Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Расчёт цикла паротурбинной установки

ФГОУ ВПО

Костромская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Кафедра: "Безопасность жизнедеятельности и теплоэнергетики"


Расчетно-графическая работа

"Расчёт цикла паротурбинной установки"


Выполнил: студент 2 курса 5

группы факультета электрификации и

автоматизации сельского хозяйства

Принял: Шабалина Л. Н.


Кострома 2004

Введение


В современной теплоэнергетике широко используются паросиловые установки. Наибольшее распространение получили стационарные паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электрических станций (ТЭС), на долю которых приходится более 80% вырабатываемой в стране электроэнергии.

Эти установки работают по циклу, предложенному шотландским инженером и физиком Ренкиным. В качестве рабочего тела в цикле используют водяной пар, который в различных элементах схемы ПТУ изменяет своё состояние вплоть до полной конденсации. В области близкой к сжижению свойства паров сильно отличаются от идеального газа, что исключает возможность применения уравнений и законов идеальных газов для паров. В этом случае процессы и циклы рассчитывают при помощи таблиц и диаграмм водяного пара.

Целью данной работы является более глубокое самостоятельное изучение студентами раздела "Цикла паровых установок".

Студенты должны овладеть навыком работы с hs – диаграммой и таблицей свойств водяного пара, научится определять по ним параметры пара различного состояния, уметь исследовать и анализировать циклы с помощью диаграмм.


Задание


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

- параметры воды и пара в характерных точках цикла,

- количества тепла, подведенного в цикле,

- количество отведенного тепла в цикле

- работу, произведенную паром в турбине

- работу, затраченную на привод питательного насоса,

- работу, совершенную в цикле

- термический КПД цикла,

- теоретические удельные расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.

Расчет выполнить при заданных параметрах острого пара в перед турбиной и одинаковом значении давления пара в конденсаторе Р2 для четырех случаев:

1) ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давление Р1;

2) ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами Р1, t1

3) ПТУ работает на перегретом паре начальным давлением Р1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Рn.

4) ПТУ работает на перегретом паре с давлением P1 и t1, но при этом используется регенерация с одним отбором пара при давлении отбора Pотб.


Таблица 1 Исходные данные

Начальные параметры

пара

Параметры пара после

вторичного перегрева

Давление отбора

Pотб, МПа

Конечное давление пара

Р2, кПа

Давление

Р1, МПа

Температура

t1, єC

Давление

Pn, МПа

Температура

tn, єC



13 490 3.3 510 0.38 4.5

I. ПТУ работает на сухом насыщенном паре


Структурная схема ПТУ:


Расчёт цикла паротурбинной установки


где

ПГ - парогенераторПТ - паровая турбинаЭГ - электрогенераторК - конденсаторПН - питательный насос

Расчёт цикла паротурбинной установкиРасчёт цикла паротурбинной установкиРасчёт цикла паротурбинной установки


Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

а) в Pv-диаграмме, б) в Ts-диаграмме, в) в hs-диаграмме;

1-2 — адиабатное расширение пара в турбине;

2-3 — изобарно-изотермическая конденсация влажного пара в конденсаторе (Р2 - const, t2 = const);

3 – 3’— адиабатное сжатие воды в насосе, т.к. вода практически не сжимается, этот процесс можно считать и изохорным (данный процесс показан только на Pv - диаграмме);

3(3’) -4 — изобарный процесс подогрева воды в экономайзере парогенератора (P1 = const);

4-1 — изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе (P1= const, t1 = const).


Таблица 2 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на сухом насыщенном паре

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

Расчёт цикла паротурбинной установки

S,

кДж/кг*К


Х

1 13 330.86 2662 0.012 5.39 1
2 0.0045 31 1645.7 19.43 5.39 0.624
3 0.0045 31 130 0.001 0.45 0
4 13 330.86 1532 0.0015 3.56 0

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельный отвод теплоты в конденсаторе:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения определяется величиной располагаемого теплового перепада Hp:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг

Если пренебречь работой, затраченной на сжатие в насосе, будем считать, что полученная в цикле работа равна работе, совершаемой паром в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Термический КПД цикла Ренкина :


Расчёт цикла паротурбинной установки


Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:


Расчёт цикла паротурбинной установки кг/( кВт*ч)


Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/( кВт*ч)


II. ПТУ работает на перегретом паре


Структурная схема ПТУ

Расчёт цикла паротурбинной установки


Где

ПГ - парогенератор

ПП - пароперегреватель

ПТ - паровая турбина

ЭГ - электрогенератор

К - конденсатор

ПН - питательный насос


Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Расчёт цикла паротурбинной установки


Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре


Таблица 3

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

Расчёт цикла паротурбинной установки

S,

кДж/кг*К


Х

1 13 490 3309 0.024 6.4 1
2 0.0045 31 1940.8 23.2 6.4 0.746
3 0.0045 31 130 0.001 0.45 0
4 13 330.86 1532 0.0015 3.56 0
5 13 330.86 2662 0.012 5.39 1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельный отвод теплоты в конденсаторе:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Работf, совершаемая паром в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Термический КПД цикла Ренкина:


Расчёт цикла паротурбинной установки


Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:


Расчёт цикла паротурбинной установки кг/( кВт*ч)


Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/( кВт*ч)


III. ПТУ работает на перегретом паре с вторичным перегревом


В этом цикле используется многоступенчатую турбину, состоящую из цилиндра высокого давления и нескольких низкого давления. Пар из парового котла направляется сначала в цилиндр высокого давления, где расширяясь, совершает работу. После этого пар возвращается в паровой котел (промежуточный пароперегреватель), где осушается и нагревается до более высокой температуры (но уже при более низком и постоянном далении) и поступает в цилиндр низкого давления, где, продолжая расширяться, снова совершает работу.


Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Расчёт цикла паротурбинной установки


Таблица 4 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре насыщенном паре с вторичным перегревом

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

Расчёт цикла паротурбинной установки

S,

кДж/кг*К


Х

1 13 490 3309 0.024 6.4 1
а 3.3 283.14 2939.6 0.07 6.4 1
b 3.3 510 3476.3 0.0107 7.2 1
2 0.0045 31 2188.1 26.4 7.2 0.85
3 0.0045 31 130 0.001 0.45 0
4 13 330.86 1532 0.0015 3.56 0
5 13 330.86 2662 0.012 5.39 1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельный отвод теплоты в конденсаторе:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Работа, совершаемая паром в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Термический КПД цикла Ренкина :


Расчёт цикла паротурбинной установки


Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:


Расчёт цикла паротурбинной установки кг/( кВт*ч)


Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/( кВт*ч)


IV. ПТУ работает на перегретом паре, при этом используется регенерация с одним отбором пара


В данном цикле используется отработавший пар для подогрева воды, полученной после конденсации основного парового потока. При этом конденсат греющего пара смешивается с основным потоком питательной воды


Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Расчёт цикла паротурбинной установки


Таблица 4 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре насыщенном паре с вторичным перегревом

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

Расчёт цикла паротурбинной установки

S,

кДж/кг*К


Х

1 13 490 3309 0.024 6.4 1
а 0.38 141.77 2525 0.437 6.4 0.9
b 0.38 141.77 596.8 0.0011 1.76 0
2 0.0045 31 1940.8 23.2 6.4 0.746
3 0.0045 31 130 0.001 0.45 0
4 13 330.86 1532 0.0015 3.56 0
5 13 330.86 2662 0.012 5.39 1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Доля отобранного пара:


Расчёт цикла паротурбинной установкикг/кг


где ha – энтальпия пара, отбираемого из турбины;

hb – энтальпия конденсата при давлении отбора.

Полезная работа в регенеративном цикле:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Количество подведенной теплоты в данном цикле:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Удельный отвод теплоты в конденсаторе:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Работе, совершаемая паром в турбине:


Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/кг


Термический КПД цикла Ренкина :


Расчёт цикла паротурбинной установки


Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:


Расчёт цикла паротурбинной установки кг/( кВт*ч)


Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:

Расчёт цикла паротурбинной установки кДж/( кВт*ч)


Таблица 5 Результаты расчетов

Параметры цикла Цикл паротурбинной установки

на сухом насыщенном паре

На перегретом

паре

с вторичным

перегревом пара

с регенеративным отбором
Количество подведенной теплоты q1, кДж/кг 2532 3179 3715.7 2712.2
Количество отведенной теплоты q2, кДж/кг 1515.7 1810.8 2058.8 1810.8
Полученная работа в цикле lц , кДж/кг 1016.3 1368.2 1368.8 1257.2
Теоретический удельный расход пара d0, кг/кВт*ч 3.54 2.63 2.17 2.86
Теоретический удельный расход тепла q0, кДж/ кВт*ч 8969 8361 8063.1 7757
Термический КПД цикла, ηT 0.4 0.43 0.45 0.46

Вывод


Рассчитав паротурбинную установку, работающую по циклу Ренкина, видно, что термический кпд таких установок очень низок (около 40%). Но так как термический вид энергии очень распространен, необходимо искать методы повышения кпд ПТУ. В данной работе мы увидели три способа повышения термического кпд. Комбинируя эти методы можно повысить кпд на 10-20%, что делает данный способ получения энергии более перспективным.

Похожие работы:

  1. • Расчет 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