Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






ПТУ, работающая по циклу Ренкина




Задача. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина при начальных параметрах пара р1 = 60 бар и t1 = 600 °С. Давление пара в конденсаторе р2 = 0,004 МПа.

Изобразить принципиальную схему установки и её термодинамический цикл на энтропийных и p,v диаграммах. Определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, термический КПД, удельные расходы пара, теплоты и топлива, а также мощность установки, если часовой расход пара составляет 950 кг/час.

Сделать вывод об условиях работы последних ступеней паровой турбины. Задачу решить с помощью диаграммы h,s и уточнить по таблицам.

 

Решение задачи с помощью диаграммы h,s

Определяем параметры воды и водяного пара в характерных точках цикла Ренкина (1-2-3-4-5-6-1 на рис. 4.1).

Точка 1 находится в области перегретого пара на пересечении изобары p1 = 6,0 МПа(черная линия)и изотермы t1 = 600 0С (красная линия) на диаграмме h,s (рис.4.1). Свойства пара в этом состоянии: удельный объем v1 = 0,065 м3/кг; энтальпия h1 = 3660 кДж/кг; энтропия s1 = 7,18 кДж/(кг·К).

Точка 2. Из условия р2 = 0,004 МПа и s2 = s1 = 7,18 кДж/(кг·К)устанавливаем, что точка 2 находится в области влажного пара на пересечении изобары р2 = 0,004 МПа и изоэнтропы s2= 7,18 кДж/(кг·К). Тогда значения удельного объема v2 = 29 м3/кг, энтальпии h2 = 2130 кДж/кг и степени сухости х2= 0,83.

 

Рис.4.1. Принципиальная схема ПТУ, работающей по циклу Ренкина,

и её термодинамический цикл

на схеме: 1паровой котел; 2пароперегреватель; 3паровая турбина; 4конденсатор; 5питательный насос; 6редуктор;7гребной винт;

на диаграммах : 1-2 – обратимый адиабатный (изоэнтропный) процесс расширения пара в турбине), 2-3 –изобарно-изотремический процесс отвода теплоты в окружающую среду (конденсация пара), 3-4 –изохорно адиабатный процесс “сжатия жидкости“;4-5-6-1 изобарній процесс подвода теплоты к рабочему телу в том числе, 4-5 –изобарный процесс нагрева обычной жидкости , 5-6 –изобарно-изотермический процесс парообразования, 6-1 –изобарный процесс перегрева пара

Точка3 характеризует состояние насыщенной жидкости при р3= р2= 0,004 МПа.Энтальпия в этой точке прирешении задач с помощью диаграммы h,s рассчитывается по формуле

.

При этом температура насыщения ts определяется по точке пересечения изобары 0,004 МПа с правой пограничной кривой (х = 1). Исходящая из этой точки изотерма (красная линия) является искомым значением ts.

Точке 4 соответствует состояние жидкости при давлении р1 = 6,0 МПа. Значение энтальпии h4 определяем из соотношения

 

h4 = h3+|lн| = 117+6 = 123 кДж/кг,

принимая работу насоса равной давлению р1, выраженному в МПа — lн = 6 кДж/кг

Точка 5,также как и точка3, находится на пограничной кривой жидкости при р1= 6,0 МПа. Температура насыщения при указанном давлении при определении по диаграмме h,s равна 275°С, отсюда энтальпия h5 равна 4,19х275 = 1152,2 кДж/кг.

Точка 6 характеризует состояние насыщенного пара при р1 = 6,0 МПа. Свойства в этом состоянии при определении по диаграмме h,s равны: t6=275 °С; v6 = 0,03 м3/кг; h6 = 2780 кДж/кг; s6 = 5,89 кДж/(кг·К).

Полученные с помощью h,s диаграммы данные о термодинамических свойствах рабочего тела (воды и водяного пара) в характерных точках цикла Ренкина сводим в таблицу.

