Эксергетический баланс регенеративного цикла

Исходные данные

 

Вариант	Nэ, МВт	p1, МПа	t1, °С	pк, МПа				, МДж/кг	Изменение параметра	Давление отбора
Δp1, %	Δt1, %	Δpк, %	pП1, МПа	pП2, МПа	pП3, МПа
				0,035	0,80	0,85	0,82		-25	-	-	0,7	-	0,3

 

;

.

 

3. РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ

Расчет характеристических точек цикла Ренкина.

 

Схема простой ПТУ: КА - котлоагрегат, Т – турбина, ЭГ – электрогенератор, К – конденсатор, КН – конденсатный насос, ПП – пароперегреватель.

 

Рис.1. Схема простой ПТУ

 

Точка 1:

р₁ = 12 МПа

t₁ = 475 °C

;

;

.

Точка 2а:

При p=0,035 МПа:

V'=0,0010244 м³/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,52855 м³/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К), t=72,68 ⁰C;

 

s_2а = s₁ = 6,3998

 

t_2а = 72,68 °C

 

Точка 2д:

 

Точка 3:

x₃ = 0

p_к = 0,035 МПа

t₃ = t_2a = 72,68°C.

;

;

.

 

Точка 4а:

s_4a=s₃= 0,98745 .

,

;

.

Точка 4д:

 

 

Точка 5:

p₅ = p_4a =13МПа,

x₅ = 0

t₅ = 324,65°C:

;

;

.

Точка 6:

x₆ = 1

p₆ = p₁ = 13МПа

t₆ = t₅ = 324,65 °C:

;

;

.

 

Расчет идеального цикла ПТУ

 

.

,

.

.

.

.

.

.

.

,

,

.

.

;

.

;

 

.

.

 

Расчет действительного цикла ПТУ

.

,

.

.

.

.

.

,

,

.

 

.

;

.

;

.

 

.

Тепловой баланс действительного цикла

 

Котельный агрегат

;

.

.

Турбина

N_e=N_Э/η_Г =70/0,99=70,7.

.

 

Конденсатор

.

 

Электрогенератор

.

 

 

;

;

.

 

Эксергетический баланс действительного цикла

 

Параметры окружающей среды:

T₀ = 273,15 К, h₀ = 84 , s₀ = 0,2963 .

 

Котельный агрегат

.

.

.

Турбина

,

.

.

Электрогенератор

.

Конденсатор

,

.

.

Насос

,

.

.

.

 

 

;

 

3.6 Характеристические точки цикла Ренкина
		2а	2д		4а	4д
p, МПа		0,035	0.035	0.035
v, м3/кг	0,02605	3,623	4,03	0,0010244	0,0010193	0,010197	0,0015283	0,01419
T, K		345,8	345,8	345,8	346,3		597,8	597,8
s, кДж/ (кг·град)	6,3998	6,3998	6,975	0,98745	0,98745	0,9933	3,4997	5,4911
h, кДж/кг	3281,25	2165,36	2388,54	304,22	316,6	318,8	1493,4	2684,5

 

4 РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ С ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРА

Расчет характеристических точек цикла ПТУ с изменением параметра

 

Изменяется давление р₁ на -25%, т.е. р₁=9 МПа

 

Точка 1:

T=748К;

;

;

.

Точка 2а:

V'=0,0010244м³/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,5286 м³/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К)

;

Точка 2д:

 

 

 

Точка 3:

x₃ = 0

p_к = 0,035 МПа

t₃ = t_2a = 72,68°C.

;

;

.

Точка 4а:

s_4a=s₃= 0,98745 .

,

;

.

Точка 4д:

Точка 5:

p₅ = p_4a = 9МПа,

x₅ = 0

t₅ = t_s5 = 303,35°C:

;

;

.

Точка 6:

x₆ = 1

p₆ = p₁ = 9 МПа

t₆ = t₅ = 303,35°C:

;

;

.

Расчет действительного цикла ПТУ с изменением параметра

.

,

.

.

.

.

.

.

,

,

.

.

;

;

 

.

.

 

 

Характеристические точки цикла Ренкина с измененным параметром.

