Основные характеристики теплофикационной турбины с одним регулируемым отбором пара для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Определим максимальный расход пара в конденсатор при заданной мощности турбины

Определим потерю энергии холостого хода турбогенератора по уравнению:

По диаграмме .
Определяем расход условного топлива при номинальном режиме теплофикационной турбины для :

 

...

Оглавление
РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ЦИКЛА. 2
РАСЧЕТ ЦИКЛА ВОДЯНОГО ПАРА. 12
РАСЧЕТ СОПЛА 17
РАСЧЕТ ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 24
Список литературы 34

 

ВАРИАНТ 26

РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ЦИКЛА.

Прямой обратимый газовый цикл отнесен к 1 кг воздуха. Удельные массовые теплоемкости воздуха при расчетах принимаются постоянными и равными: cp1,025 кДж/(кг·К) и сv0.732 кДж/(кг·К). Показатель адиабаты равен k 1,4.
Требуется:
1. Рассчитать величины давления, удельного объема и температуры (p, v, T) во всех основных точках цикла. Результаты подсчетов сводятся в табл. 1. В таблице представляются также значения lg10p и lg100v, необходимые в дальнейшем для построения графиков.
2. Для каждого процесса, входящего в состав цикла, определить n, c, Δi, ΔS, Δu, l, q, а также a и b (доли теплоты процесса, идущие на изменение внутренней энергии и на совершение работы). Результаты подсчетов свести в табл. 2.
3. Построить цикл в pv-, TS-, lgp-, lgv- координатах. Нан осятся основные точки цикла, кривые процессов строятся по трем промежуточным точкам, а одна из политроп в pv-диаграмме – по логарифмическим координатам.
4. Для одного из политропных процессов, входящих в состав цикла, графически (с помощью pv- и TS- диаграмм) определить Δu, Δi, q и l. Результаты подсчетов Δu, Δi, q и l свести в табл. 3. подсчитать также процент расхождения по сравнению с аналитическими подсчетами указанных величин.

