Вход

Рассчитать термодинамический цикл установки

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 288628
Дата создания 03 октября 2014
Страниц 24
Мы сможем обработать ваш заказ 24 мая в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 250руб.
КУПИТЬ

Описание

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленной курсовой работе был произведен расчет термодинамического цикла установки, работающей по циклу Ренкина на перегретом паре и определены параметры состояния рабочего тела (перегретого пара) в узловых точках.
В результате проведенных расчетов были определены термический и внутренний КПД установки, составляющие соответственно 44,15 и 35,32%.
Термический КПД установки А, работающей на перегретом паре, в 1,133 раза выше, чем термический КПД установки Б, работающей на насыщенном паре при тех же значениях рабочего давления и температуры. Таким образом, можно утверждать, что установка Б более термодинамически эффективна, чем установка А.
Также, в соответствии с заданием, в работе был определен термический КПД цикла Карно при указанных значениях температуры, равный 62,85% ...

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3
1.1 Цикл Карно 3
1.2 Цикл Ренкина 3
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 3
2.1 Условия для расчетной работы 3
2.2 Расчет цикла с промежуточным перегревом 3
2.3 Расчет КПД цикла 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 3
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 3

Введение

ВВЕДЕНИЕ
Важная роль в разработке новых устройств и технологических процессов принадлежит теплотехнике, в теоретическую базу которой входит техническая термодинамика. Наиболее существенную роль в термодинамике играют тепловые процессы, поэтому изучению таких процессов придается большое значение. Глубокое знание термодинамических процессов позволяет создавать и эксплуатировать теплотехническое оборудование строительной индустрии на более высоком качественном уровне.
Все реальные процессы изменения состояния газа, происходящие в различных тепловых установках, являются неравновесными. Однако в технической термодинамике для упрощения расчетов их заменяют соответствующими равновесными процессами.
К основным процессам, имеющим важное значение как для теоретических исследований, так и для практ ических работ, относятся изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный. Кроме того, существует обобщающий процесс (политропный), по отношению к которому перечисленные процессы являются частными случаями.
Цель данного курсового проекта – расчет термодинамического цикла.
В рамках поставленной цели требуется рассчитать:
1) параметры в характерных точках цикла;
2) термический КПД цикла и сопоставить значение этого КПД с его аналогом для цикла без вторичного перегрева;
3) термический КПД цикла Карно, проведенном в том же температурном интервале, что и цикл с промежуточным перегревом;
4) внутренний абсолютный КПД цикла (потерями от необратимости процессов в насосе пренебречь).

