СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ЦИКЛОВ
ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК (ПТУ)
По дисциплине: “ Общая энергетика”
ВАРИАНТ № 12
Выполнил: студент III курса 6 группы
Распутин Н.
Проверил:
Орехов А.Н.
Архангельск
Содержание
| Исходные данные | |
| Задание | |
| РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ | |
| I Расчет цикла Ренкина | |
| II Схема и цикл с промежуточным перегревом пара | |
| III Расчет цикла ПТУ с регенеративным отбором пара | |
| IV Расчет теплофикационного цикла с противодавлением | |
| V Расчет цикла с теплофикационным отбором пара | |
| Литература |
Исходные данные.
1. Для цикла Ренкина параметры пара перед турбиной P 1 = 90∙105 Па; t 1 = 550 оС; давление в конденсаторе P 2 = 0,04∙105 Па.
2. Для цикла с промежуточным перегревом пара (дополнительно к предыдущим данным) параметры промежуточного перегрева: Ра = 20∙105 Па; ta = 550 оС.
3. Для регенеративного цикла давление отборов Р 10 = 5∙105 Па; Р 20 = 1∙105 Па;
4. Для теплофикационного цикла:
давление после турбины Р 2Т = 2,0∙105 Па;
с отбором пара при давлении Р 0Т = 1,0∙105 Па.
Принять температуру возвращаемого полностью конденсата, равной температуре насыщения при давлении Р 2Т = 2,0∙105 Па или Р 0Т = 1,0∙105 Па.
5. Мощность паротурбинной установки принять N = 50 ¸ 500 МВт;
принимаем N = 300 МВт.
6. Теплота сгорания топлива Q усл = 29300 кДж/кг.
7. Коэффициенты полезного действия (на основании опытных данных):
парогенератора hПГ = 0,9 ¸ 0,93;
паропровода hПП = 0,98 ¸ 0,99;
механический hМ = 0,98 ¸ 0,99;
турбины h0 i = 0,8 ¸ 0,89;
электрогенератора hГ = 0,98 ¸ 0,99.
Задание.
Требуется определить:
- Термический КПД циклов h t.
- Коэффициент полезного действия установки брутто (без учета расхода энергии на собственные нужды) hустбр.
- Удельный d э, кг/(кВт∙ч), и часовой D э, кг/ч, расходы пара.
- Удельный b э, кг/(кВт∙ч), и часовой B э, кг/ч, расходы топлива.
- Удельный расход тепла q э, кДж/(кВт∙ч).
- Коэффициент использования тепла (только для теплофикационного цикла) K.
- Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации Dh t / h t ∙100%
- Изобразить: схемы установки;
Циклы в координатах P, V; i, S; T, S.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
I Расчет цикла Ренкина
Расчет цикла Ренкина (рис. 1, 2)
Рисунок 1
Рисунок 2
Параметры во всех точках цикла определены с помощью программы “Computer-Aided Thermodynamic Tables 2 Version 1.0” и для удобства сведены в таблицу 1.
Таблица 1
| Параметры | Обозначение точек | |||
| 21 | ||||
| Давление Р, МПа | 0,004 | 0,004 | ||
| Удельный объем V, м3/кг | 0,03987 | 27,62 | 0,001004 | 0,001 |
| Температура t, 0С | 28,96 | 28,96 | 29,16 | |
| Удельная энтальпия i, кДж/кг | 121,4 | 130,4 | ||
| Удельная энтропия S, кДж/(кг*К) | 6,814 | 6,814 | 0,4226 | 0,4226 |
| Степень сухости Х | - | 0,7983 | - |
Ниже в таблице 2 приведены расчетные формулы и их велечины
Таблица 2
| Показатели | Расчетные формулы | Размерность | Цифровое значение |
| Теоретическая работа турбины | l Т = i 1 – i 2 | кДж/кг | 1 458,00 |
| Теоретическая работа насоса | l Н = i 3 – i 2/ | кДж/кг | 9,00 |
| Подведенное тепло | q 1 = i 1 – i 3 | кДж/кг | 3 380,60 |
| Отведенное тепло | q 2 = i 2 – i 2/ | кДж/кг | 1 931,60 |
| Полезная работа 1 кг пара в идеальном цикле | l Ц = q 1 – q 2 = l Т - l Н | кДж/кг | 1 449,00 |
| Термический КПД цикла Ренкина | hТ = l Ц / q 1 | - | 0,43 |
| Термический КПД цикла без учета работы насоса | hТ/ = l Т / q 1 | - | 0,43 |
| Относительная разность КПД hТ, hТ/ | hТ / hТ/ ∙ 100% | - | 0,99 |
| Термический КПД цикла Карно в том же интервале температур | hТкарно = (Тmax - Tmin)/ Тmax | - | 0,63 |
| Отношение КПД цикла Ренкина к КПД цикла Карно | hТ / hТкарно | - | 0,68 |
| Удельный расход пара на теоретический кВт∙ч | d 0 = 3600/ l Ц | кг/(кВт∙ч) | 2,48 |
| Часовой расход пара | D 0 = d 0 ∙ N | кг/ч | 745,34 |
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 | h0 i Т = 0,85¸0,89 | - | 0,87 |
| Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в турбине | i 2 а = i 1 - h0 i Т (i 1 – i 2) | кДж/кг | 2 242,54 |
| Степень сухости в конце действительного процесса расширения | x 2 g = (i 2 g - i 2/)/ r 2 | - | 0,87 |
| Энтропия в конце действительного процесса расширения | S 2 g = S 2/ +(i 2 g - i 2/)/ TН2 | кДж/кг | 4,28 |
| Внутренний КПД цикла | h i = (i 1 – i 2 g) / (i 1 – i 2/) | - | 0,37 |
| Механический КПД | h m = 0,98¸0,99 | - | 0,99 |
| КПД парогенератора | hПГ = 0,9 ¸ 0,93 | - | 0,91 |
| КПД паропровода | hПП = 0,98 ¸ 0,99 | - | 0,98 |
| КПД электрогенератора | hГ = 0,98 ¸ 0,99 | - | 0,98 |
| КПД установки брутто (без учета энергии на собственные нужды) | hбруст = hТ h0 i Т h m hПГ hПП hГ | - | 0,32 |
| Удельный расход пара на выработку электроэнергии | d Э = 3600/((i 1 – i 2) h0 i Т h m hГ | кг/(кВт∙ч) | 2,93 |
| Часовой расход пара | D Э = d Э N | кг/ч | 877,58 |
| Часовой расход топлива (условного) | В Э = 3600 N / hбруст Q усл | кг/ч | 114,24 |
| Удельный расход топлива (условного) | b Э = В Э / N | кг/(кВт∙ч) | 0,38 |
| Удельный расход количества теплоты | q Э = 3600/ hбруст | кг/(кВт∙ч) | 11 157,83 |
II Схема и цикл с промежуточным перегревом пара
Рисунок 3
Параметры точек 1, в, а, 2, 21 рассчитаны с помощью программы “Computer-Aided Thermodynamic Tables 2 Version 1.0” и сведены в таблицу 4.
Таблица 4
| Параметры | Обозначение точек | ||||
| в | а | 21 | |||
| Давление Р, МПа | 0,004 | 0,004 | |||
| Удельный объем V, м3/кг | 0,03987 | 0,1287 | 0,1877 | 30,89 | 0,001004 |
| Температура t, 0С | 28,96 | 28,96 | |||
| Удельная энтальпия i, кДж/кг | 121,4 | ||||
| Удельная энтропия S, кДж/(кг*К) | 6,814 | 6,814 | 7,57 | 7,57 | 0,4226 |
| Степень сухости Х | - | - | - | 0,8877 |
Расчет ведется по таблице 5
Таблица 5
| Показатели | Расчетные формулы | Размерность | Цифровое значение |
| Теоретическая работа турбины | l Т = i 1 – iв + iа – i 2 | кДж/кг | 1 757,00 |
| Подведенное тепло | q 1 = i 1 – i 2/ + iа – iв | кДж/кг | 3 916,60 |
| Отведенное тепло | q 2 = i 2 – i 2/ | кДж/кг | 2 159,60 |
| Термический КПД | hТ = l Т / q 1 | - | 0,45 |
| Отношение КПД цикла к КПД цикла Карно (в том же интервале температур) | hТ / hТкарно | - | 0,71 |
| Удельный расход пара (теоретический) | d 0 = 3600/ l Т | кг/(кВт∙ч) | 2,05 |
| Часовой расход пара (теоретический) | D 0 = d 0 N | кг/ч | 614,68 |
| Относительный внутренний КПД | h0 i Т = 0,85¸0,89 | - | 0,88 |
| Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения | i 2 g = ia –h0 i (iа – i 2) iвg = i 1 –h0 i (iа – iв) | кДж/кг | 2 436,64 3 047,24 |
| Внутренний КПД цикла | h i = hТ h0 i | - | 0,39 |
| КПД установки брутто | hбруст = hТ h0 i h m hПГ hПП hГ | 0,34 | |
| Удельный расход пара на выработку электроэнергии | d Э = 3600 / (l Т h0 i h m hГ) | кг/(кВт∙ч) | 2,40 |
| Часовой расход пара | D Э = d Э N | кг/ч | 719,96 |
| Часовой расход топлива | В Э = 3600 N / hбруст Q усл | кг/ч | 107,92 |
| Удельный расход топлива | b Э = В Э / N | кг/(кВт∙ч) | 0,36 |
| Повышение экономичности от применения пром перегрева | (hбруст - hТкарно)/ hТкарно | - | 5,86 |