		2а	2д		4а	4д
p, МПа		0,035	0,035	0,035
v, м3/кг	0,0352	3,759	4,166	0,0010244	0,00102	0,00103	0,0014181	0,02049
T, К		345,8	345,8	345,8	346,27	346,6	576,5	576,5
s, кДж/кг∙К	6,576	6,576	7,176	0,98745	0,98745	0,992	3,2866	5,679
h,кДж/кг	3323,4	2235,16	2452,81	304,22	313,37	314,98	1363,7	2742,9

 

 

 

 

5 Регенеративный цикл ПТУ

 

Расчет регенеративного цикла ПТУ

Схема ПТУ с регенерацией

 

 

На рис. 4 представлена схема ПТУ с регенерацией. На ней: КА - котлоагрегат, Т – турбина, П1, П2, П3-теплообменники

 

,

h_pi определим из таблиц, а h_Пi из hs-диаграммы:

 

h_П1 =2760 кДж/кг;

h_П2 =2645 кДж/кг;

h_p1 = 697,1 кДж/кг;

h_p2 = 561,5 кДж/кг;

Определим α₁, α₂ и α₃:

;

;

 

 

 

;

.

 

;

.

;

;

;

.

 

,

где , т. к. работой насоса пренебрегли.

.

;

.

 

 

;

.

.

 

5.2 Тепловой баланс регенеративного цикла ПТУ

Тепловой расчет регенератора

Количество теплоты, поступающее с i-го отбора турбины на i-й регенеративный подогреватель:

.

Количество теплоты, выходящее с i-го подогревателя:

.

Тогда:

;

;

; ;

 

Котельный агрегат

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива:

;

теплота, расходуемая на нагрев воды и ее превращение в пар:

.

 

Потери теплоты в котле составят:

.

Турбина

Эффективная мощность турбины

.

 

Механические потери в турбине составляют:

.

Конденсатор

Теплота, отводимая в конденсаторе:

.

 

Электрогенератор

Механические и электрические потери в электрогенераторе составляют:

.

Насос

Тепловой баланс регенеративного цикла:

;

;

;

Эксергетический баланс регенеративного цикла

Параметры окружающей среды:

T₀ = 273,15 К, h₀ = 84 s₀ = 0,2963 .

Котельный агрегат

В котлоагрегат входит поток воды, имеющий температуру Т_4Д при давлении p₁; эксергия воды:

.

В котлоагрегат вводится и теплота от горячего источника (горящее топливо); эксергия этой теплоты:

.

Из котла выходит пар с температурой Т₁ и давлением р₁; его эксергия

.

 

Поскольку полезная работа в котле не производится, то потери эксергии в котле:

.

Турбина

В турбину подается пар с начальными параметрами p₁ и T₁, параметры пара на выходе из турбины p_2Д и T_2Д. Соответственно:

,

 

=

 

 

Генератор

Конденсатор

 

 

Теплообменник 2

Теплообменник 1

Насос

Эксергетический баланс

 

 

 

6 Основные характеристики циклов ПТУ.

	Идеальный цикл	Действительный цикл	Действительный цикл с изменением параметра	Регенеративный цикл
q1, кДж/кг	2964,16	2962,5	3008,42	2584,15
q2, кДж/кг	1861,14	2084,32	2148,59	1726,44
lT, кДж/кг	1115,9	892,7	870,59	841,6
lH, кДж/кг	12,38	14,56	10,76	14,56
lЦ, кДж/кг	1103,52	878,18	859,83	841,6
ηt	0,37	0,37	0,36	0,43
ηoi		0,796	0,796	0,76
ηi	0,37	0,29	0,28	0,33
D, кг/с	64,66	80,82	82,9	85,7
dЭ, кг/кВт·ч	3,325	4,16	4,26	4,41
Q1, МДж/с	191,69	239,43	249,4	221,46
qT, МДж/кВт·ч	9,858	12,31	12,83	11,39
Q2 МДж/с	120,34	168,45	178,12
B, кг/с	7,084	8,85	9,22	8,18
bЭ, кг/кВт·ч	0,364	0,455	0,474	0,421
Ni, МВт	72,15	72,15	72,15	72,15
ηЭ	0,365	0,292	0,28	0,316
ηex	-	0,243	-	0,25

Вывод

 

Применение регенеративного цикла повысило термический, внутренний абсолютный, абсолютный электрический и эксергетический КПД цикла, снизило потери теплоты в конденсаторе турбины с охлаждающей водой. Наиболее эффективным для данной ПТУ является регенеративный цикл.

 

Список использованной литературы:

 

1. Анализ цикла паротурбинной установки. Методические указания по выполнению курсовой работы, Новосёлов И.В., Кузнецова В.В. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1999.