Фрагмент работы для ознакомления

При расширении по адиабате от состояния вблизи правой пограничной кривой степень сухости пара уменьшается; при адиабатном сжатии в состоянии вблизи левой пограничной кривой влажность пара возрастает. Отвод теплоты в конденсаторе должен осуществляться до тех пор, пока влажный пар не достигнет состояния, которое определяется следующим условием: при сжатии по адиабате от состояния 3 с давлением р2 до давления рг конечное состояние рабочего тела не должно оказаться за пределами области насыщения.Рис.2. Установка для цикла КарноТермический КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого во влажном паре, как и цикла Карно с любым другим рабочим телом, определяется уравнением (1.1): MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT (1.1)Реальный цикл, осуществляемый во влажном пареи составленный из двух изобар-изотерм и двух адиабат, условно изображен в Т, s -диаграмме на рис. 3 с учетом необратимых потерь на трение при расширении пара в турбине и при его сжатии в компрессоре. Здесь s2-sl — увеличение энтропии пара в процессе адиабатного расширения, обусловленное трением, a s4-s3 — увеличение энтропии пара при его сжатии в компрессоре.Из сказанного выше следует, что осуществление цикла Карно во влажном паре вполне возможно. Поскольку критическая температура воды сравнительно невысока (374,15 °С), невелик и интервал температур между нижней (порядка 25 °С) и верхней (не выше 340—350 °С) температурами цикла.Рис.3. Реальный цикл КарноПри большем приближении к критической точке резко сужается длина изобарно-изотермического участка 4-1 и, следовательно, относительно большую роль начинают играть снижающие термический КПД цикла неизоэнтропные участки 1-2 и 3-4; степень заполнения цикла уменьшается. Однако даже в этом сравнительно узком интервале предельных температур величина г) для обратимого цикла Карно, осуществляемого во влажном паре, оказывается весьма значительной:С учетом условий работы теплосилового оборудования практическое осуществление этого цикла нецелесообразно, так как при работе на влажном паре, который представляет собой поток сухого насыщенного пара со взвешенными в нем капельками воды, что обусловливает тяжелые условия работы проточных частей турбин и компрессоров, течение становится газодинамически несовершенным и внутренний относительный КПД этих машин ηог. снижается. Вследствие этого внутренний абсолютный КПД цикла ηi = ηTnoi оказывается сравнительно малым.Важно и то, что компрессор для сжатия влажного пара с малыми давлениями и большими удельными объемами представляет собой весьма громоздкое, неудобное в эксплуатации устройство, на привод которого затрачивается чрезмерно большая энергия. По этим причинам цикл Карно, осуществляемый во влажном паре, не нашел практического применения.1.2 Цикл РенкинаПеречисленные выше недостатки, присущие паросиловой установке, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, могут быть частично устранены, если отвод теплоты от влажного пара в конденсаторе производить до тех пор, пока весь пар полностью не сконденсируется.В этом случае сжатию от давления р2 до давления р1 подлежит не влажный пар малой плотности, а вода. По сравнению с удельным объемом влажного пара в точке 3 (см. Т, s-диаграмму на рис. 2) удельный объем воды весьма мал, а ее сжимаемость пренебрежимо мала по сравнению со сжимаемостью влажного пара. Для перемещения воды из конденсатора в котел с одновременным повышением ее давления применяются не компрессоры, а насосы, компактные и простые по устройству, потребляющие весьма мало энергии для своего привода.Такой цикл был предложен в 50-х годах XIX века почти одновременно шотландским инженером и физиком У. Ренкином и Р. Клаузиусом. Обычно этот цикл называют циклом Ренкина. Схема теплосиловой установки с циклом Ренкина аналогична схеме установки, представленной на рис. 1, с той лишь разницей, что в схеме, работающей по циклу Ренкина, 5 — не компрессор влажного пара, а водяной насос.Рис.4. Термодинамический цикл РегкинаЦикл Ренкина в Т, s-диаграмме изображен на рис. 4. Влажный пар в конденсаторе полностью конденсируется по изобаре р2 = const (точка 3 на рис. 4). Затем вода сжимается насосом от давления р2 до давления рх; этот адиабатный процесс показан в Т, s-диаграмме вертикальным отрезком 3-5.Длина отрезка 3-5 в Т, s-диаграмме весьма мала; как уже отмечалось в гл. 6, в области жидкости изобары в Т, 5-диаграмме проходят очень близко друг от друга. Благодаря этому при изоэнтропном сжатии воды, находящейся при температуре 25 °С и давлении насыщения 3,1 кПа, до давления 29 400 кПа температура воды возрастает менее чем на 1 °С, и можно с хорошей степенью приближения считать, что в области жидкости изобары воды практически совпадают с левой пограничной кривой; поэтому зачастую при изображении цикла Ренкина в Т, s-диаграмме изобары в области жидкости сливаются с левой пограничной кривой.