4;Пример: Вариант 16Процессы: 1-2 (T) -изотермический; 2-3 (ад)-адиабата расширения; 3-4 (p)-изобарный; 4-1 (ад.сж.) -адиабата сжатия;Параметры: р1=1,8; Х1=0,85; р4=0,01;Х3=1; т.4.Решение:Схематически изобразить цикл в трех координатах (p-v, T-s, i-s).Для каждого процесса, входящего в цикл, определить p, v, T в начале и конце, максимально используя i-s диаграмму. При необходимости следует применить Таблицы параметров воды и водяного пара. Результаты расчетов свести в таблицу 1.Таблица 1Точкиp,МПаv, м3/кгT, Кt,оСi, кДж/кгS, Дж/кгКu,кДж/кгх, %11.80.0948020725105,80.8520.055448020728908130.01143194625808140.01103194618305,80.68Для каждого процесса, входящего в состав цикла, определить изменения параметров , используя для этого i-s диаграмму и таблицы параметров водяного пара. Результаты расчетов внести в таблицу 2.Таблица 2Процессы,кДж/кг,кДж/кгК, кДж/кг,кДж/кг,кДж/кг1-23802,232273410562-3-3100-23023003-4-750-2,2-710-40-7504-56800618-6180Сумма 000306306Рассчитать работу полезную работу lц, получаемую в процессе реализации этого цикла, термический КПД цикла ηt и среднее индикаторное давление рiРАСЧЕТ СОПЛА2.1. Рассчитать и построить кривые изменения скорости, давления и удельного объема водяного пара по длине расширяющейся части сопла Лаваля, выполненной в виде конуса с боковым углом 5,5˚.2.2. Расчет вести для шести поперечных сечений сопла: критического, выходного и четырех промежуточных. Определяются следующие величины: давление, энтальпия, теоретическая скорость w, действительная скорость wд, удельный объем, площадь поперечного сечения, диаметр, расстояние от горловины. Окончательные результаты расчета представить в виде таблицы.2.3. Скоростной коэффициент ψ=wд/w определяется из условия возрастания степени сухости пара на выходе из сопла на 3 % по сравнению с обратимым истечением. Удельный объем определять для состояний на условной линии необратимого истечения.Дано: РешениеРежим течения определяется сравнением перепада давлений с критическим перепадомгде Pi, Pкр - статическое давление в i-м и критическом сечениях; - полное давление на входе в сопло: k =1,29 - показатель адиабаты.1. В соответствии с номером варианта выписать из табл. 1 параметры для выполнения задания.2. Найти перепад давления в сопле если: а)- дозвуковое истечение; б) - звуковое истечение; в) - сверхзвуковое истечение.Сравнивая , определить режим истечения - сверхзвуковое истечение.3. Для расчета параметров газа в промежуточных сечениях сопла задаться текущими значениями в диапазоне . Выберем следующие значения : 0,3; 0,2; 0,1; 0,05.4. Определение параметров газа по длине сопла: а) давление б) температура в) Энтальпия г) удельный объем находится с помощью уравнения состояния идеального газа (уравнение Клапейрона): д) плотность (величина, обратная удельному объему): 5. Скорость потока 6. Местная скорость звука .7. Число Маха - отношение скорости потока к скорости звука в нем: ; отсюда М<1 - дозвуковой поток; М = 1 - звуковой поток; М > 1 - сверхзвуковой поток.8. Геометрические размеры сопла;а) площадь поперечного сечения: ;б) диаметр: ;в) длина (отсчитывается от критического сечения):Сверхзвуковая часть. 9. Построить в масштабе сопло и под ним (см. рис. 3) кривые изменения давления температуры, плотности, скорости потока, местной скорости звука.Таблица 2№ сеченияКр1234Выхβ=0,5480,990,950,90,8Pi, МПа0,8220,450,30,150,0750,004Тi, К544475434371318164υi, м3/кг0,3150,4880,6681,1431,95918,942ρi , кг/м33,1752,0491,4970,8750,510,053wi , м/с584780881101811201374ai, м/с567532509470435313Мi1,031,471,732,162,574,39fi, мм232363754454967671050482393di , мм64697693116324li, мм026621512701350Рис. 3. Сопло в масштабе.РАСЧЕТ ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИI. ЗАДАНИЕ для расчета1. Номинальная мощность турбины, =38000, кВт.2. Расход пара на турбину при номинальном режиме, =, кг/ч.3. Номинальный отбор пара, =135000, кг/ч.4. Расход пара турбиной при номинальной мощности и отсутствии отбора, , кг/ч.5. Расход условного топлива котельным агрегатом ТЭЦ при номинальном режиме, В, кг/ч.6. Параметры пара, поступающего в турбину: давление P1=8,1, МПа;температура t1=380, oC.7. Давление отбираемого пара, Pо=0,17, МПа.8. Давление в конденсаторе, Р2=0,0045, МПа.9. Механический КПД турбины, =0,95, %.10. Электрический КПД генератора, =0,98, %.11. Внутренний относительный КПД турбины, =0,82, %.При выполнении работы:1. Вычертить процессы изменения состояния воды и водяного пара в Тs- и is-диаграммах. 2. Нарисовать схему паросиловой установки с комбинированным способом выработки электроэнергии и теплоты.3. Определить экономические характеристики турбины: внутренние относительные КПД части высокого давления (ЧВД)и части низкого давления (ЧНД). 3. Построить диаграмму режимов для заданной турбины и, пользуясь ею, заполнить табл.1.4.Определить экономические характеристики паросиловых установок при комбинированном и раздельном энергоснабжении.5. Нарисовать схемы установок с раздельной выработкой теплоты и электроэнергии.6. Изобразить схему регулирования конденсационной турбины с одним регулируемым отбором пара.Решение:На рис. 1 представлена принципиальная схема паротурбинной установки с одним регулируемым отбором пара для подогрева сетевой воды. В этой установке определенное количество пара после срабатывания в части высокого давления (ЧВД) 1 турбины направляется в подогреватель сетевой воды (бойлер) 2, через который циркулирует вода из системы отопления при помощи насоса 3. Остальная часть пара через регулирующий орган 4 поступает в часть низкого давления (ЧНД) 5 турбины, где производится дополнительная механическая работа вращения ротора, преобразуемая турбогенератором 6 в электрическую энергию. Отработанный в ЧНД турбины пар направляется в конденсатор 7, где происходит его конденсация за счет охлаждения циркуляционной водой, протекающей в трубках 8. Затем конденсат из конденсатора 7 и подогревателя 2 направляется в деаэраторный бак 9, где происходит освобождение конденсата от растворенных в нем агрессивных газов (кислорода и углекислоты) с целью уменьшения коррозии оборудования. После деаэрации воды питательным насосом 10 подается в парогенератор 11, где за счет теплоты сгорания топлива происходит процесс парообразования и последующий перегрев пара в пароперегревателе 12. Перегретый пар через регулирующий орган 13 поступает в ЧВД паровой турбины. Система регулирующих органов 13 (регулирующий клапан ЧВД) и 4 (поворотная диафрагма ЧНД) позволяет с помощью автоматических устройств регулировать подачу пара в ЧВД, ЧНД и теплофикационный отбор в зависимости от режима работы. Например, в летний период года отпадает необходимость в теплофикационном отборе, в этом случае поворотная диафрагма 4 перед ЧНД полностью открыта и весь пар поступает в ЧНД и конденсатор турбины. Турбина работает по электрическому графику в конденсационном режиме. В зимний период года включен регулятор давления 14 отборного пара, который автоматически воздействует на сервомоторы 15, 16 соответствующих регулирующих органов 4 и 13, изменяя расход пара на турбину, в отбор и конденсатор в количествах, предусмотренных тепловым графиком работы.Изменение состояния пара в цикле Ренкина, используемом в современных паротурбинных установках, иллюстрируется в h,s – диаграмме, представленной на рис. 2. Питательный насос 10 (рис. 1) повышает давление воды до величины p1 и подает ее в парогенератор 11. Изоэнтропный процесс в питательном насосе изображен условно в h, s – диаграмме линий 3-4. Действительный адиабатный процесс повышения давления воды в насосе от давления в деаэраторе 9 до давления p1 перед парогенератором представлен линией 3-4д. Далее вода поступает в парогенератор, где вначале происходит предварительный ее подогрев до температуры кипения при постоянном давлении по линии 4-5. Изобарно-изотермический процесс парообразования кипящей воды в парогенераторе обозначен линией 5-6. Затем пар поступает в пароперегреватель 12, где температура повышается до Т1 по изобаре 6-1. Пренебрегая потерями температуры и давления в паропроводе от пароперегревателя до турбины, считаем, что точка 1 показывает исходное состояние острого пара перед турбиной. Таким образом, подвод теплоты к рабочему телу осуществляется в парогенераторе и пароперегревателе по изобаре 4-5-6-1. Количество теплоты, подведенной к 1 кг рабочего тела, определяется разностью энтальпий рабочего тела в начале и в конце процесса:q1 = h1 – h4д, кДж/кг. (1.