Расчет параметров теплоэнергетической установки с промежуточным перегревом пара и регенерацией тепла
Проведя расчёты, мы получили таблицу параметров паротурбинных установок (ПТУ), рассчитанных при различных способах осуществления цикла Ренкина. Из данной таблицы видно, что ПТУ выдаёт больший КПД в идеальном цикле Ренкина с промежуточном перегревом и в цикле с регенерацией. КПД в цикле Ренкина с промежуточным перегревом пара увеличивается за счет того, что пар в пароперегревателе нагревается… Читать ещё >
Расчет параметров теплоэнергетической установки с промежуточным перегревом пара и регенерацией тепла (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Основы термодинамики
Задание
Исходные данные
Абсолютное давление окружающей среды | P0 | мм рт. ст. | ||
Температура окружающей среды | t0 | о С | ||
Давление в паровом котле и пароперегревателе | PП1 | бар | ||
Температура перегрева | tП | о С | ||
Промежуточное давление при вторичном перегреве пара | PП2 | бар | ||
Вакуум в конденсаторе | Bk | % | ||
Адиабатический К.П.Д. турбины (внутренний относительный К.П.Д.) | ад | 0,82 | ; | |
Давление отбираемого на регенерацию пара | Pрег | 0,8 | бар | |
Изменение температуры воды в подогревателе от температуры насыщения при Pрег | tВ | о С | ||
Температура питающей воды при работе по разомкнутому циклу | tВ | о С | ||
Температура охлаждающей воды в конденсаторе | tВ охл | о С | ||
Температура продуктов сгорания в котельной установке | tГ | о С | ||
Определить:
— параметры рабочего тела (P, v, T, S, u, i, ex) во всех характерных точках идеального и реального циклов;
— энергетические параметры для всех процессов, составляющих циклы (u, i, l, l, qe, ex);
— КПД идеального и реального циклов с регенерацией и без регенерации тепла;
— КПД цикла Ренкина с теми же параметрами пара за турбиной;
— КПД разомкнутого цикла;
— величину диссипации энергии, потерь эксергии, эксергетический КПД турбины;
— расход охлаждающей воды;
— составить уравнения эксергетического баланса для реального цикла.
ИЗОБРАЗИТЬ:
— тепловую схему циклов с регенерацией тепла и без регенерации разомкнутого цикла;
— идеальный и реальный циклы в P — v, T — S, и i — S диаграммах (условно), а также цикл Ренкина.
ПРИМЕЧАНИЯ.
1. Определение параметров рабочего тела в реальном цикле произвести в двух вариантах: по таблицам и T — s диаграмме.
2. Подогрев охлаждающей воды задать до температуры конденсации пара.
3. Принять, что в водонагревателе греющий пар полностью конденсируется и что переохлаждения конденсата в нем не происходит.
4. Потерями тепла в окружающую среду всеми элементами установки пренебречь.
1. Расчет идеального цикла ренкина
Схема теплоэнергоустановки и принцип ее работы:
1. насос
2. барабан котла
3. пароперегреватель
4. турбина паровая
5. теплообменник (конденсатор)
6. электрогенератор С помощью питательного насоса (1) вода под давлением P2=PП1 поступает в барабан котла (2), где к ней подводится тепло q1' при постоянном давлении. Происходит процесс нагрева воды до температуры кипения и парообразование. Полученный сухой насыщенный пар перегревается в пароперегревателе (3), где к нему подводится количество тепла q1''. Перегретый пар поступает в турбину (4), где, расширяясь, совершает работу. Отработавший влажный пар при давлении Рк=Р1=Р6 поступает в конденсатор (5), где происходит его конденсация. Конденсация осуществляется путём передачи количества тепла q2 охлаждающей воде с температурой tВ 0XЛ. На одном валу с турбиной находится электрогенератор (6), который вырабатывает электроэнергию. С помощью питательного насоса вода из конденсатора (конденсат) снова подаётся в котёл. Паровой котёл и пароперегреватель можно объединить понятием парогенератор. P-v, T-s и i-s диаграммы идеального цикла Ренкина:
1.1 Определение параметров рабочего тела во всех характерных точках идеального цикла.
Определим параметры воды при давлении и температуре окружающей среды: i0, T0, s0. T0=277,15К. Значения i0 и s0 находим, пользуясь таблицами.
При 4 16,81 0,0611
При 0 -0,04 -0,0002
Следовательно, параметры окружающей среды определяются как:
ТОЧКА 1
Точка находится на линии насыщения и соответствует параметрам рабочего тела на выходе из конденсатора. Атмосферное давление 754 мм.рт.ст.; вакуум в конденсаторе Bk=96%. Тогда давление в конденсаторе определяется как
(1−0,96)754 0,401 128
При давлении P1=0,040 бар по таблицам для состояния насыщения воды и водяного пара находим:
0,10 041 165
0,423
121,5947
29,675+273,16=302,16 675
Определим удельную внутреннюю энергию:
121,5947−0,401 128 0,10 041 165=121,594
Эксергию потока определим по формуле:
=(121,5947−16,85)-277,15 (0,423−0,0613)= 4,4874
ТОЧКА 2
Параметры точки 2 определим по табл.
Точка характеризует параметры воды, поступающей в барабан котла после сжатия в насосе. Сжатие считается адиабатным, изоэнтропным, т. е. 0,423.
Вторым определяющим параметром является давление в котле 130. По этим данным, интерполируя (используем формулу линейной интерполяции), находим остальные параметры:
306,343 K
0,1 000
150,786
=150,786−130 0,1 000=137,790
=(150,786−16,85)-277,15(0,423−0,0613)= 33,69
ТОЧКА 3
Параметры точки 3 определим по табл.
Точка соответствует состоянию насыщения воды, т. е. x=0 при давлении 130. По этим параметрам находим остальные:
604,2K
0,15 665
3,561
1531,402
=1531,4−130 0,15 665=1511,035
=(1531,402−16,85) — 277,15 (3,561−0,0613)= 544,61
ТОЧКА 4
Параметры точки 4 определим по табл.
Точка насыщения пара при 130; x=1
604,2
0,1 279
5,434
2662,9
=2662,9−130 0,1 279=2496,63
=(2662,9−16,85) — 277,15 (5,434−0,0613)= 1157,0
ТОЧКА 5
Параметры в этой точке находим по таблицам воды и перегретого пара. Эти параметры характеризуют состояние пара перед турбиной. Известно: давление в паровом котле 130 и температура перегрева пара 670. Тогда:
0,3 200
6,9818
3777,0
=3777,0−130 0,3 200=3361,0
=(3777,0−16,85) — 277,15 (6,9818−0,0613)= 1842,13
ТОЧКА 6
Характеризует параметры влажного пара, поступающего в конденсатор. По известным параметрам 0,04 МПа и 6,9818 находим остальные параметры:
302,16
=0,001=34,792;
=121,40=2553,7;
=0,4224=8,4735,
где `- для кипящей воды, «-для сухого насыщенного пара
Определим степень сухости пара x:
отсюда
0,815
0,10 041+(34,792−0,10 041) 0,815=28,36
121,4+(2553,7−121,40) 0,815=2103,72
=2103,72−0,04 28,36=1990,28
=(2103,72−16,85) — 277,15 (6,9818−0,0613)= 168,85
1.2 Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих цикл (?u, ?i, l, l', qe, ?ex)
ПРОЦЕСС 1−2 — адиабатное (изоэнтропное, обратимое) повышение давления в насосе.
=137,790−151,484=-13,694
=150,786−121,59=29,196
13,694 -29,196
т.к. тепло в процессе не подводится и не отводится от рабочего тела.
=33,69−4,4874=29,2026
ПРОЦЕСС 2−3 — изобарный подогрев воды в котле.
=1511,038−137,790=1373,25
=1531,402−150,786=1380,62
7,37
1380,62
т.к., а P=const
=544,61−33,69=510,92
ПРОЦЕСС 3−4 — изобарное испарение воды в котле.
=2496,63−1511,035=985,595
=2662,9−1531,402=1131,49
1131,49
=1131,49−985,6=145,84
=1157,0−544,61=612,39
ПРОЦЕСС 4−5 — изобарный перегрев пара в пароперегревателе.
=3361−2496,63=864,37
=3777−2662,9=1114,1
1114,
1114- 864,37=249,63
1842,13−1157=685,13
ПРОЦЕСС 5−6 — адиабатное (обратимое) расширение пара в турбине.
=1990,28−3361=-1370,72
=2103,72−3777=-1673,28
=1370,72
1673,28
=168,85−1842,13=-1673,28
ПРОЦЕСС 6−1 — изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе до состояния насыщения воды при T=306,024K
=151,484−1990,28=-1838,796
=121,59−2103,72=-1982,13
— 1982,13
=-1982,13-(-1838,796)= -143,334
=4,4874−168,85=-164,3626
1.3 Определение КПД идеального цикла Ренкина.
Термодинамический КПД цикла рассчитывается по формуле
где q1 — количество теплоты, подведённое в цикле к рабочему телу; q2 — количество теплоты, отводимое от рабочего тела.
Определим величины и
=3777−150,786=3626,214
=2103,72−121,59=1982,13
КПД определяется как:
(3626,214−1982,13)/ 3626,214=0,453 или 45% - КПД идеального цикла Ренкина без регенерации.
2. Расчет реального цикла Ренкина
Схема установки остаётся без изменения, изменяется процесс в турбине — адиабатный, неизоэнтропный, остальные процессы в первом приближении сохраняем обратимыми.
2.1 Определение параметров рабочего тела во всех узловых точках
Появилась одна дополнительная точка.
ТОЧКА 6g
Внутренний адиабатный КПД турбины:
0,82,
отсюда можем определить:
=3777−0,82(3777−2103,72)= 2404,9
Давление 0,04 бар По таблицам определяем:
=302,16 К
=0,10 041=34,79;
=121,4=2553,7;
=0,42 245=8,4737,
Степень сухости:
0,94
32.7
7.99
=2404,9−0,04 •102•32.7=2274.1
= (2404.9−16.85) — 277.15 (7.99−0.0613)= 190.61
Другие точки данного цикла такие же, как и для идеального цикла.
2.2 Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих реальный цикл.
Процессы, которыми реальный цикл отличается от идеального, являются процессы 5−6g и 6g-1
ПРОЦЕСС 5−6g — адиабатное (необратимое) расширение в турбине в реальном цикле.
=2274.1−3361=-1086.9
=2404,9−3777=-1372.1
190.61−1842.13=-1651.52
Работу расширения находим из уравнения первого закона термодинамики для ТДС:
(для адиабатного процесса ,)
где 7.99−6.9818=1.0082, а Tси5−6g — среднеинтегральная температура в процессе 5−6g (в первом приближении реальный процесс 5−6g заменим политропным)
(302.16 -943.15)/ln (302.16/943.15)= 563.13
563.13•1.0082=567.75
=567.75-(-1086.9)= 1654.65
1372.1
ПРОЦЕСС 6g-1 — изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе:
=151.484−2274.1=-2122.616
=121.59−2404.9=-2283.31
— 2283.31
=-2283.31-(-2122.616) = -160.694
=4.4874−190.61=-186.12
Проверка.
Проверим правильность определения параметров реального и идеального циклов из условий:, , ,
Для идеального цикла получим:
13.694+7.3+145.84+249.63+1370.72−143.334=1644
— 29.196+0+0+1673.28+0=1644
0+1381+1131+1114+0−1982=1644
Для реального цикла получим:
— 13+1372+985+864−1086−2122=0 29+1381+1131+1114−1372−2283=0
29+511+612+685−1651−186=0
13.694+7.3+145.84+249.63+1654.65−160.69=1910.4
0+1381+1131+1114+567.75−2283.31=1910.4
регенеративный отвод цикл ренкин Условия выполняются.
2.3 Определение КПД реального цикла
Определим КПД цикла по формуле:
где l'Т — работа турбины, определяется как: l'Т=l'5−6д=i5-i6g;
l'Н — работа насоса, определяется как l'Н =l'1−2=i2-i1; получим
((3777−2405)-(150.786−121.59))/(3777−150.786) = 0.37 или 37%
3. Определение величины диссипации энергии, потерь эксергии, эксергетического КПД турбины
Диссипация энергии — это рассеяние энергии потока, вследствие трения и переход этой энергии в тепло трения.
567.75
Эксергия потока тепла q, отдаваемого телом с температурой T, определяется как:
где T0 — температура окружающей среды. Если в элементе установки производится полезная работа lполез, то потеря работоспособности рабочего тела:
?l=[(exвх+exq вх)-exвых]-lполез,
где exвх — эксергия потока на входе в элемент; exвых — эксергия потока на выходе из элемента.
В турбине нет теплового источника, тогда
?l=(exвх+exвых) — lполез.
Потери эксергии обусловлены трением, теплообменом при конечной разности температур, потери тепла элементом.
1651.52−1372.1=279.42
Определим значение эксергетического КПД для оценки термодинамического совершенства турбины:
1372.1/1651.52=0.83 или 83%
3.1 Составление уравнения эксергетического баланса для реального цикла
Проанализируем величины потерь в элементах установки.
В котле и пароперегревателе полезная работа не производится. Потери эксергии определяются в виде:
Эксергия воды, поступающей в котёл: 33,69.
Эксергия пара на выходе из пароперегревателя: 1842,13;
— эксергия потока тепла, подводимого от горячего источника, имеющего температуру: tГ=14500С рабочему телу.
(3777−150,786)((1−277.15/(1450+273.15))= 3043
Получим:
=(33,69+3043) — 1842,13=1234,56
В конденсаторе полезная работа не совершается. Потери эксергии определяются как:
190,61−4,49=186,12
Эксергия воды, поступающей в насос:
exвхнас=ex1=4,49
Эксергия воды на выходе из насоса:
exвыхнас=ex2=33,69
Для работы насоса затрачивается работа lполез=l'1−2=-29,196, тогда
4,5−33,7+29,2
Эксергия теплоты, подводимой в цикле:
Суммарные потери эксергии в цикле:
?l?=?lк+?lТ+?lкон+?lнас=1234,56+279,42+186,12+0=1700,1
Суммарная полезная работа, выработанная в цикле:
1372,1−29,196=1342,9
Уравнение эксергетического баланса:
3043−1342,9=1700,1
4. Определение расхода охлаждающей воды в конденсаторе.
Исходными данными для расчёта конденсатора являются следующие параметры:
T6g=T1=302,15, tв охл=120С, i1=121,59, i6g=2404,9, P6g=P1=0,004 бар, P0=1,450 896 бар.
Зададим подогрев охлаждающей воды до температуры конденсации пара (на линии насыщения),. Для охлаждающей воды энтальпия входа и выхода определяются в виде:
12•4,18=50.16
(302,15−273,15)•4,18=121,22
Запишем уравнение теплового баланса в конденсаторе:
(2404,9−121,59)/(121,22−50,16)= 32,13
Для идеального цикла с регенерацией:
(1−0,104)(2103,7−121,59)/(121,22−50,16)= 24,99
g=0,104- доля пара, отбираемого на регенерацию, определена в разделе 6.2.
5. Расчет идеального цикла Ренкина с промежуточным перегревом пара
Схема теплоэнергоустановки с промежуточным перегревом пара
1. насос
2. барабан котла
3. пароперегреватель
4. турбина паровая
5. теплообменник (конденсатор)
6. электрогенератор
7. дополнительный пароперегреватель
Повышение средней температуры подвода теплоты (и, следовательно, повышение КПД всей установки) реализуется в цикле ПТУ с промежуточным перегревом пара. В отличие от схемы без промежуточного перегрева пар после пароперегревателя поступает в часть высокого давления турбины. Из неё пар поступает в дополнительный (промежуточный) пароперегреватель (7), где температура пара повышается до температуры tП. Затем пар снова поступает в турбину низкого давления (4) и расширяется. При этом на последних ступенях турбины получаем более сухой пар.
