Вход

Расчет цикла паротурбинной установки

Реферат по технологиям
Дата добавления: 12 октября 2010
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 574 кб (архив zip, 69 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу



РАСЧЕТ ЦИКЛА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ


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

  • параметры воды и пара в характерных точках;

  • количество тепла, подведенного в цикле;

  • работу, произведенную паром в турбине;

  • работу, затраченную на привод питательного насоса;

  • работу, совершенную в цикле;

  • термический КПД цикла;

  • теоретические расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.


  1. У работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1=15 МПа, P2=5 КПа



Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос;

ПГ – парогенератор.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.



1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева;

5-1 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе.

Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 1.


Таблица 1.

Точки

P1, KПa

t, 0С

h, кДж/кг

V, м3/кг

S, кДж/кг*К

X

1

342,12

2611,6

0,01035

5,3122

1

342,12

2

32,9

1619,428

17,685

5,3122

0,611

32,9

3

32,9

137,77

0,0010052

0,4762

0

32,9

4

36,48

152,843

0,0010052

0,4762

-----------

36,48

5

342,12

1612

0,001658

3,71

0

342,12


Параметры точек 1,3,5 беру из таблицы [1].

Параметры точки 4 рассчитываю:

?h3-4=V3(P1-P2)=0.0010052(15000-5)=15.037

h4=h3+ ?h3-4=137.77+15.037=152.843 кДж/кг*к

t4=h4/Cp=152.843/4.19=36.48 0C

Параметры точки 2 рассчитываю:

X=(S2-S`)/(S``-S`)=(5.3122-0.4762)/(8.396-0.4493)=0.611

V2=X2*V``=0.611*38.196=17.685 м3/кг

h2=h`+X2(h``-h`)=137.77+0.611(2557.65-137.77)=1619.428 кДж/кг

Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии:

q1=h1-h4=2611.6 – 152.843=2458.7 кДж/кг

Отвод теплоты в конденсаторе:

q2=h2-h3=1619.4 – 137.77=1481.65 кДж/кг

Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада:

lт=Hp=h1-h2=2611.6-1619.4=992.17 кДж/кг

Работа, затраченная на сжатие в насосе:

lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг

Полученная работа в цикле:

lц=lт-lh=992.17-15.07=997.099 кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина:

?=lц/q1=997.099/2458.75=0.397

Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

d0=3600/Hp=3600/992.17=3.628 кг/кВтч

Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

q0=d0*q1=3.628*2458.75=8921.4 кДж/кВтч


2. ПТУ работает на перегретом паре до температуры t1=550 0С при давлении P1=15 МПа



Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос;

ПГ – парогенератор;

ПП – пароперегреватель.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.



1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева;

5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе;

6-1 – изобарный процесс перегрева пара.

Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 2.


Таблица 2.

Точки

P1,Kna

t1

h

V

S

X

1

15000

550

3455

0,019

6,53

---------

2

5

32,9

1992,538

22,139

6,53

0,764

3

5

32,9

137,77

0,0010052

0,4762

0

4

15000

36,48

152,843

0,0010052

0,4762

======

5

15000

342,12

1612

0,001658

3,71

0

6

15000

342,12

2611,6

0,01035

5,3122

1


Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии:

q1=h1-h4=3455 – 152.843=3302.157 кДж/кг

Отвод теплоты в конденсаторе:

q2=h2-h3=1992.538 – 137.77=1854.77 кДж/кг

Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада:

lт=Hp=h1-h2=3455-1992.538=1462.462 кДж/кг

Работа, затраченная на сжатие в насосе:

lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг

Полученная работа в цикле:

lц=lт-lh=1462.462-15.07=1447.389 кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина:

?=lц/q1=1447.389/3302=0.438

Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

d0=3600/Hp=3600/1462.462=2.462 кг/кВтч

Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

q0=d0*q1=2.462*3302=8128.6 кДж/кВтч


3. ПТУ работает на перегретом паре t1=550 0C P1=15 МПа, но при этом применяется вторичный перегрев до параметров tn=540 0C, Pn=5 МПа



Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос;

ПГ – парогенератор;

ПП – пароперегреватель;

ВПП – вторичный пароперегреватель .

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.



1-a - адиабатическое расширение пара в турбине;

a-b - изобарный процесс вторичного перегрева пара;

b-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева воды в парогенераторе;

5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе;

6-1 – изобарный процесс перегрева пара в парогенераторе. Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 3.


Таблица 3.

Точки

P1,KПa

t, 0С

h, кДж/кг

V, м3/кг

S, кДж/кгК

X

1

15000

550

3455

0,019

6,53

====

a

2600

235

2872

0,082

6,53

====

b

2600

540

3546.2

0,11

7,3

=====

2

5

32,9

2228,452

24,955

7,3

0,862

3

5

32,9

137,77

0,0010052

0,4762

0

4

15000

36,48

152,843

0,0010052

0,4762

======

5

15000

342,12

1612

0,001658

3,71

0

6

15000

342,12

2611,6

0,01035

5,3122

1


Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии:

q1=(h1-h4)+(hb-ha)=(3455 – 152.843)+(3546.2-2872)=3893.357 кДж/кг

Отвод теплоты в конденсаторе:

q2=h2-h3=2228.452 – 137.77=2090.682 кДж/кг

Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада:

lт=Hp=(h1-h2)+( hb-ha) =(3455-2228.452)+( 3546-2872)=1817.748 кДж/кг

Работа, затраченная на сжатие в насосе:

lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг

Полученная работа в цикле:

lц=lт-lh=1817.748-15.07=1802.675 кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина:

?=lц/q1=1802.675/3893.357=0.463

Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

d0=3600/Hp=3600/1817.748=1.98 кг/кВтч

Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

q0=d0*q1=1.98*3893.357=7710.685 кДж/кВтч

Сравнение рассчитанных результатов представлена в сводной таблице.


Сводная таблица


q1

кДж/кг

q2

кДж/кг

lt

кДж/кг

lH

кДж/кг

lц

кДж/кг

?

d0

кг/кВтч

q0

кг/кВтч

1

2458.75

1481.66

992.17

15.07

977.099

0.397

3.628

8921.36

2

3302.16

1854.77

1462.46

15.07

1447.38

0.438

2.462

8128.6

3

3893.36

2090.68

1817.75

15.07

1802.67

0.463

1.98

7710.68


Вывод


Таким образом, при сравнении результатов расчетов, приведенных в сводной таблице, легко заметить, что установки с вторичным перегревом пара имеют больший КПД. Так же из-за большей сухости пара продлевается срок службы частей турбины в связи с меньшим износом. Уменьшаются энергозатраты на выработку 1 кВт/ч энергии и затраты пара. Экономически выгоднее использовать третий вариант.


ЛИТЕРАТУРА


  1. Ривкин С.Л., Александров А.А Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1984

  2. Драганов Б.Х. и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве.- М.: Агропромиздат, 1990.

11



© Рефератбанк, 2002 - 2017