Таблица 4.1

Свойства воды и водяного пара в характерных точках

цикла Ренкина, определенные по диаграмме h,s

Точка р, Мпа t, °C v, м3/кг h, кДж/кг s, кДж/(кг·К) x   Фазовое состояние
6,0 0,065 7,18 - перегретый пар
0,004 7,18 0,83 влажный пар
0,004     насыщенная жидкость
6,0       - обычная жидкость
6,0     насыщенная жидкость
6,0 0,03 5,89 насыщенный пар

 

Отсутствующие в таблице свойства (пустые клетки) не могут быть определены (либо рассчитанные ) с помощью диаграммы h,s.

Термический КПД цикла Ренкина без учёта работы насоса

.

КПД цикла с учётом работы насоса

 

.

Удельный расход пара (на 1 кВт·ч)

 

.

Удельный расход теплоты

 

.

Удельный расход топлива

 

,

 

где – низшая теплота сгорания топлива (для топлив, используемых в ПТУ, принимается равной 40000 кДж/кг)

Мощность установки

 

.

Решение задачи с помощью таблиц свойств воды и водяного пара [3]

Точка1

Параметры водяного пара в этой точке определяем по таблицам [3] (стр. 127), учитывая заданные значения давления и температуры. При несовпадении заданных значений p и t с табличными, применяем интерполяцию (при необходимости двойную).

Точка2

Из условия s2 = s1 = 7,1673 кДж/(кг·К) и р2 = 0,04 бар определяем степень сухости пара х2

.

Удельный объем рассчитываем по аддитивной формуле

 

,

 

либо по приближенной формуле

 

.

 

В данном случае точное и приближенное значения v2 в пределах пяти значащих цифр совпали.

Энтальпия также рассчитывается как аддитивная величина

,

либо из соотношения

,

 

где r = h'' – h' – теплота парообразования при заданном давлении.

Точка3. Свойства воды в состоянии насыщения определяются по [3] (табл. II) при известном давлении р3 = р2 = 0,04 бар.

Точка4. В этой точке давление р4 = 60 бар,энтропия s4 = s3 = = 0,4224 кДж/(кг·К) (изохорно-адиабатный процесс «сжатия жидкости» 3-4). Тогда коэффициент интерполяции равен

 

.

 

Определив ks, рассчитываем термодинамические свойства воды в точке 4

 

.

 

Точки5 и 6. Свойства насыщенных воды и пара определяем по [3] (табл. ІІ), зная давление р5=р6=р1 = 60 бар.

Результаты определения и расчета свойств рабочего тела (воды и водяного пара) во всех характерных точках цикла сводим в таблицу 4.2.

Работу насоса рассчитываем по формуле

 

.

Примечание:При подстановке давления в МПа выражение должно домножаться на 103.

КПД установки с учетом работы насоса

 

.

 

Удельный расход пара на 1 кВт·ч

 

Удельный расход теплоты

 

.

Удельный расход топлива

 

.

 

Мощностьустановки

,

Таблица 4.2

Термодинамические свойства воды и водяного пара

в характерных точках цикла Ренкина, определенные по таблицам

 

Точка р, бар t, °C v, м3/кг h, кДж/кг s, кДж/(кг·К) x Состояние
0,06521 3657,2 7,1673 - перегретый пар
0,04 28,981 29,151 2159,03 7,1673 0,8376 влажный пар
0,04 28,981 0,001004 121,41 0,4224 насыщенная жидкость
29,12 0,00100137 127,44 0,4224 - обычная жидкость
275,56 0,0013187 1213,9 3,0277 насыщенная жидкость
275,56 0,03241 2783,3 5,8878 насыщенный пар

 

Значение КПД рассчитанное по диаграмме на 1,94 % отличается рассчитанного по таблицам. Соответственно отличаются значения удельного расхода пара, теплоты, топлива и мощности. Это объясняется меньшей точностью определения значений энтальпии с помощью диаграммы h, s по сравнению с табличными величинами.

Из расчета следует, что степень сухости пара на выходе из турбины равна 84 %, то есть его влажность составляет 16 %. Из опыта эксплуатации ПТУ известно, что влажность пара не должна превышать 14 % во избежание механического разрушения лопаток последних ступеней турбины (эрозии). Для исключения этого вводят промежуточный перегрев пара, рассматриваемый в следующей задаче.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2020 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных