Завдання
>Паротурбинная установка потужністю NЕге працює при початкових параметрахp1,t1 і кінцевому тиску параpдо. Вихідні дані для розрахунків вибираються за двозначним номером варіанти вживляють у табл. «Вихідні дані».
1. По вихідним даним розрахувати характеристичні точки ідеального і дійсного циклівРенкина. Результати розрахунків явити у табл. 2.
За даними табл. 2 побудувати вTs-координатах ідеальний і дійсний цикли простий ПТУ.Рассчитать основні характеристики циклів, перелічені в табл. 2.
2.Рассчитать характеристичні точки дійсного циклу ПТУ зизмененним параметром. Побудувати вTs-координатах початковий дійсний цикл зизмененним параметром.
Побудувати вhs-диаграмме процеси розширення пара в турбіни для початкового циклу і зизмененним параметром.Рассчитать основні характеристики циклу зизмененним параметром.
3.Рассчитать теплової таексергетический баланси дійсного циклу простий ПТУ. Побудувати діаграми теплових іексергетических потоків встановленні.
4.Рассчитать основні характеристики установки, працюючої по дійсному циклу і має n регенеративнихподогревателей при тиску в відборахp111,p112,p113.Рассчитать теплової таексергетический балансирегенеративного циклу ПТУ. Побудувати діаграми теплових іексергетических потоків.
Усі результати розрахунків явити у зведеної табл. 2.
NЕге=110 МВт
р1=9МПа
>t1=>500С
рДо=0,010МПа
>>oiT=0,85
>>oiH=0,80
>ка=0,82
>QH>P=38МДж/кг
>t1= +15%
>p111=1,0МПа
>p113=0,20МПа
>Расчет параметрів точок ідеального і дійсного циклів ПТУ
1 – перегрітий пар
v1=0,0368 м3/кг
h1=3387,3 кДж/кг
>s1=6,6601кДж/(кг*К)
2а – вологий насичений пар
>t2=>45,81C
v’2а=0,0010103 м3/кг v’’2а=14,671 м3/кг
h’2а=191,81 кДж/кг h’’2а=2583,9 кДж/кг
>s’2а=0,6492кДж/(кг*К)s’’2а=8,1489кДж/(кг*К)
x>2a=(>s-s’)/(s’’-s’) x>2a=(6,6601-0,6492)/(8,1489-0,6492)=0,801
v>2a=v’>2a*(>1-x>2a)+v’’>2a*x>2a v>2a=11,759 м3/кг
h>2a= h’>2a*(>1-x>2a)+h’’>2a*x>2a h>2a=2109,035 кДж/кг
>2д – вологий насичений пар
>>oiT=(h1-h’>2д)/(h1-h2a)
h2буд=h1->oiT*(h1-h>2a)
h2буд=2300,77 кДж/кг
x2буд=(h2буд-h’2буд)/(h’’2буд-h’2буд) x2буд=0,882
v>2д=12,940 м3/кг
>s>2д=7,264кДж/(кг*К)
3 – нуртуюча рідина
x3=0
v3=v’2=0,0010103 м3/кг
h3=h’2=191,81 кДж/кг
>s3=>s’2=0,6492кДж/(кг*К)
>4a – рідина
>sі=0,5689кДж/(кг*К)t(sі)=>40C
>sі+1=0,6996кДж/(кг*К)t(sі+1)=>50C
>t>4a(>s=0,6492)=46,14C=319,14 K
>tі=40 Зv(tі)=0,0010039 м3/кг
>t>i+1=50 Зv(t>i+1)=0,0010082 м3/кг
v>4a(>t=46,14)=0,00100654 м3/кг
>tі=40 Зh(tі)=175,5 кДж/кг
>tі=40 Зh(tі)=217,1 кДж/кг
