РАСЧЕТ ЦИКЛА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
Для паротурбинной установки, работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчетом определить: v параметры воды и пара в характерных точках; v количество тепла, подведенного в цикле; v работу, произведенную паром в турбине; v работу, затраченную на привод питательного насоса; v работу, совершенную в цикле; v термический КПД цикла; v теоретические расходы пара и тепла на выработку электроэнергии. 1. У работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P 1=15 МПа, P 2=5 КПа
Схема паротурбинной установки: ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор. Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.
1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине; 2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ; 3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным); 4-5 – изобарный процесс подогрева; 5-1 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе. Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Параметры точек 1,3,5 беру из таблицы [1]. Параметры точки 4 рассчитываю: Δh3-4=V3(P1-P2)=0.0010052(15000-5)=15.037 h4=h3+ Δh3-4=137.77+15.037=152.843 кДж/кг*к t4=h4/Cp=152.843/4.19=36.48 0C Параметры точки 2 рассчитываю: X=(S2-S`)/(S``-S`)=(5.3122-0.4762)/(8.396-0.4493)=0.611 V2=X2*V``=0.611*38.196=17.685 м3/кг h2=h`+X2(h``-h`)=137.77+0.611(2557.65-137.77)=1619.428 кДж/кг Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии: q1=h1-h4=2611.6 – 152.843=2458.7 кДж/кг Отвод теплоты в конденсаторе: q2=h2-h3=1619.4 – 137.77=1481.65 кДж/кг Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада: lт=Hp=h1-h2=2611.6-1619.4=992.17 кДж/кг Работа, затраченная на сжатие в насосе: lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг Полученная работа в цикле: lц=lт-lh=992.17-15.07=997.099 кДж/кг Термический КПД цикла Ренкина: η=lц/q1=997.099/2458.75=0.397 Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: d0=3600/Hp=3600/992.17=3.628 кг/кВтч Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: q0=d0*q1=3.628*2458.75=8921.4 кДж/кВтч 2. ПТУ работает на перегретом паре до температуры t 1=550 0С при давлении P 1=15 МПа
Схема паротурбинной установки: ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор; ПП – пароперегреватель. Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.
1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине; 2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ; 3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным); 4-5 – изобарный процесс подогрева; 5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе; 6-1 – изобарный процесс перегрева пара. Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии: q1=h1-h4=3455 – 152.843=3302.157 кДж/кг Отвод теплоты в конденсаторе: q2=h2-h3=1992.538 – 137.77=1854.77 кДж/кг Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада: lт=Hp=h1-h2=3455-1992.538=1462.462 кДж/кг Работа, затраченная на сжатие в насосе: lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг Полученная работа в цикле: lц=lт-lh=1462.462-15.07=1447.389 кДж/кг Термический КПД цикла Ренкина: η=lц/q1=1447.389/3302=0.438 Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: d0=3600/Hp=3600/1462.462=2.462 кг/кВтч Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: q0=d0*q1=2.462*3302=8128.6 кДж/кВтч 3. ПТУ работает на перегретом паре t 1=550 0 C P 1=15 МПа, но при этом применяется вторичный перегрев до параметров tn =540 0 C , Pn =5 МПа
Схема паротурбинной установки: ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор; ПП – пароперегреватель; ВПП – вторичный пароперегреватель . Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.
1-a - адиабатическое расширение пара в турбине; a-b - изобарный процесс вторичного перегрева пара; b-2 – адиабатическое расширение пара в турбине; 2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ; 3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным); 4-5 – изобарный процесс подогрева воды в парогенераторе; 5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе; 6-1 – изобарный процесс перегрева пара в парогенераторе. Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии: q1=(h1-h4)+(hb-ha)=(3455 – 152.843)+(3546.2-2872)=3893.357 кДж/кг Отвод теплоты в конденсаторе: q2=h2-h3=2228.452 – 137.77=2090.682 кДж/кг Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада: lт=Hp=(h1-h2)+( hb-ha) =(3455-2228.452)+( 3546-2872)=1817.748 кДж/кг Работа, затраченная на сжатие в насосе: lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг Полученная работа в цикле: lц=lт-lh=1817.748-15.07=1802.675 кДж/кг Термический КПД цикла Ренкина: η=lц/q1=1802.675/3893.357=0.463 Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: d0=3600/Hp=3600/1817.748=1.98 кг/кВтч Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии: q0=d0*q1=1.98*3893.357=7710.685 кДж/кВтч Сравнение рассчитанных результатов представлена в сводной таблице.
Сводная таблица
Вывод Таким образом, при сравнении результатов расчетов, приведенных в сводной таблице, легко заметить, что установки с вторичным перегревом пара имеют больший КПД. Так же из-за большей сухости пара продлевается срок службы частей турбины в связи с меньшим износом. Уменьшаются энергозатраты на выработку 1 кВт/ч энергии и затраты пара. Экономически выгоднее использовать третий вариант. ЛИТЕРАТУРА
1. Ривкин С.Л., Александров А.А Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1984 2. Драганов Б.Х. и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве.- М.: Агропромиздат, 1990.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (238)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |