Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды в подогревателе поверхностного типаЗадача. В ПТУ, работающей при начальних параметрах пара p1= 6,0 МПаи t1= 600°С, используется регенеративный подогрев питательной воды в подогревателе поверхностного типа. Давление отбора 1,0 МПа. Давление пара в конденсаторе р2= 0,04 бар. Изобразить цикл на энтропийных и p,v диаграммах. Определить термический КПД установки, удельные расходы пара, теплоты и топлива, а также мощность установки с учётом работы насоса, если часовой расход пара составляет 950 кг/час. Сделать вывод об изменении КПД установки и её мощности по сравнению с базовым циклом Ренкина. Задачу решить с помощью таблиц свойств воды и водяного пара.
Рис.4.4 Принципиальная схема и цикл ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды в подогревателе поверхностного типа На схеме: 1 – паровой котел, 2 – пароперегреватель, 3 – паровая турбина, 4 – электрогенератор, 5 – конденсатор, 6 – конденсатный насос, 7 – сборник конденсата, 8 – питательный насос, 9 – конденсатоотводчик, 10 – регенеративный подогреватель Решение Определяем параметры жидкости в сборнике конденсата (точка 9) из условия, что р9=1бар и t9=(70…80)°С (принимаем t9 = 80°С): v9=0,0010228 м3/кг; h9=293,0 кДж/кг; s9 =0,9548 кДж/(кг·К). Энтальпия в точке 11 определяется из условия р11 = р1 = 60 бар, s11 = s9 = =0,9548 кДж/(кг·К). Тогда по данным на изобаре 60 бар коэффициент интерполяции равен
следовательно
Энтальпия в точке 12, характеризующей состояние воды после поверхностного регенеративного подогревателя, определяется из условия t12 = t8 = =ts(ротб) = 179,88°C, р12 = р1 = 60 бар. Тогда
а энтальпия Доля пара α, отбираемого для регенеративного подогрева воды, рассчитывается из уравнения теплового баланса: 
Сумма работ насосов
где работы первого и второго насосов равны
Термический КПД данного цикла
где значения энтальпии h1, h2, h7, h3и h8 приняты из предыдущих задач, так как исходные данные не изменились. Итак, использование поверхностного регенеративного подогревателя повышает термический КПД примерно на 1% по сравнению с аналогичным циклом со смесительным подогревателем. Это обусловлено тем, что подогрев питательной воды в этом случае начинается не от температуры конденсации при р=0,04 бар (~30°С), а от температуры жидкости в сборнике конденсата (80°С). При этом на 7,1% уменьшается доля пара, отбираемого для подогрева питательной воды. ПТУ с промежуточным перегревом пара и регенеративным подогревом питательной воды в поверхностном и смесительном подогревателях Задача. В ПТУ, работающей при начальных параметрах пара и давлении в конденсаторе р1=8,0 МПа, t1=500°Си р2=0,005 МПа, применен промежуточный перегрев пара при давлении рп=2 МПа до температуры 480°С. Для подогрева питательной воды используются два регенеративных подогревателя поверхностного и смесительного типов, в которые отбирается пар при давлениях р2отб=1 МПа и р1отб=3 МПа, соответственно. Определить раздельное и совместное влияние промежуточного перегрева пара и регенеративного подогрева питательной воды на значения термического КПД цикла. Изобразить принципиальную схему и цикл указанной ПТУ на энтропийных и p,v диаграммах. Рис. 4.5. Принципиальная схема и термодинамический цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара и двумя регенеративными подогревателями питательной воды На схеме: 1 – паровой котел, 2 – первичный пароперегреватель, 3 – вторичный (промежуточный) пароперегреватель, 4 – турбина высокого давления, 5 – турбина низкого давления, 6 – электрогенератор, 7 – конденсатор, 8 – сборник конденсата, 9 – регенеративный подогреватель поверхностный, 10 – регенеративный подогреватель смесительный, 11 – конденсатоотводчик, 12 – конденсатный насос, 13 – питательный насос промежуточного давления, 14 – питательный насос высокого давления Решение Определяем энтальпию рабочего тела в характерных точках базового цикла Ренкина 1-2-3-4-5-6-1. Точка 1. При заданном давлении р1 = 80 бар и температуре t1 = 500°C h1 = 3398,5 кДж/кг; s1 = 6,7254 кДж/(кг·К). Точка 2. Энтальпию в этой точке определяем из условия s2 = s1 = 6,7254 кДж/(кг·К); р2 = 0,005 МПа Так как на изобаре 0,05 бар ([3], табл. II, стр. 62) s'<s2<s'', то
Тогда энтальпия в точке 2
где h' и r – энтальпия насыщенной жидкости и теплота парообразования при давлении р2 = 0,05 бар. Точка 3 соответствует состоянию насыщенной жидкости при р3=р2= =0,05 бар, поэтому h3 = h' = 137,77 кДж/кг; v3 = v' = 0,0010052 м3/кг. Работа насоса