>h(t=46,14)=201,04 кДж/кг
>4д – рідина
>>oiH=(h>4a-h3)/(h4буд-h3)
h4буд=h3+(h>4a-h3)/>oiH
h4буд=203,35 кДж/кг
hі=175,5кДж/(кг*К)
>t(sі)=>40C
h>i+1=217,1кДж/(кг*К)t(s>i+1)=>40C
>t4буд(>h=203,25)=46,96C=319,96 K
>tі=40 З
>v(tі)=0,0010039м3/кг
>t>i+1=50 З
>v(t>i+1)=0,0010082 м3/кг
v4буд(>t=46,96)=0,0010066 м3/кг
>tі=40 З
>s(tі)=0,5689кДж/(кг*К)
>t>i+1=50 З
>s(t>i+1)=0,6996кДж/(кг*К)
>s>4д(>t=46,96)=0,6599кДж/(кг*К)
5 – нуртуюча рідина
>t5=>303,35C=576,35 K
v5=v’5=0,0014181 м3/кг
h5=h’5=1363,6 кДж/кг
>s5=>s’5=3,2866кДж/(кг*К)
6 – сухий насичений пар
>t6=303,35C=576,35 K
v6=v’’6=0,02077 м3/кг
h6=h’’6=2742,9 кДж/кг
>s6=>s’’6=5,6790кДж/(кг*К)
>паротурбинний установка тепловоїексергетический потік
По розрахованим даним складається таблиця
Ідеальний цикл ПТУ
>q1=h1-h4a=>3387,3-201,04=3186,26кДж/кг
>q2=h>2a-h3=>2109,035-191,81=1917,23кДж/кг
lТ= h1-h>2a=3387,3-2109,035=1277,97 кДж/кг
lH= h>4a-h3=201,04-191,81=9,23 кДж/кг
lц=lT-lH=1277,97-9,23=1268,74 кДж/кг
>>t=(>q1->q2)/>q1=(3186,26-1917,23)/3186,26=0,3983
>D=N0/(h1-h>2a)=Nе/ (h1-h>2a)/>М/Р=110/1277,97/0,98/0,99=88,718кг/с
>dЕге=>3600*D/NЕге=3600*88,718/110=2,903кг/(кВт*ч)
>Q1=>D*q1=88,718*3186,26=282,679 МВт
>qT=>3600*Q1/NЕге=3600*282,679/110=9,251МДж/(кВт*ч)
>B=Q1/(ка*>QH>P)=282,679/(0,82*38)=9,072кг/с
bЕге=>3600*B/ NЕге=3600*9,072/110=0,297кг/(кВт*ч)
>Q2=>q2*>D=1917,23*88,718=170,093 МВт
>>oi=lцбуд/lца=1
>Еге=NЕге/>Q1=110/282,679=0,3891
>і=(>q1->q2)/>q1=(3186,26-1917,23)/3186,26=0,3983
Справжній цикл ПТУ
>q1=h1-h>4д=3387,3-203,35=3183,95 кДж/кг
>q2=h>2д-h3=2300,77-191,81=2108,96кДж/кг
lТ= (h1-h2а)*>oiT=(3387,3-2109,035)*0,85=1086,53 кДж/кг
lH= (h4а-h3)/>oiМ=(201,04-191,81)/0,8=11,54 кДж/кг
lц=lT-lH=1086,53-11,54=1074,99 кДж/кг
>>t=(>q1->q2)/>q1=(3183,95-2108,96)/3183,95=0,3376
>D=Nі/(h1-h>2д)=Nе/ (h1-h>2д)/>М/Р=110/1086,53/0,98/0,99=104,349кг/с
>dЕге=>3600*D/NЕге=3600*104,349/110=3,415кг/(кВт*ч)
>Q1=>D*q1=104,349*3183,95=332,242 МВт
>qT=>3600*Q1/NЕге=3600*332,242/110=10,873МДж/(кВт*ч)
>B=Q1/(ка*>QH>P)=332,242/(0,82*38)=10,662кг/с
bЕге=>3600*B/ NЕге=3600*10,662/110=0,349кг/(кВт*ч)
>Q2=>q2*>D=2108,96*104,349=220,068 МВт
>>oi=lцбуд/lца=1074,99/1268,74=0,8473
>Еге=NЕге/>Q1=110/332,242=0,3311
>і=(>q1->q2)/>q1*>oi =(3183,95-2108,96)/3183,95*0,8473=0,2860
Nі=>D*(h1-h>2д)=104,349*1086,53=113,378 МВт
>Расчет параметрів точок циклу ПТУ зі зміненою параметром
>t1=500*1,15=575C=848K
1 – перегрітий пар
>tі=570 Зv(tі)=0,04109 м3/кг
>tі+1=580 Зv(tі+1)=0,04168м3/кг
