Пример выполнения курсовой работы

Исходные данные (из таблицы 1):

кг/с; МПа; ^оС; МПа;

МПа;  ^оС; ;  ^оС.

Параметры последней ступени турбины (таблица 1):

; м; ; ^о;

м; ^о; м.

Задаемся также мм и мм.

мм;  мм.

1.1. Упрощенный расчет ПТС

По - диаграмме (88 бар, 535 ^оС) = 3475 кДж/кг – энтальпия свежего пара.

Давление в деаэраторе ; МПа.

Из построения на - диаграмме кДж/кг.

По формуле (1)

 кДж/кг.

кДж/кг.

Для решения системы (2) записываем  кДж/кг и находим

 кДж/кг ([2, табл. II-1]);

 кДж/кг ([2, табл. II-1]);

 кДж/кг ([2, табл. II-2]).

Последние три энтальпии определены для состояния насыщения воды.

Подставляя эти значения в последнее уравнение системы (2) и заменяя

;

;

,     получаем:

;

;

; кг/с.

Далее определяем:

кг/с;

кг/с;

кг/с.

Все расходы определены.

Электрическая мощность турбины равна

;

кВт.

Определяем нагрузку производственного теплового потребления по формуле (4):

кВт.

Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении определяется по формуле (3):

.

1.2. Упрощенный тепловой расчет последней ступени турбины (только первое приближение).

Исходные данные для расчета ступени приведены ранее. Расчет ведем по пунктам раздела 4 c использованием i,s-диаграммы.

1) Параметры пара после турбины при МПа = 13 бар

составляют:

кДж/кг: м³/кг; ^оС.

2) Расчет  по параметрам рабочей решетки

2.1. Принимаем                            м³/кг;

2.2. Выходная площадь решетки м²;

2.3. Относительная скорость м/с;

2.4. Принимается              ^о;

2.5. При окружной скорости  м/с

абсолютная выходная скорость  равна

           м/с.

2.6. Потери с выходной скоростью Дж/кг = 20,4 кДж/кг.

3) Параметры пара за рабочим колесом из построения на - диаграмме:

м³/кг;

кДж/кг.

4) Уточнение параметров  и :

м/с;

м/с;

Дж/кг = 19,4 кДж/кг;

кДж/кг.

5) Потеря энергии в рабочей решетке      

          (при ) равна:

Дж/кг = 5,95 кДж/кг.

6) Определяем положение точки 3 на - диаграмме

кДж/кг.

7) Располагаемый теплоперепад рабочей решетки

кДж/кг.

( Здесь Дж/кг = 70,3 кДж/кг.)

8) Отложив , получаем  кДж/кг.

В данном случае , такое иногда бывает в ступенях с малой степенью реакции.

По диаграмме определяем бар = 1,32 МПа.

9) Скорость ₁ определятся как

м/с.

10, 11) При построении выходного треугольника скоростей определяют

,

тогда                           ^о.

12) Перепад энтальпий, срабатываемый на сопловой решетке

кДж/кг.

13) Теоретическая скорость

м/с.

14) Коэффициент скорости сопловой решетки

.

15) Скорость выхода из сопел

м/с.

16) Потери в соплах

Дж/кг = 3,3 кДж/кг.

17) По диаграмме определяют кДж/кг;

кДж/кг; м³/кг.

По построению на - диаграмме МПа, м³/кг.

Входная скорость потока оценивается как

м/с,

Параметры пара перед ступенью определяют при кДж/кг,

тогда МПа; м³/кг; кДж/кг.

18) Из входного треугольника скоростей определяют

.

19) Далее студенты самостоятельно определяют  по формуле

и уточняют величины (сл) и (сл) для следующего приближения по формуле

(сл)=  и (сл)= (сл) – (  - ),

После схождения итерационного процесса далее используют результаты последнего приближения.

Вначале строят треугольники скоростей, аналогично рис. 5.

20) Удельная работа на лопатках ступени

кДж/кг.

21) Располагаемая удельная энергия ступени

кДж/кг.

22) Относительный лопаточный к.п.д.

%.

23) Относительный внутренний к.п.д.

%.

Низкое значение  объясняется тем, что в примере пп.20-23 выполнены по результатам расчета только в первом приближении

1.3. Выбор дутьевого вентилятора

Расход теплоты на турбоустановку

;

кВт.

Расход теплоты топлива

кВт.

Расход природного газа на котел

м³/с.

Объемный расход воздуха при 30 ^оС:

                                    м³/с.

Расчетная подача воздуха вентилятором

м³/с.

Исходя из данных таблицы 3, на котел может быть установлен вентилятор типа ВДН-28-IIу либо 2 параллельно работающих вентилятора ВДН-22-IIу. Последние имеют более близкую к заданной кПа величину расчетного напора кПа, что обеспечивает меньшую установленную мощность приводных электродвигателей. Далее студент определяет мощность вентилятора для режима расчетной нагрузки.

1.4. Выбор насоса для сети

Исходные данные: Схема а) – линия питательной воды

кг/с; МПа; МПа; м;

м; м; м.

Определяем объемный расход питательной воды

,

где - плотность питательной воды, зависящей от давления.

Во всасывающей линии насоса: при МПа удельный объем кипящей воды м³/с и температура ^оС ([2] табл. II-1)

кг/м³.

Объемный расход питательной воды во всасывающей линии насоса

м³/с.

В напорной линии насоса:

при                      МПа

удельный объем воды м³/кг ([2] табл. II – III)

плотность                  кг/м³.

Объемный расход воды в напорной линии

м³/с.

Определяются диаметры всасывающей и напорной линий

Для всасывающей линии м/с:

м = 381 мм.

Выбирается из нормального ряда (ГОСТ 355-80) мм.

Уточненная скорость

м/с.

Для напорной линии м/с:

м = 209 мм.

Выбирается мм.

Уточненная скорость

м/с.

Устанавливаются режимы движения воды во всасывающей и напорной линиях по числу Рейнольдса

,

где  - динамический коэффициент вязкости берется из ([2] табл. II-V).

Для всасывающей линии с учетом подпора м давление составляет МПа. Значение динамического коэффициента следует брать для воды (над чертой), а не для водяного пара, т.е. при МПа и ^оС

при ^оС мкПа 

при ^оС мкПа.

мкПа

Для напорной линии при МПа и ^оС

при ^оС мкПа 

при ^оС мкПа.

мкПа

,

.

Предельное число Рейнольдса, при превышении которого наступает квадратичная зона сопротивления

,

.

Следовательно   и , и имеет место квадратичная зона сопротивления турбулентного режима движения воды.

Определяются коэффициенты сопротивления трения

,

.

Определяются значения  для всасывающей и напорной линий сети

.

Значения коэффициентов местных сопротивлений берутся из таблицы В.1 приложения В

,

с²/м⁵,

,

,

, с²/м⁵.

Определяется статический напор

,

где · · МПа; МПа.

м.

Характеристика сети

.

Строится характеристика сети

при м;

при м³/с м;

при м³/с м.

при  м³/с м.

Из приложений Г и Ж видно, что наиболее подходящего одного насоса с параметрами  и  нет. Тогда возможны следующие варианты выбора насосов. Выбираются два насоса типа ПЭ-250-40, или типа ПЭ-250-45 или же два разных и включаются в последовательную работу. Строится их суммарная характеристика (на миллиметровой бумаге). Для достижения нужной расчетной подачи (расхода в сети)  и напора  осуществляется регулирование увеличением частоты вращения рабочего колеса первого (по ходу потока) насоса.

Номинальная мощность насоса

кВт.

Мощность привода (электродвигателя) насоса

кВт.

1.5. Определение кавитационного запаса насоса

Кавитационный запас насоса

,

где - абсолютное давление в деаэраторе МПа.

,

м.

- давление насыщенных паров, МПа.

м.

Величина расчетного кавитационного запаса больше допустимого м для выбранных насосов (таблица Ж.1 приложения Ж). Значит, насосы не будут работать в кавитационном режиме.