Энтальпия жидкости в точке 4: Термический КПД базового цикла Ренкина с учетом работы насоса
Далее вводим в соответствии с условием задачи промежуточный перегрев пара. Определим для этого цикла (1-7-8-9-3-4-5-6-1, рис. 4.5.) параметры пара в дополнительных характерных точках 7, 8 и 9. Точка 7. Энтальпию в точке 7 рассчитываем из условияр7 = рП = 20 бари s7 = s1 =6,7254 кДж/(кг·К).Тогда коэффициент интерполяции по s:
а значение энтальпии h7
Точка 8. Определяем энтальпию и энтропию в точке 8 по заданным значениям температуры t8= tп = 480°Си давления р8 = рп= 20 бар ([3], стр. 109) h8= 3423,5 кДж/кг; s8= 7,3747 кДж/(кг·К) Точка 9. Рассчитываем значение энтальпии h9 из условияр9 = р2 = =0,05 бар; s9= s8= 7,3747 кДж/(кг·К) Так как на изобаре 0,05 бар s'<s9<s'' ([3] табл. II, стр. 62) рассчитываем степень сухости
Тогда значение энтальпии в точке 9
где h' и r – энтальпия насыщенной жидкости и теплота парообразования при давлении р2=0,05 бар. Термический КПД цикла с промежуточным перегревом пара рассчитываем из соотношения:
Относительное повышение термического КПД ПТУ от введения промежуточного перегрева пара
Вводим дополнительно регенеративный подогрев питательной воды в подогревателе поверхностного типа (то есть рассмотрим цикл 1-7-8-11-9-3-14-15-4'-19-5-6-1 на рис. 4.5.) И в этом случае сначала определяем параметры рабочего тела в новых характерных точках 4', 11, 15, 19 и 13 (значение h13 необходимо для расчета αп). Параметры в точке 15 (в сборнике конденсата) определяем из условия р15 = ратм = 1 бар и t15=80°С. Тогда s15 =1,0752 кДж/(кг·К), h15 = 335,0 кДж/кг и v15 = 0,0010292 м3/кг. Энтальпию в точке 4' определяем из условия p4' = p4= p1= 80 бар и s4'=s15 = 1,0752 кДж/(кг·К). Тогда
Энтальпию в точке 11 определяем из условия р11 =
Энтальпию в точке 19 определяем из условия р19 = р1 = 80 бар и t19 = t13 = =ts(10 бар)=179,88°C, тогда
Энтальпия в точке 13 равна h13 = h'( Долю пара αII, отбираемого для регенеративного подогрева питательной воды определяем из уравнения теплового баланса первого (поверхностного) подогревателя
откуда
Работа насосов:
Термический КПД цикла с промежуточным перегревом пара и одним регенеративным подогревателем поверхностного типа равен
Относительное повышение термического КПД данного цикла по сравнению с КПД цикла с промежуточным перегревом пара (предыдущим вариантом рассматриваемой задачи).
Повышение термического КПД этого цикла по сравнению с базовым циклом Ренкина:
Наконец, рассмотрим полный заданный цикл ПТУ (1-10-7-8-11-9-3-14-15-16-17-12-18-5-6-1, рис.4.5) с промежуточным перегревом пара и двумя регенеративными подогревателями, причем первый по ходу питательной воды поверхностного типа, а второй — смесительного. По сравнению с предыдущими вариантами задачи неизвестны значения h10, h12, h16, h17, h18 и αсм, αп, а также изменившаяся сумма работ насосов ∑│lн│. В точке 10 значение энтальпии рассчитывается из условия: р10= тогда
В точке 12 энтальпия равна h12 = h'( В точке 17 энтальпия определяется из условия р17 =
В точке 18 энтальпия определяется из условия s18 = s12 = s'(p = 30 бар) = 2,6455 кДж/кг, р18 = р1 = 80 бар, откуда
Доля пара αсм, отбираемого в смесительный (второй) подогреватель, рассчитывается из уравнения теплового баланса
Отсюда Для расчета значения αп для поверхностного (первого) подогревателя необходимо определитьэнтальпию в точке 16 из соотношения:
где Значение αп рассчитываем из уравнения теплового баланса:
Тогда Наконец, сумма работ насосов:
Тогда термический КПД рассматриваемого цикла:
Относительное повышение термического КПД ПТУ с промежуточным перегревом пара и двумя регенеративными подогревателями (первый поверхностный, а второй — смесительный) по сравнению с КПД ПТУ с промежуточным перегревом пара и одним регенеративным подогревателем поверхностного типа (предыдущий вариант).
Повышение термического КПД этого цикла по сравнению с базовым циклом Ренкина:
|
||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 281. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |
,
,
, откуда 
.
,
,
,
= 10 бар, s11= s8= =7,3747 кДж/(кг·К), откуда
,
,
= 10 бар) = 762,6 кДж/кг.
,
= 30 бар, s10= s1= 6,7254 кДж/(кг·К)
= 30 бар) = 1008,4 кДж/кг, а удельный объём — v12 = v' = 0,0012163 м3/кг (значение v' необходимо для расчёта работы третьего насоса).
)=179,88°С, тогда
.
,
,
(параметры точки 15 взяты со стр. 74)
.
.
(рассчитано выше)