v1(>t=575)=0,041385 м3/кг
>tі=570 Зs(tі)=6,8752кДж/(кг*К)
>t>i+1=580 Зs(t>i+1)= 6,9040кДж/(кг*К)
>s1(>t=575)=6,8896кДж/(кг*К)
>tі=570 Зh(tі)=3561,0 кДж/кг
>t>i+1=580 Зh(t>i+1)= 3585,4 кДж/кг
h1(>t=575)=3573,2кДж/(кг*К)
2а – вологий насичений пар
>t2=>45,81C
v’2а=0,0010103 м3/кг
v’’2а=14,671 м3/кг
h’2а=191,81 кДж/кг
h’’2а=2583,9 кДж/кг
>s’2а=0,6492кДж/(кг*К)s’’2а=8,1489кДж/(кг*К)
x>2a=(6,8896-0,6492)/(8,1489-0,6492)=0,832
v>2a=v’>2a*(>1-x>2a)+v’’>2a*x>2a
v>2a=12,206 м3/кг
h>2a= h’>2a*(>1-x>2a)+h’’>2a*x>2a
h2a=2182,03 кДж/кг
>2д – вологий насичений пар
>>oiT=(h1-h’2буд)/(h1-h>2a)
h2буд=h1->oiT*(h1-h>2a)
h2буд=2390,71 кДж/кг
x2буд=(h2буд-h’2буд)/(h’’2буд-h’2буд) x2буд=0,919
v>2д= 13,483 м3/кг
>s>2д=7,541кДж/(кг*К)
По розрахованим даним складається таблиця 2
Справжній цикл ПТУ з зміненим параметром
>q1=h1-h>4д=>3573,2-203,35=3369,85кДж/кг
>q2=h>2д-h3=2390,71-191,81=2198,9кДж/кг
lТ= (h1-h2а)*>oiT=(3573,2-2182,03)*0,85=1182,49 кДж/кг
lH= (h4а-h3)/>oiМ=(201,04-191,81)/0,8=11,54 кДж/кг
lц=lT-lH=1182,49-11,54=1170,95 кДж/кг
>>t=(>q1->q2)/>q1=(3369,85-2198,9)/3369,85=0,3475
>D=Nі/(h1-h>2д)=Nе/ (h1-h>2д)/>М/Р=110/1182,49/0,98/0,99=95,88кг/с
>dЕге=>3600*D/NЕге=3600*95,88/110=3,138кг/(кВт*ч)
>Q1=>D*q1=95,88*3369,85=323,101 МВт
>qT=>3600*Q1/NЕге=3600*323,101/110=10,574МДж/(кВт*ч)
>B=Q1/(ка*>QH>P)=323,101/(0,82*38)=10,369кг/с
bЕге=>3600*B/ NЕге=3600*10,369/110=0,339кг/(кВт*ч)
>Q2=>q2*>D=2198,9*95,88=210,831 МВт
>>oi=lцбуд/lца=1170,9/1268,74=0,923
>Еге=NЕге/>Q1=110/323,101=0,3405
>і=(>q1->q2)/>q1*>oi =(3369,85-2198,9)/3369,85*0,923=0,3207
Nі=>D*(h1-h>2д)=95,88*1182,49=113,377 МВт
Тепловий баланс дійсного циклу простий ПТУ
Котельня установка
>Q=B*QH>P=10,662*38=405,156 МВт
>Q1=>ка*>Q=0,82*405,156=332,228 МВт
>Q>кА=>Q-Q1=>405,156-332,228=72,928МВт
Турбіна
>Q1=>Q2+Ne+>Qм
>Q2=>D*q2=104,349*2108,96=220,068 МВт
Ne=NЕге/>Р=110/0,99=111,111 МВт
>Qм=>Q1->Q2-Ne=332,228-220,068-111,111=1,049 МВт
>Конденсатор
>Q2=>Q1-i*Q1=(1-0,3376)*332,228=220,068 МВт
Ne=NЕге+QР
>QР=Ne-NЕге=111,111-110=1,111 МВт
Тепловий баланс
>Q=NЕге+>Q2+QР+Qм+Q>кА
405,156=110+ 220,068+1,111+1,049+72,928
405,156=405,156
>Эксергетический балансдейстаительного циклу простий ПТУ
>Котлоагрегат
E>пв=Єка>вх=>D*((h>4д-h0)-T0*(>s>4д->s0))=104,349*((203,35-84)-293(0,6599-0,2965))=104,349*
*(119,35-106,4762)=1,343 МВт
Eтоп=>0,975*B*QH>P=0,975*38*10,662=395,027 МВт
Eка>вих=>D((h1-h0)-T0*(>s1->s0))=104,349*((3387,3-84)-293(6,6601-0,2965))=104,349*
*(3303,3-1864,5348)=150,134 МВт
>E>кА=(Eка>вх+Єтоп)-Єка>вх=1,343+395,027-150,134=246,236 МВт
Турбіна
ЄТ>вх=Єка>вих
ЄТ>вих=>D*((h>2д-h0)-T0*(>s>2д->s0))=104,349*((2300,77-84)-293*(7,264-0,2965))=104,439*
*(2216,77-2041,4775)=18,307 МВт
>ET=( ЄТ>вх- ЄТ>вих)-Ne=150,134-18,307-111,111=20,716 МВт
>Генератор
>ЕР=Ne-NЕге=111,111-110=1,111 МВт
>Коденсатор
Єдо>вх= Єт>вих
ЄДо>вих=>D*((h3-h0)-T0*(>s3->s0))=104,349*((191,81-84)-293*(0,6492-0,2965))=104,349*
*(107,81-103,3411)=0,466 МВт
>Едо= Єдо>вх- Єдо>вих=18,307-0,466-17,841 МВт
Перевірка
>Едо=>Q2*(>1-T0/TK)=220,068*(1-293/318,81)=17,816 МВт
>Насос
Єзв>вх= Єдо>вих
Єзв>вих= Єка>вх
LМ=>D*(h>4д-h3)=104,349*(203,351-191,81)=1,204 МВт
>EH= Єзв>вх-Єзв>вих+LH=0,466-1,343+1,204=0,327 МВт
Єтоп+ Є>пв= NЕге+Ека+ЕТ+ЕР+ЕДо+ЕМ-LH
>>ех= NЕге/( Єтоп+ Є>пв)=110/(395,027+1,343)=0,2775
ПТУ з регенерацією
>p1=1МПа
>1*h>П1+(1-1)* h>р2= h>р1
>1=( h>Р1 –h>Р2)/( h>П1+ h>Р2)
>1=(762,7-504,7)/(2900-504,7)=0,1077
>p2=0,2МПа
>2*h>П2+(1-1-2)* h>р3= (1-1)*h>р2
>2=(1-1)( h>P2- h3)/( h>П2-h3)=(1-0,1077)(504,7-191,81)/(2660-
191,81)=0,8923*312,89/2468,19=
=0,1131
lбудТ=(1-1-2)*( h1- h>2д)+1*( h1- h>П1)+2*( h1- h>П2)
y1=( h>П1- h>2д)/( h1- h>2д)=(2900-2300,77)/(3387,3-
2300,77)=599,23/1086,53=0,5515
y2=( h>П2- h>2д)/( h1- h>2д)=(2660-2300,77)/(3387,3-2300,77)=0,3306
lбудТ=(1- y1*>1- y2*>2)*( h1- h>2д)=(1-0,5515*0,1077-0,3306*0,1131)*(3387,3-
2300,77)=
=(1-0,05939655-0,03739086)*1086,53=0,981МДж/кг
D>P=Nі/ lбудТ=113,378/0,981=115,574кг/с
>q1= h1- h>P1=3387,3-762,7=2,625МДж/кг
>q2= (1-1-2)*( h>2д- h3)=(1-0,1077-0,1131)*(2300,77-
191,81)=0,7792*2108,96=1,643МДж/кг
>і= lбудТ/>q1=0,981/2,625=0,3737
Тепловий балансрегенеративного циклу ПТУ
>Регенератор
>Q>П1=1*D*( h>п1- h3)=0,1077*115,574*(2900-191,81)=33,710МДж/кг
>Q>П2=2*D*( h>п2- h3)=0,1131*115,574*(2660-191,81)=32,263МДж/кг
>Q>P1=D*(1- 0)*( h>P1- h3)=115,574*(762,7-191,81)=65,980МДж/кг
>Q>P2=D*(1-1)*( h>P2- h3)=115,574*(1-0,1077)*(504,7-
191,81)=115,574*0,8923*312,89=
=32,267МДж/кг
Перевірка
>Q>P1=>Q>П1+>Q>П2
65,980≈33,710+32,263=65,973
>Q>P2=>Q>П2
32,267≈32,263
>Котельний агрегат
>Q=B*Q>PH=>Q1/>ка=>q1*D/ка=2,625*115,574/0,82=369,978 МВт
>Q1=303,382МДж/кг
>Q>кА=>Q-Q1=369,978-303,382=65,596 МВт
Турбіна
>Q2=>D*q2=115,574*1,643=189,888 МВт
Ne=111,111 МВт
>Qм=113,378-111,111=2,267 МВт
>Генератор
Ne= Nе+QР
>QР= Ne- NЕге=111,111-110=1,111 МВт
>Насос
LH=>D*lH=115,574*11,54=1,334 МВт
>Q>ПВ=LH+Q>P1=1,334+65,980=67,314 МВт
Тепловий баланс
