МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
________________________________________________________________________________
Наименование института ЭНИН
Наименование специальности Теплоэнергетика и теплотехника
Наименование выпускающей АТЭС
кафедры
Индивидуальное домашнее задание №9
Расчет тепловой схемы геотермальной
электростанции бинарного типа
Вариант 10
Исполнители, студент группы 5Б1В ________ ________ Опарин А.О.
Руководитель ________ ________ Матвеева А.А.
подпись дата
Томск – 2014
Тема: Расчет тепловой схемы геотермальной
электростанции бинарного типа
Геотермальная электростанция состоит из двух турбин:
· первая – работает насыщенном водяном паре, полученном в расширителе. Электрическая мощность – 
.
· вторая – работает на насыщенном паре хладона – R11, который испаряется за счёт тепла воды, отводимой из расширителя. Электрическая мощность – 
.
Вода из геотермальных скважин с давлением 
температурой 
и расходом 
поступает в расширитель. В расширителе образуется сухой насыщенный пар. Этот пар направляется в паровую турбину. Оставшаяся вода из расширителя идёт в испаритель, где охлаждается на 
и закачивается обратно в скважину. Температурный напор в испарительной установке 
ºС. Рабочие тела расширяются в турбинах и поступают в конденсаторы, где охлаждаются водой из реки с температурой 
. Нагрев воды в конденсаторе 
ºС, а недогрев до температуры насыщения 
ºС.
Относительные внутренние КПД турбин 
. Электромеханический КПД турбогенераторов 
.
Определить:
· оптимальное давление геотермальной воды в расширителе 
из условия получения максимальной мощности пароводяной турбины;
· электрические мощности турбин и суммарную мощность ГеоТЭС с учетом затрат энергии на насос, закачивающий геотермальную воду в скважину;
· расходы рабочих тел на обе турбины;
· КПД ГеоТЭС.
Таблица 1 - Исходные данные для задачи
| Вариант | 
| 
| 
| 
| 
|
1 – скважина 5 – питательный насос
2 – расширитель 6 – испаритель
3 – турбина 7 – насос
4 – конденсатор 8 – генератор
Рисунок 1 – Принципиальная схема геотермальной электростанции бинарного типа
1. Оптимальное давление геотермальной воды в расширителе 
.
1) Построим процесс расширения и определим энтальпии для паровой турбины:
Рис. 2. Процесс расширения пара в h-s диаграмме.
Температура 
определится, как:
По температуре определим конечное давление:
Зададимся некоторым давлением воды в расширителе 
:
Определим параметры:
Энтальпия воды из скважины:
2) Уравнения теплового и материального баланса для расширителя.
Где 
- расход пара на паровую турбину, 
- расход в испаритель.
3) Определим мощность паровой турбины:
4) Для нахождения оптимального давления в расширителе из условия максимальной мощности паровой турбины проведем аналогичные расчеты пунктов с 1 по 3 для пяти точек из следующего диапазона давлений:
от 
до 
Результаты вычислений в таблице 1:
Таблица 1. Результаты вариантных расчетов:
 , МПа
| 0,002 | 0,20 | 0,25 | 0,35 | 0,47 |
 , кДж/кг
| |||||
 , кДж/кг
| |||||
 , кДж/кг
| |||||
 , кг/с
| |||||
 , кВт
|
По полученным значениям построить график зависимости мощности паровой турбины от выбранного давления в расширителе:
NЭ, МПа
Рр, МПа
Рис. 3. График зависимости мощности паровой турбины от давления РР.
Из графика определяем, что 
при 
.
Расходы рабочих тел.
1) Определим параметры:
· Температура на входе в испаритель:
(при hр вых)
· Температура воды на выходе из испарителя:
· Энтальпия на выходе из испарителя:
2) Построим процесс расширения в хладоновой турбине и определим энтальпии:
· Точку 0 определим при температуре
· Точку kt определим из условия адиабатного расширения паров хладона в турбине на пересечении изотермы 
и адиабаты 
· Точку k’ находим на линии насыщения (х=0) при температуре 
Рис. 4. Термодинамическая диаграмма i-lgP хладагента R11
Энтальпии: 
Давления: 
3) Запишем уравнение теплового баланса для испарителя.
Где 
- расход пара на хладоновую турбину, - расход в испаритель.
