Рассчёт термодинамического цикла установки ( техническая термодинамика ).

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 2 ВВЕДЕНИЕ 4 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5 1.1 Первый и второй законы термодинамики 5 1.2 Цикл Карно 8 1.3 Паротурбинные установки и цикл Ренкина 12 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 16 2.1 Условия для расчетной работы 16 2.2 Расчет цикла с промежуточным перегревом 17 2.3 Проведение расчета КПД цикла 21 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 25 Содержание

Расчет в точке 1.Изначально пар находится в турбине при давлении P1= 16 МПа, после чего расширяется до Рп = 5 МПа в точке a. По таблицам для состояния насыщения воды и водяного пара и hs-диаграмме при КПД = 0,8 находим: Т1 = 560 + 273 = 823 К0,0217 м3/кг6,516кДж/(кг.К),3467,3кДж/кгОпределим удельную внутреннюю энергию:3467,3-16000. 0,0217= 3120,1 кДж/кг.Расчет в точке a.В точке а находится пар, подвергшийся расширению вследствие уменьшения давления и снижения температуры.По таблицам для состояния насыщения воды и водяного пара и hs-диаграмме при КПД = 0,8 находим: Ра = 5 МПа,Та = 365,62 + 273,16 = 638,78 К,0,054 м3/кг,6,516 кДж/(кг.К),3110,2кДж/кг.Определим удельную внутреннюю энергию:3110,2-5000. 0,054=2840,2 кДж/кг.Расчет в точке b.В точке b неизменной остается давление Ра = Рb = 5 МПа, а температура повышаютсядо значения Тв = Т1 = 560 0С. Остальные значения найдем из диаграмм.0,0747м3/кг,7,1516 кДж/(кг.К),3574,0кДж/кг,Определим удельную внутреннюю энергию:3574,0-5000. 0,0747= 3200,5 кДж/кгРасчет в точке 2.Характеризует параметры влажного пара, адиабатно охлаждающегося и поступающего в конденсатор. По известным параметрам P2 = 0,004 МПа, а также 7,1516кДж/(кг.К) находим остальные параметры:Т2 = 28,96 +273,16=302,09=0,001=34,792м3/кг;=121,40=2553,7кДж/кг;=0,4224=8,4735=кДж/(кг.К),где ‘- для кипящей воды, “-для сухого насыщенного пара Определим степень сухости пара x:, отсюдакДж/кг;=- 429,08= 2037,98кДж/кг;Расчет в точке 3.Характеризует параметры воды, изохорно перекаченной насосом из конденсатора в котел (х = 0).0,001 м3/кгТ3 = Т2 = 28,96 +273,16=302,09 КP2 = P3 = 0,004 МПа, 0,4224кДж/(кг.К),121,4 кДж/кгОпределим удельную внутреннюю энергию:121,4 - 4. 0,001121,4 кДж/кг.Расчет в точке 4.Характеризует параметры воды, адиабатическиs4=0,4224 кДж/(кг.К)и изохорном3/кг сжатой до давления Р4=Р1 =16 МПа.T4 = 29,31+273,16 = 302,47K137,4 кДж/кгОпределим удельную внутреннюю энергию:137,4 -16000. 0,001121,4 кДж/кг.Расчет в точке 5.Характеризует параметры воды, подогреваемой изобарнопри давлении Р5 = Р4 = 16 МПа в котле, при х = 0.v5 = 0,0017м3/кгs5 = 3,2866кДж/(кг.К)T5 = 347,36+ 273,16 = 520,52K1649,7кДж/кгОпределим удельную внутреннюю энергию:1649,7-16000. 0,00171622,5 кДж/кг.Расчет в точке 6.Характеризует параметры воды, испаряющейсяизобарно-изотермическипри Р6 = Р5 = 16 МПаиT6 =T5 =520,52 Kв парообразователе до состояния насыщения х = 1.v6 = 0,0205 м3/кгs6 = 5,2463кДж/(кг.К)2580,8кДж/кгОпределим удельную внутреннюю энергию:2580,8–16000. 0,0205= 2252,8 кДж/кг.На основе полученных расчетных данных составим итоговую таблицу 2, в которой укажем все параметры системы в точках цикла 1 – 6 и a, b.Таблица 2. Значения параметров в критических точках циклаТочкаP, МПаТ, Кv, м3/кгs, кДж/кг.