Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Лабораторная работа: Расчет цикла паротурбинной установки

Для паротурбинной установки, работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчетом определить:

параметры воды и пара в характерных точках;

количество тепла, подведенного в цикле;

работу, произведенную паром в турбине;

работу, затраченную на привод питательного насоса;

работу, совершенную в цикле;

термический КПД цикла;

теоретические расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.


У работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1=15 МПа, P2=5 КПа

Расчет цикла паротурбинной установки


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.


Расчет цикла паротурбинной установки


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.

Точки P1, KПa t, 0С h, кДж/кг V, м3/кг S, кДж/кг*К X
1 342,12 2611,6 0,01035 5,3122 1 342,12
2 32,9 1619,428 17,685 5,3122 0,611 32,9
3 32,9 137,77 0,0010052 0,4762 0 32,9
4 36,48 152,843 0,0010052 0,4762 ----------- 36,48
5 342,12 1612 0,001658 3,71 0 342,12

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 t1=550 0С при давлении P1=15 МПа


Расчет цикла паротурбинной установки


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.


Расчет цикла паротурбинной установки


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.

Точки P1,Kna t1 h V S X
1 15000 550 3455 0,019 6,53 ---------
2 5 32,9 1992,538 22,139 6,53 0,764
3 5 32,9 137,77 0,0010052 0,4762 0
4 15000 36,48 152,843 0,0010052 0,4762 ======
5 15000 342,12 1612 0,001658 3,71 0
6 15000 342,12 2611,6 0,01035 5,3122 1

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 t1=550 0C P1=15 МПа, но при этом применяется вторичный перегрев до параметров tn=540 0C, Pn=5 МПа


Расчет цикла паротурбинной установки


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.


Расчет цикла паротурбинной установки


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.

Точки P1,KПa t, 0С h, кДж/кг V, м3/кг S, кДж/кгК X
1 15000 550 3455 0,019 6,53 ====
a 2600 235 2872 0,082 6,53 ====
b 2600 540 3546.2 0,11 7,3 =====
2 5 32,9 2228,452 24,955 7,3 0,862
3 5 32,9 137,77 0,0010052 0,4762 0
4 15000 36,48 152,843 0,0010052 0,4762 ======
5 15000 342,12 1612 0,001658 3,71 0
6 15000 342,12 2611,6 0,01035 5,3122 1

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


q1

кДж/кг

q2

кДж/кг

lt

кДж/кг

lH

кДж/кг

кДж/кг

η

d0

кг/кВтч

q0

кг/кВтч

1 2458.75 1481.66 992.17 15.07 977.099 0.397 3.628 8921.36
2 3302.16 1854.77 1462.46 15.07 1447.38 0.438 2.462 8128.6
3 3893.36 2090.68 1817.75 15.07 1802.67 0.463 1.98 7710.68

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


Ривкин С.Л., Александров А.А Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1984

Драганов Б.Х. и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве.- М.: Агропромиздат, 1990.

12


Похожие работы:

  1. • Расчёт цикла паротурбинной установки
  2. • Расчет цикла паротурбинных установок
  3. •  ... термодинамические циклы - циклы паротурбинных установок
  4. • Расчет комбинированной газо-паротурбинной ...
  5. • Автоматизация судовых паротурбинных установок
  6. • Парогазовые установки
  7. •  ... схемы паротурбинной установки типа Т-100-130
  8. • Парогазовые теплофикационные установки
  9. • Корабельные атомные энергетические установки
  10. • Расчет тепловой схемы ПТУ К-500-65 (3000 (Часть пояснительной ...
  11. • Модернизация Алматинской ТЭЦ-2 путём изменения водно ...
  12. • Геотермальная энергетика
  13. • Управление природными взаимодействиями
  14. • Современная судовая газотурбинная установка
  15. • Современная судовая газотурбинная установка
  16. • Паровые турбины и судовые дизеля
  17. • Автоматизированные теплофикационные системы ...
  18. • Установка ПГУ-325
  19. • С водородной энергетикой по пути
Рефетека ру refoteka@gmail.com