|
Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения |
кДж/кг |
2372,84 3118,76 |
|
|
Внутренний КПД цикла |
_ |
0,3474 |
|
|
КПД установки брутто |
_ |
0,3006 |
|
|
Удельный расход пара на выработку электроэнергии |
кг/(кВт∙ч) |
3,0555 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
183,33 |
|
|
Часовой расход топлива |
кг/ч |
24,524 |
|
|
Удельный расход топлива |
кг/(кВт∙ч) |
0,4087 |
|
|
Удельный расход тепла |
кДж/(кВт∙ч) |
11976,048 |
|
|
Повышение экономичности от повышения промперегрева |
% |
% |
-20,27 |
3. Расчет цикла ПТУ регенеративным отбором пара
Рис. 5 Схема ПТУ с регенеративным отбором пара
Таблица 6
|
Параметры |
Обозначение точек |
|||||
|
1 |
O1 |
O’1 |
O2 |
O’2 |
2’ |
|
|
Давление P,Па |
3,5·106 |
0,5·106 |
0,5·106 |
0,12·106 |
0,12·106 |
0,004∙106 |
|
Удельный объём V, м3/кг |
0,09196 |
0,413 |
0,001093 |
1,358 |
0,00105 |
0,001004 |
|
Температура t, 0С |
450 |
188,3 |
151.9 |
104,8 |
104,8 |
28,96 |
|
Удельная энтальпия i, кДж/кг |
3337 |
2830 |
640,2 |
2573 |
439,3 |
121,4 |
|
Удельная энтропия S, кДж/(кг*К) |
7,005 |
7,005 |
1,861 |
7,005 |
1,361 |
0,4226 |
|
Степень сухости x |
- |
- |
0 |
0,9507 |
0 |
0 |
Рис. 6 - Цикл с регенеративным отбором пара в координатах TS; iS
Таблица 7
|
Показатели |
Расчётные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Теоретическая работа турбины |
кДж/кг |
1111,5 |
|
|
Подведенное тепло |
кДж/кг |
2696,8 |
|
|
Отведенное тепло |
кДж/кг |
1585,3 |
|
|
Термический КПД цикла с регенерацией |
- |
0,412 |
|
|
Удельный расход пара |
кг/(кВт∙ч) |
3,2389 |
|
|
Часовой расход пара (теоретический) |
кг/ч |
194,33 |
|
|
Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева |
% |
% |
9,284 |
|
КПД установки брутто |
- |
0,3137 |
|
|
Удельный расход пара на выработку электроэнергии |
кг/(кВт∙ч) |
3,7936 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
227,616 |
|
|
Часовой расход топлива |
кг/ч |
23,5 |
|
|
Удельный расход топлива |
кг/(кВт∙ч) |
0,3917 |
Рис. 7 Схема подогревателя поверхностного типа.
Таблица 8
|
Показатели |
Расчётные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Теоретическая работа турбины |
кДж/кг |
1095,96 |
|
|
Подведенное тепло |
кДж/кг |
2696,8 |
|
|
Отведенное тепло |
кДж/кг |
1527,06 |
|
|
Термический КПД цикла с регенерацией |
- |
0,4064 |
|
|
Удельный расход пара |
кг/(кВт∙ч) |
3,2848 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
197,088 |
|
|
Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева |
% |
% |
7,8 |
|
КПД установки брутто |
- |
0,3094 |
|
|
Удельный расход пара на выработку электроэнергии |
кг/(кВт∙ч) |
3,8474 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
230,844 |
|
|
Часовой расход топлива |
кг/ч |
23,8268 |
|
|
Удельный расход топлива |
кг/(кВт∙ч) |
0,3971 |
4. Расчёт теплофикационного цикла с противодавлением
Рис. 8 Схема установки теплофикационного цикла с противодавлением
Таблица 9
|
Параметры |
Обозначение точек |
||
|
1 |
2т |
2т’ |
|
|
Давление P,Па |
3,5∙106 |
0,15∙106 |
0,15∙106 |
|
Удельный объём V, м3/кг |
0,09196 |
1,116 |
0,001053 |
|
Температура t, 0C |
450 |
111,4 |
111,4 |
|
Удельная энтальпия i, кДж/кг |
3337 |
2610 |
467,1 |
|
Удельная энтропия S, кДж/(кг∙К) |
7,005 |
7,005 |
1,434 |
|
Степень сухости |
- |
0,9623 |
0 |
Рис. 9
Таблица 10
|
Параметры |
Расчетные формулы |
Размерность |
Значение |
|
Теоретическая работа турбины |
кДж/кг |
727 |
|
|
Подведенное тепло |
кДж/кг |
2869,9 |
|
|
Тепло, идущее на отопление |
кДж/кг |
2142,9 |
|
|
Термический КПД |
- |
0,2533 |
|
|
Коэффициент использования тепла |
- |
1 |
|
|
КПД установки брутто |
- |
0,1929 |
|
|
Удельный расход пара на выработку электроэнергии |
кг/(кВт∙ч) |
5,8 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
348 |
|
|
Часовой расход топлива на выработку электроэнергии и тепла |
кг/ч |
38,2168 |
|
|
Удельный расход топлива |
кг/(кВт∙ч) |
0,6369 |
|
|
Тепло, отданное потребителю |
кДж/ч |
745729,2 |
|
|
Коэффициент использования тепла |
- |
0,8589 |
5. Расчет цикла с теплофикационным отбором пара
Рис. 10 Схема цикла с теплофикационным отбором пара
Таблица 11
|
Параметры |
Обозначение точек |
||||
|
1 |
OT |
OT’ |
2 |
2/ |
|
|
Давление P,Па |
3,5∙106 |
0,12∙106 |
0,12∙106 |
0,004∙106 |
0,004∙106 |
|
Температура t, 0С |
450 |
104,8 |
104,8 |
28,96 |
28,96 |
|
Удельная энтальпия i, кДж/кг |
3337 |
2573 |
439,36 |
2110 |
121,4 |
Рис. 11
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 равна
Таблица 12
|
Показатели |
Расчетные формулы |
Размерность |
Значения |
|
Энтальпия после смещения потоков (точка А) |
кДж/кг |
248,584 |
|
|
Теоретическая работа турбины |
кДж/кг |
1041,8 |
|
|
Подведенное тепло |
кДж/кг |
3088,416 |
|
|
Тепло отданное потребителю |
кДж/кг |
853,456 |
|
|
Теоретический КПД |
- |
0,3373 |
|
|
Коэффициент использования тепла |
- |
0,6137 |
|
|
КПД установки брутто |
- |
0,2568 |
|
|
Удельный расход пара |
кг/(кВт∙ч) |
4,0474 |
|
|
Часовой расход пара |
кг/ч |
242,844 |
|
|
Часовой расход топлива |
кг/ч |
28,707 |
|
|
Удельный расход топлива |
кг/(кВт∙ч) |
0,74845 |
|
|
Тепло, отданное потребителю |
кДж/ч |
82902,67 |
|
|
Коэффициент использования тепла |
- |
0,3554 |