Из насоса вода под давлением рх поступает в котел, где к ней в изобарном процессе рх - const подводится теплота. Вначале вода в котле нагревается до кипения (участок 5-4 изобары р1 = const на рис. 4), а затем, по достижении температуры кипения, происходит процесс парообразования (участок 4-1 изобары p1 = const на рис. 4). Сухой насыщенный пар, получаемый в котле, поступает в турбину; процесс расширения в турбине изображается адиабатой 1-2. Отработанный влажный пар поступает в конденсатор, и цикл замыкается.Итак, цикл Ренкина на перегретом паре применяется для увеличения термического КПД цикла ПТУ. Для этого перед турбиной ставят перегреватель 2, который увеличивает температуру и давление пара. При этом возрастает средняя температура подвода теплоты в цикле. Возможность повышения термического КПД цикла Ренкина за счет увеличения начального давления пара ограничивается требованием не превысить предельного значения влажности пара в конце расширения в турбине по условию безопасности ее работы. Этого можно избежать, изменив конфигурацию цикла введением вторичного перегрева пара при некотором промежуточном давлении. Схема ПТУ со вторичным перегревом пара показана на рис. 5, а соответствующий обратимый цикл в диаграмме T,s – на рис. 6. В этой установке пар состояния 1 вначале расширяется обратимо адиабатно в части высокого давления турбины (ЧВД) до некоторого промежуточного давления ра (тч.а) после чего возвращается в паровой котел (КА), где при постоянном давлении pa = pb вторично перегревается до температуры Тb, равной или несколько меньшей, чем начальная температура Т1. После этого пар состояния b обратимо адиабатно расширяется в части низкого давления (ЧНД) турбины до давления р2 в конденсаторе (К), затем полностью конденсируется (состояние 2´) и образовавшаяся вода, сжатая обратимо адиабатно в насосе (Н) до начального давления р1, подается в котлоагрегат. Здесь при изобарном подводе теплоты (в данном случае при давлении, большем, чем критическое давление рк) приготавливается пар начальных параметров р1 и Т1 и далее цикл повторяется.Рис.5. Тепловая схема паротурбинной установки На диаграмме T,s можно видеть, что влажность пара в последних ступенях турбины (тч.2) намного меньше, чем была бы при отсутствии вторичного перегрева пара (тч. с), и процесс перемещается в более безопасную область состояний пара. Это также способствует улучшению внутреннего относительного КПД турбины. Рис.6. TS-диаграмма цикла ПТУ с вторичным перегревом параВлажность пара в конце расширения в турбине зависит теперь от его состояния после вторичного перегрева (тч.b), а не от начальных параметров р1 и Т1, что позволяет выбирать их оптимальные значения, не оглядываясь на конечную влажность пара. В частности, это позволяет использовать высокие начальные давления пара, включая сверхкритические.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ2.1 Условия для расчетной работыВ паротурбинной установке к соплам турбины пар поступает с начальными параметрами р1 (МПа) и t1 (°С). После расширения в части высокого давления (ЧВД) до рпр (МПа) он направляется в промежуточный пароперегреватель, где его температура повышается до первоначального значения tпр = t1. Затем пар расширяется в части низкого давления (ЧНД) до давления в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Внутренний относительный к.п.д. в обеих частях турбины одинаков: = = 0,8.Изобразить тепловую схему установки.Рассчитать термодинамический цикл установки, определив:1)параметры в характерных точках цикла;2)термический к.п.д. цикла и сопоставить значение этого к.п.д. с его аналогом для цикла без вторичного перегрева;3)термический к.п.д. цикла Карно, проведенном в том же температурном интервале, что и цикл с промежуточным перегревом;4)внутренний абсолютный к.п.д. цикла (потерями от необратимости процессов в насосе пренебречь).Изобразить цикл вместе с соответствующими пограничными линиями в масштабе в T-s-координатах (полностью) и в h-s-координатах (частично).Данные для расчета приведены в табл. 1.Таблица 1. Исходные данные к работеИсходные данныеПредпоследняя цифра шифра5Р1, МПа9t1, 0C540Исходные данныеПоследняя цифра шифра9рпр, МПа42.2 Расчет цикла с промежуточным перегревом Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуемся PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет. Рис.7.

Список литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергоиздат, 1983. - 416 с.
2. Коновалов В.И. Техническая термодинамика: учеб. / В.И.Коновалов; Федеральное агенство по образованию, ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина». – 2-е изд. – Иваново, 2005. – 620 с.
3. Коновалов В.И. Техническая термодинамика: учеб. / Иван. гос. энерг. ун-т.- Иваново, 1995. - 464 с.
4. Чухин И.М., Техническая термодинамика. Часть 1., Учебн. пособие, ИГЭУ, 2006, 224 с. (есть на сайте каф. ТОТ)
5. Чухин И.М., Техническая термодинамика. Часть 2., Учебн. пособие, ИГЭУ, 2008, 228 с. (есть на сайте каф. ТОТ)

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2022