5.1 Параметры узловых точек и процессы цикла
Параметры точек остаются такими же, как для идеального цикла Ренкина, но добавляются следующие точки:
ТОЧКА 10
Точка соответствует параметрам пара после ТВД. Заданы PП2=P10=11 бар. Т. к. процесс в турбине идеальный адиабатный s10=s5=6,9818
По таблицам для перегретого пара определяем остальные параметры:
457.22K
0.17 744
2780.7
2780,7−11•0,17 744=2585.5
(2780,7−16,85) — 277,15 (6,9818−0,0613)= 845,8
ТОЧКА 11
Точка соответствует параметрам пара перед ТНД. Известны: P11=11 бар, 943,15 По таблицам для перегретого пара определяем остальные параметры:
7,815
0.39 426
3855.1
8.1596
3421.5
(3855.1−16.85) — 277.15 (8.1596−0.0613)=11 593.8
ТОЧКА 12
Точка соответствует состоянию влажного пара, поступающего в конденсатор. Пользуясь таблицами для влажного пара, по параметрам: P12=P1=0,4 000бар и 8.1596, определяем:302,15K
==;
==;
==,
Определим степень сухости пара x:
отсюда
0.96 101
33.436
2458.9
2325.1
(2458.9−16.85) — 277.15 (8.1596−0.0613)= 197.6
Рассмотрим процессы 5−10, 10−11, 11−12 и 12−1.
ПРОЦЕСС 5−10 — адиабатное расширение в турбине.
2585.5−3361=-775.5
2780.7−3777=-996.3
775.5
996.3
845.8−1842.13=-996.33
ПРОЦЕСС 10−11 — изобарный вторичный перегрев пара в пароперегревателе.
3421.5−2585.5=836
3855.1−2780.7=1074.4
1074.4
1074.4−836=238.4
1593.8−845,8=748
ПРОЦЕСС 11−12 — обратимое расширение в турбине рабочего тела.
2325.1−3421.5=-1096.4
2458.9−3855.1=-1396.2
1096.4
1396.2
197.6−1593.8=-1396.2
ПРОЦЕСС 12−1 — изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе до состояния насыщения воды при 302.16 K.
151.484−2325.1=-2173.616
121.59−2458.9=-2337.31
— 2337.31
— 163.694
4.484−197.6=-193.116
Проверка.
— 13+1372+985±775+864+836−1096−2173=0
29+1381+1131+1114−996+1074−1396−2337=0
29+511+612+685−996+748−1396−193 =0
=13.694+7.3+145.84+249.63+777.5+238.4+1096.4−163.964=2363
— 29+0+0+0+996+0+1396+0=2363
=0+1381+1131+1114+0+1074+0−2337=2363
5.2 Определение КПД цикла
Для расчёта цикла с промежуточным пароперегревом воспользуемся формулой:
0,50 или 50%
6. Расчет идеального цикла ренкина с регенеративным отбором тепла
Схема теплоэнергоустановки с регенерацией тепла и идеальный цикл в T-S, P-V и i-s диаграммах:
1. насос
2. барабан котла
3. пароперегреватель
4. турбина паровая
5. теплообменник (конденсатор)
6. электрогенератор
7. линия отбора пара
8. бак питательной воды
9. водоподогреватель
10. насос высокого давления Появляется дополнительный насос (10), для повышения давления смешанных потоков до PП1=130 бар. Насос (1) повышает давление (1-g) части пара до Pрег=1,5бар. В этом цикле пар расширяется в турбине до температуры t7 и давления Pрег, где часть пара отбирается на регенерацию, а остальная часть расширяется до давления Pк. Отобранная часть пара конденсируется в регенеративном теплообменнике (9), нагревая питательную воду перед её поступлением в котёл. Затем конденсат смешивается с основным потоком в питательном баке.
6.1 Параметры в узловых точках цикла и процессы цикла
Дополнительными точками к идеальному циклу Ренкина являются точки: 7, 8, 1', 9' и 9. Определим параметры в этих точках.
ТОЧКА 7
Отбор пара на регенерацию при давлении 0,8. Для идеального, обратимого расширения в турбине 6,9818. Остальные параметры находим по таблицам [2]:
366.64 K
0.103 852.0872;
391.642 665.2;
1.23 287.4339.
Определим степень сухости пара x:, отсюда
0.927
1.9349
2483.32
2344.6
564.5
ТОЧКА 8
Состояние насыщения регенерационной воды (по таблице):
0,08 МПа
366,64
0.10 385
391.64
1.2328
391.64−0,08•0.10 385=391.56
50.10
ТОЧКА 1'
Известно 0,08 МПа. При этом давлении происходит смешивание основной части пара и пара, отбираемого на регенерацию. Для процесса в насосе 0,423. По таблицам для воды и перегретого пара интерполяцией определяем:
0.10 041
302.15
121.65
121.57
(121.65−16.85) — 277.15 (0.423−0.0613)= 4.55
ТОЧКА 9'
Параметры точки 9' определим по табл. Вода недогрета до температуры насыщения t8= 93.25 о С при P=0,08 МПа на? tB = 5 о С, т. е. t8 -?tB = 93.25 о С-5 о С= 88.25 о С. Остальные параметры:
369.62
0,00 10 347
1.1723
314.01−0,08•0,10 258= 369.54
(369.62−16.85) — 277.15 (1.1723−0.0613)= 44.856
ТОЧКА 9
Параметры точки 9 определим по табл.
Эта точка соответствует параметрам воды, поступающей в котёл, уже сжатой в насосе.
По известным 130МПа и 1.1723 находим:
362.18 K
382.94
0,10 291
369.56
(382.94−16.85) — 277.15 (1.1723−0.0613)= 58.17
ПРОЦЕСС 1−1' — адиабатное повышение давления при помощи конденсатного насоса.
121.6−121.6=0
121.6−121.6=0
4.55−4.49=0.06
ПРОЦЕСС 1'-9' — изобарный подогрев воды в регенеративном подогревателе.
369.5−121.6=247.9
369.6−121.6=248
44.856−4.55=40.3
ПРОЦЕСС 9'-9 — адиабатное повышение давления до давления в котле.
382.94−369.6=13.34
— 13.34
58.17−44.856=13.31
ПРОЦЕСС 9−3 — изобарный подогрев воды в котле.
1511−369.5=1141.5
1531.4−382.9=1148.5
1148.5
1148.5−1141.5=7
544.61−58.17=486.44
ПРОЦЕСС 5−7 — обратимое расширение пара в турбине до давления Pрег.
2344.6−3361=-1016.4
2483−3777=-1294
1016.4
564.5−1842.13=-1277.63
ПРОЦЕСС 7-6 — изоэнтропное расширение в турбине оставшейся после отбора (1-g) пара.
1990.28−2344.6=-354.32
2103.72−2483=-379.28
354.32
379.28
168.85−564.5=-395.65
Проверка.
=0+248+0+1142+985+864−1016−354−1839=0
=0+248+13+1149−1279−396+1134+1114−1983=0
=0.06+40.3+13.31+486.44−1277.63−395.65+612.39+685.13−164.36=0
=0+0+0+7+1016.4+354.32+145.84+249.63−143.334=1659.856
=0+0−13.34+0+1294+379+0+0+0=1659.66
=0+248+0+1148.5+0+0+1131+1114−1982=1659.5
6.2 Определение доли пара, отбираемого на регенерацию
Схема регенеративного отбора пара
Тепловой баланс бака питательной воды:, где — энтальпия после смещения.
Тепловой баланс подогревателя: .
Решая совместно, получим:
(369.62−121.65)/(2483.32−121.65)= 0.104
6.3 КПД цикла с регенеративным отводом.
1-((2103,72−121,59)(1−0,104))/(3777−382,94)= 0,47
7. Теплофикационний цикл
Схема теплоэнергоустановки теплофикационного цикла:
1. котёл
2. пароперегреватель
3. турбина паровая
4. бак питательной воды
5. насос
6. генератор Количество тепла q2 отводится в сети тепловодоснабжения.
Диаграмма теплофикационного цикла в T-s координатах:
7.1 Параметры в точках цикла
ТОЧКА 13
Эта точка соответствует параметрам питающей воды для теплофикационного цикла. Вода поступает при 348.15 K и 0.100 525 МПа. Находим по таблицам [2]:
314.02
1.0156
0,10 258
313.92
(314.02−16.85) — 277.15 (1.0156−0.0613)= 32.68
ТОЧКА 13'
Эта точка соответствует параметрам питающей воды, сжатой в насосе перед подачей в котёл.
13 МПа;
1.0156
Определяем по таблице [2]:
327.23
348.82 K
0,10 203 313.97
(327.23−16.85) — 277.15 (1.0156−0.0613)= 45.89
ТОЧКА 14
Эта точка соответствует параметрам питающей воды для теплофикационного цикла. Известно: 0.100 525 МПа и 6.9818 Интерполируя, найдём остальные параметры: По таблицам определяем:
372.9 K
1.5813
2535.2
2376.3
(2535.2−16.85) — 277.15 (6.9818−0.0613)= 600.33
7.2 Определение КПД теплофикационного цикла
((3777−2535.2)+(313.97−314.02))/(3777−313.97)= 0,358 или 35,8%
Примечание: Определить коэффициент использования теплоты не представляется возможным, так как неизвестно какую долю от теплоты q2 составляют потери.
Параметры узловых точек теплофикационного цикла.
0,45 | идеальный цикл без регенерации (Ренкина) | ||
0,37 | действительный цикл без регенерации (Ренкина) | ||
597,75 | диссипация энергии | ||
0,83 | эксергетический КПД турбины | ||
1700,1 | потеря эксергии в цикле (реальный цикл Ренкина без регенерации) | ||
24,99 | расход охлаждающей воды в конденсаторе для ид, цикла с регенерацией | ||
0,50 | идеальный цикл с промежуточным перегревом | ||
0,47 | идеальный цикл с регенерацией | ||
0,36 | теплофикационный цикл | ||
Вывод
Проведя расчёты, мы получили таблицу параметров паротурбинных установок (ПТУ), рассчитанных при различных способах осуществления цикла Ренкина. Из данной таблицы видно, что ПТУ выдаёт больший КПД в идеальном цикле Ренкина с промежуточном перегревом и в цикле с регенерацией. КПД в цикле Ренкина с промежуточным перегревом пара увеличивается за счет того, что пар в пароперегревателе нагревается до температуры, превышающей температуру насыщения при данном давлении. В этом случае средняя температура подвода тепла увеличивается по сравнению с температурой подвода тепла в цикле без перегрева и, следовательно, термический КПД цикла возрастает. Термический КПД теплофикационного цикла ниже термического КПД соответствующего конденсационного цикла, в котором пар расширяется в турбине до очень низкого давления, производя при этом полезную работу, и превращается в охладителе в конденсат, а отнятая от него в конденсаторе теплота полностью теряется с охлаждающей водой. Это объясняется тем, что в теплофикационном цикле конечное давление пара значительно превосходит обычное давление в конденсаторе паровой турбины, работающей по конденсационному циклу. Термический КПД идеального цикла Ренкина превышает термический КПД реального цикла Ренкина, т.к. в идеальном цикле не учитываются потери тепла на преодоление сил трения, и процесс считается изоэнтропным. В реальном же цикле принимаются в расчет еще и совершение паром работы по преодолению сил трения в турбине.
1) Крутов В. И. Техническая термодинамика. — М.: Высшая школа, 1981.
2) Александров А. А., Григорьев Б. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник.- М.: Издательство МЭИ, 1999.