Контрольная работа: Анализ цикла Ренкина

Исходные данные

параметры после кола		параметры перед турбиной		в конденсаторе	температура питательной воды
9,5	540	9	530	30	240

— относительный внутренний КПД турбины.

— относительный внутренний КПД насоса.

— механический КПД.

— КПД парового котла.

— КПД электрического генератора.

— низшая теплота сгорания топлива.

Для питательной воды нагрев в каждом из регенеративных подогревателей

Параметры в характерных точках

			2			3
	9,5	9	0,0030	0,0030	0,0030	9,5	9,5
	540	530	24,08	24,08	24,08	24,249	24,512
	813,15	803,15	297,23	297,23	297,23	297,399	297,662
	3482,1	3462,451	2003,605	100,99	2222,43	110,479	111,533
	6,7563	6,7555	6,7555	0,3543	7,4917	0,3543	0,3580
	—	—	0,7785	0	0,8680	—	—

Точка :

Точка :

Определим число подогревателей в данном цикле:

При принимаем число подогревателей 7.

Схема установки.

На 1-6 подогревателях нагрев происходит на 300С, а в 7 на 35,488.

Параметры точек цикла

	9,5	60	333,15	259,107	0,8262
	9,5	90	363,15	384,272	1,1859
	9,5	120	393,15	510,346	1,5195
	9,5	150	423,15	637,869	1,8320
	9,5	180	453,15	767,550	2,1281
	9,5	210	483,15	900,443	2,4120
	9,5	240	513,15	1038,232	2,6886
11	0,02504	65	338,15	272,079	0,8935
12	0,08461	95	368,15	398,019	1,2502
13	0,23222	125	398,15	525,062	1,5815
14	0,54342	155	428,15	653,877	1,8926
15	1,12327	185	458,15	785,324	2,1878
16	2,10555	215	488,15	920,609	2,4714
17	3,65091	245	518,15	1061,491	2,7477
18	0,02504	65	338,15	2254,298	6,7555	0,8451
				2435,521	7,2914	0,9224
19	0,08461	95	368,15	2424,812	6,7555	0,8930
				2580,461	7,1783	0,9616
20	0,23222	125	398,15	2585,092	6,7555	0,9415
				2716,696	7,0860	1
21	0,54342	155	428,15	2735,931	6,7555	0,9924
		242,963	516,113	2944,909	7,2036
22	1,12327	185	458,15	2882,072	6,7555
		263,683	536,833	2969,131	6,9238
23	2,10555	215	488,15	3029,707	6,7555
		331,902	605,052	3094,621	6,8654
24	3,65091	245	518,15	3177,510	6,7555
		399,916	673,066	3220,252	6,8199

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Энергетический баланс:

Находим теплоту, подведённую в паровой котёл к рабочему телу:

Учитывая КПД парового котла, определяем теплоту, первоначально внесённую в установку за счёт сгорания топлива:

Здесь — испарительная способность топлива, ; — расход топлива, .

Определяем значение , которым будет удобно пользоваться при дальнейших вычислениях:

Потеря теплоты при горении топлива:

Потеря теплоты трубопроводами на пути от парового котла до турбины:

Механические потери работы на трение в подшипниках турбины:

Работа на муфте электрогенератора:

Электрические потери в электрогенераторе:

Работа на клеммах электрогенератора:

Подсчитаем КПД установки (брутто) на клеммах электрогенератора:

Энергетический метод:

Параметры окружающей среды:

Прирост энергии в паровом котле:

Уменьшение энергии в трубопроводе:

Уменьшение энергии в конденсаторе:

Увеличение энергии в подогревателях по воде:

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

Уменьшение энергии в подогревателях по пару:

подогреватель.

подогреватель.

Подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

Теперь сводим энергетический баланс для тех узлов установки, в которых происходит изменения состояния рабочего тела.

Увеличение энергии,		Уменьшение энергии,
в насосе	6,27996	в трубопроводе	19,41688
в парогенераторе	1263,6279	в проточной части турбины	1187,3421
в подогревателях по воде	209,0656	в конденсаторе	33,50615
		в подогревателях по пару	238,8638
Итого:	1478,9735		1479,1289

Невязка баланса составляет 0,1554%

Вычисляем энергетические КПД узлов.

Энергетический КПД парового котла:

Энергетический КПД трубопровода:

Энергетический КПД турбины:

Энергетический КПД конденсатора:

Энергия, отданная конденсирующимся влажным паром в конденсаторе, равна:

Это составляет от теплоты в конденсаторе.

Энергетический КПД питательного насоса:

Энергетический КПД процессов отвода в окружающую среду теплоты трения и теплоты, выделившейся в генераторе, равны: .

Энергетический КПД конденсатора не учитывается

Определим энергетические потери и коэффициенты энергетических потерь

Потери энергии в паровом котле:

Потери энергии в трубопроводе:

Потери энергии в турбине:

Потери энергии в конденсаторе:

Потери энергии в питательном насосе:

Потери энергии на трение в подшипниках турбины:

Потери в электрогенераторе:

Потери в подогревателях:

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

подогреватель.

Коэффициент энергетических потерь для всёй установки равен сумме таких же коэффициентов для отдельных узлов:

температура энергия конденсатор давление

Как видно, оказался практически равным КПД (брутто) для всёй установки.

Существенных результатов можно достигнуть путем уменьшения разности температур продуктов сгорания топлива в паровом котле и рабочего тела. Уменьшение этой разности температур можно добиться 2 путями: или уменьшением температуры продуктов сгорания в топке котла, или увеличением средней температуры рабочего тела в процессе подвода теплоты. При уменьшении температуры сгорания в котле потеря энергии снижается, но на такое же значение снизится и энергия потока теплоты. Значительные потери энергии в турбине (уменьшение может быть достигнуто за счет улучшения проточной части и механических элементов) и в конденсаторе.

Потери в паропроводе и насосе малы. Уменьшение потерь энергии в конденсаторе можно добиться за счет уменьшения разности температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды путем снижения давления в конденсаторе. КПД подсчитанные разными способами не равны, но отличаются на очень маленькое значение, это может быть связано с неточность измерений, упрощенной схемой и тем, что цикл является необратимым (потери энергии неизбежны).