Кh, кДж/кгu, кДж/кгx1168330,02176,5163467,33120,1-а5638,780,0546,5163110,22840,2-b58330,07477,151635743200,5-20,004302,129,087,15162154,32037,980,835830,004302,10,0010,4224121,4121,3960416302,470,0010,4224137,4121,4-516620,520,00173,28661649,71622,50616520,250,02055,24632580,82252,812.3Проведение расчета КПД циклаПодводимую в системутеплоту q1в процессах 4-5-1 определим по изменению энтальпии:q1=(h1-h4)+(hb-ha)q1= (3467,3 – 137,4) + (3574 – 3110,2) = 3793,7 кДж/кгОтвод теплоты в конденсаторе:q2=h2-h3q2= 2154,3 – 121,4 = 2032,9 кДж/кгТермодинамический КПД цикла рассчитывается по формуле:,где q1 – количество теплоты, подведённое в цикле к рабочему телу; q2 – количество теплоты, отводимое от рабочего тела (пара). = 46,41%Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада:lт=Hp=(h1-h2)+(hb-ha)lт= (3467,3–2154,3)+(3574 – 3110,2)=1776,8 кДж/кгРабота, затраченная на сжатие в насосе:lH=V`*(P1-P2).lH = 29,08 (16000- 4)=261,72 кДж/кгПолученная работа в цикле:lц=lт-lhlц=1776,8 – 261,72 = 1515,08 кДж/кгТермический КПД цикла Ренкина с учетом работы насоса:η=lц/q1η = 1515,08/3793,7=39,94 %Абсолютный внутренний КПД турбоустановки без регенеративного подогрева определяется по формуле:= 37,13%Определим КПД идеального цикла Ренкинабез вторичного перегрева.Для этого исключим точки а и bиз цикла. Найдем КПД цикла по формуле: = %Сравним термические КПД установки с вторичным перегревом пара (обозначим ее как утановку 1) и установки без вторичного перегрева пара (обозначим ее как утановку 2):ηt(1)/ηt(2) = 46,41/38,95 = 1,192.Определим характеристики цикла Карно, построенного в том же температурном интервале, что и цикл с промежуточным перегревом.Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат, поэтому имеет температуры узловых точек Т1 = Т4 = 302,1 К и Т2 = Т3 = 833,2 К. Отсюда найдем термический КПД Цикла Карно:= 63,74 %Однакозаданных условияхработы ПТУ рассчитанное значение КПД для цикла Карно недостижимо, так как в цикле Карно рабочим телом является насыщенный пар, а в рассматриваемом цикле – перегретый пар.Неэффективность применения цикла Карно в условиях высоких давлений и температур обоснована в разделе 1.2 данной работы.На основе расчетных данных построим hs- и Ts-диаграммы, приведенные на рис.11 и 12.Рис. 11. РасчетнаяTs-диаграмма цикла РенкинаРис. 12. Расчетная hs-диаграмма цикла РенкинаЗАКЛЮЧЕНИЕВ современной стационарной теплоэнергетике в основном используются паровые теплосиловые установки. Наиболее распространенным рабочим телом теплосиловых паровых циклов является вода — самое доступное и дешевое рабочее тело. Наиболее применимыми в тепловых установках процессами являются цикл Карно и цикл Ренкина.Вданной курсовой работе нами был произведен подробный тепловой расчет паротурбинной установки, работающей по термодинамическому циклуРенкина с вторичным перегревом пара, а также определены параметры состояния рабочего телав характерных точках.В результате проведенных расчетов были определены термический и внутренний КПД установки при КПД турбины, равном 80%, составляющие соответственно без учета потерь при работе насоса 46,41 и 38,95%.Термический КПД, установки работающей на вторично перегретом паре, в 1,192 разапревышает термический КПД установки, работающей без вторичного перегрева пара при тех же значениях рабочего давления и температуры в характерных точках. Термический КПД цикла Карно при указанных значениях температуры составляет 63,74%, на практике не реализуется.В графической части работыприведеныпостроенные по расчетным данным Ts- и hs- диаграммы для рассматриваемого цикла Ренкина.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫБариловичВ.А., СмирновЮ.А.Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена: курс лекций. СПбГПУ, 2010. – 338 с.Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.:Энергоиздат, 1983. - 416 с.Коновалов В.И. Техническая термодинамика: учеб. / Иван.гос. энерг. ун-т.- Иваново, 2005. – 620 с.Конспект лекций по курсу «Техническая термодинамика» / С.М. Сафьянц, Е.И. Волкова, А.Н.Лебедев. – Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2007. – 70 с.Чухин И.М., Техническая термодинамика. Часть 2, Учебн. пособие, ИГЭУ, 2008. - 228 с.