ФГТУ ВПО
Костромська Державна Сільськогосподарська Академія
Кафедра: "Безпека життєдіяльності і теплоенергетики"
Розрахунково-графічна робота
"Розрахунок циклу паротурбінної установки"
Виконав: студент 2 курсу 5
групи факультету електрифікації і
автоматизації сільського господарства
Прийняв: Шабаліна Л. Н.
Кострома 2004
Введення
У сучасній теплоенергетиці широко використовуються паросилові установки. Найбільшого поширення набули стаціонарні двигуни установки (ПТУ) теплових електричних станцій (ТЕС), на частку яких припадає більше 80% вироблюваної в країні електроенергії.
Ці установки працюють по циклу, запропонованому шотландським інженером і фізиком Ренкіна. В якості робочого тіла в циклі використовують водяна пара, яка в різних елементах схеми ПТУ змінює свій стан аж до повної конденсації. В області близької до скраплення властивості парів сильно відрізняються від ідеального газу, що виключає можливість застосування рівнянь і законів ідеальних газів для парів. У цьому випадку процеси і цикли розраховують за допомогою таблиць і діаграм водяної пари.
Метою даної роботи є більш глибоке самостійне вивчення студентами розділу "Циклу парових установок".
Студенти повинні оволодіти навичками роботи з hs - діаграмою і таблицею властивостей водяної пари, навчиться визначати по них параметри пари різного стану, вміти досліджувати й аналізувати цикли за допомогою діаграм.
Завдання
Для паротурбінної установки (ПТУ), що працює по оборотному (Теоретичному) циклу Ренкіна, розрахунком визначити:
- параметри води і пари в характерних точках циклу,
- кількості тепла, підведеного в циклі,
- кількість відведеного тепла в циклі
- роботу, вироблену пором в турбіні
- роботу, витрачену на привід живильного насоса,
- роботу, здійснену в циклі
- термічний ККД циклу,
- теоретичні питомі витрати пари і тепла на вироблення електроенергії.
Розрахунок виконати при заданих параметрах гострої пари в перед турбіною і однаковому значенні тиску пари в конденсаторі Р2 для чотирьох випадків:
1) ПТУ працює на сухому насиченому парі з початковим тиск Р1;
2) ПТУ працює на перегрітому парі з початковими параметрами Р1, t1
3) ПТУ працює на перегрітому парі початковим тиском Р1 і t1, але при цьому використовується вторинний перегрів пари до температури tn при тиску Рn.
4) ПТУ працює на перегрітому парі з тиском P 1 і t 1 , але при цьому використовується регенерація з одним відбором пари при тиску відбору P отб .
Таблиця 1 Вихідні дані
Початкові параметри
пара
Параметри пари після
вторинного перегріву
Тиск відбору
P отб , МПа
Кінцевий тиск пара
Р 2 , кПа
Тиск
Р 1 , МПа
Температура
t 1 , Вє C
Тиск
P n , МПа
Температура
t n , Вє C
13
490
3.3
510
0.38
4.5
I. ПТУ працює на сухому насиченому парі
Структурна схема ПТУ:
де
ПГ - парогенераторПТ - парова турбінаЕГ - електрогенераторК - конденсаторПН - живильний насос
Процес пароутворення в PV, hS і TS діаграмах, виглядає наступним чином:
а) в Pv-діаграмі, б) в Ts-діаграмі, в) в hs-діаграмі;
1-2 - адіабатне розширення пари в турбіні;
2-3 - ізобарно-ізотермічна конденсація вологої пари в конденсаторі (Р 2 - const, t 2 = const);
3 - 3'-адіабатне стиск води в насосі, тому вода практично не стискається, цей процес можна вважати і Ізохоричний (даний процес показаний тільки на Pv - діаграмі);
3 (3 ') -4 - ізобарний процес підігріву води в економайзері парогенератора (P 1 = const);
4-1 - ізобарно-ізотермічний процес пароутворення в парогенераторі (P 1 = const, t 1 = const).
Таблиця 2 Параметри в характерних точках циклу ПТУ при роботі на сухому насиченому парі
Точки циклу
Р,
МПа
t,
В° C
h,
кДж/кг
ОЅ,
S,
кДж/кг * К
Х
1
13
330.86
2662
0.012
5.39
1
2
0.0045
31
1645.7
19.43
5.39
0.624
3
0.0045
31
130
0.001
0.45
0
4
13
330.86
1532
0.0015
3.56
0
Параметри визначаються по hs - діаграм і таблиць властивостей водяної пари
Питома теплота, витрачена на утворення 1 кг пари в турбіні:
кДж/кг
Питома відведення теплоти у конденсаторі:
кДж/кг
Питома корисна робота, чинена пором в турбіні, в адіабатні процесі розширення визначається величиною наявного теплового перепаду H p :
кДж/кг
Якщо знехтувати роботою, витраченої на стиск в насосі, будемо вважати, що отримана в циклі робота дорівнює роботі, яку здійснюють парою в турбіні:
кДж/кг
Термічний ККД циклу Ренкіна:
Теоретичний питома витрата пари d 0 необхідний для вироблення одного кВт * г електроенергії:
кг/(кВт * год)
Теоретичний питома витрата тепла q 0 , необхідний для вироблення одного кВт * год:
кДж/(кВт * год)
II. ПТУ працює на перегрітому парі
Структурна схема ПТУ
Де
ПГ - парогенератор
ПП - пароперегрівач
ПТ - парова турбіна
ЕГ - електрогенератор
К - конденсатор
ПН - живильний насос
Процес пароутворення в PV, hS і TS діаграмах, виглядає наступним чином:
Параметри в характерних точках циклу ПТУ при роботі на перегрітому парі
Таблиця 3
Точки циклу
Р,
МПа
t,
В° C
h,
кДж/кг
ОЅ,
S,
кДж/кг * К
Х
1
13
490
3309
0.024
6.4
1
2
0.0045
31
1940.8
23.2
|