>Q+Q>P+LH= NЕге+>Q2+Q>кА+QМ+QР+>Q>П1+>Q>П2
369,978+65,98+1,334=110+189,888+65,596+2,267+1,111+33,710+32,263
437,292≈434,835
>Эксергетический балансрегенеративного циклу ПТУ
>Котельний агрегат
Єтоп=>0,975*В*Q>PH=0,975*369,978=360,729 МВт
Є>пв=Єка>вх=>D*(h>P1-h0-T0*(>s>P1->s0))=>115,574*(762,7-84-293*(2,1384-0,2965))=16,067МВт
Єка>вих=>D*(h1-h0-T0*(>s1->s0))=115,574*(3387,3-84-293*(6,6601-0,2965))=166,284 МВт
>Е>кА= Єтоп+ Є>пв-Єка>вих=360,729+16,067-166,284=210,512 МВт
Турбіна
ЄТ>вх=Єка>вих
Є>П1=>1*D*(h>П1-h0-T0*(>s>П1->s0))=0,1077*115,574*(2900-84-293*(6,84-
0,2965))=11,871 МВт
Є>П2=>2*D*(h>П2-h0-T0*(>s>П2->s0))=0,1131*115,574*(2660-84-293*(7,01-
0,2965))=7,960 МВт
ЄТ>вих= Єдо>вх=(1-1-2)*>D*(h>2д-h0-T0*(>s>2д->s0))=(1-0,1077-
0,1131)*115,574*(2300,77-84-293*
*(7,264-0,2965))=0,7792*115,574*174,523=15,717 МВт
>ЕТ= ЄТ>вх- Є>П1- Є>П2-Ne- Єдо>вх=166,284-11,871-7,96-111,111-15,717=19,625 МВт
>Генератор
>ЕР= Ne- NЕге=111,111-110=1,111 МВт
>Конденсатор
ЄТ>вих= Єдо>вх
Єдо>вих=(1-1-2)*>D*(h3-h0-T0*(>s3->s0))= (1-0,1077-
0,1131)*115,574*(191,81-84-293* *(0,6492-
>0,2965))=0,7792*115,574*4,4689=0,402МВт
>Едо=Єдо>вх-Єдо>вих=>15,717-0,402=15,315МВт
>Теплообменник 2
ЄР2=(1-1-)*>D*(h>P2-h0-T0*(>s>P2->s0))=(1-0,1077)*115,574*(504,7-84-
293*(1,5301-0,2965))=
=>0,8923*115,574*59,2552=6,111МВт
>Е>П2=Є>П2+Єдо>вих-Є>P2=>7,96+0,402-6,111=2,251МВт
>Теплообменник 1
Є>P1=>D*(h>P1-h0-T0*(>s>P1->s0))=>115,574*(762,7-84-293*(2,1384-0,2965))=16,067МВт
>Е>П1=Є>P2+Є>П1-Є>P1=6,111+11,871-16,067=1,915 МВт
>Насос
LH=>D*(h>4д-h3)=115,574*(203,35-191,81)=1,334 МВт
>ЕH= LH+ Є>P1-E>пв=1,334+16,067-16,067=1,334 МВт
>Эксергетический баланс
Єтоп+ Є>P1+ LH= NЕге+Е>кА+ЕТ+ЕР+Едо+ЕМ+Е>П1+Е>П2+ Є>П1+ Є>П2
360,729+16,067+1,334=110+210,512+19,625+1,111+15,315+1,334+1,915+2,251+11,871+7,96
378,13≈381,894
>>ех= NЕге/( Єтоп+ Є>пв+ LH)=110/(360,729+16,067+1,334)=0,2909
По розрахованим даним складається таблиця 3
Висновок
Однією з способів підвищення теплової ефективностіпаросилових установок є використаннярегенеративного циклу – циклу з допомогою теплоти пара, частково відпрацьованого в турбіни, для підігріву живильним води.Регенеративний підігрів збільшує термічний ККД циклу ПТУ знижує втрати теплоти в конденсаторі турбіни з охолоджувальної водою.
Список використаної літератури
1. Аналіз циклупаротурбинной установки. Методичні вказівки з виконання курсової роботи,Новоселов І.В. , Кузнєцова В.В.Уфимский державний нафтової технічний університет, 1999.