11. Изохорный прс изм сост водяного пара vconst
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
24. Принципиальная схема котлов с естественной циркуляцией. Основных характеристики, маркировка, область применения. Паровой котел используется для получения пара нужных параметров, а именно температуры и давления. Основные характеристики котла:Д-паропроизводительность-число кг с секунду пара, полученного в данном котле. Р-давление перегретого пара. По давлению котлы подразделяются на: 1)котлы давления <1 МПа,2)Среднее давление 1-10 3)высокое давление 10-22,5МПа 4)котлы сверхкритичного давления больше 22,5 МПа Маркировка котлов:
 1-экономайзер 2-барабан-сепаратор 3-опускная труба 4-коллектора 5-подъемная труба 6-пароперегреватель ПВ-питательная вода ПП-перегретый пар. Питательная вода поступает в 1, где подогревается до температуры насыщения, после чего направляется в водный объем 2. По холодной опускной трубе вода попадает в оба коллектора4. Из 4 вода поступает во все испарительные поверхности, расположенные в топке котла. В процессе горения топлива образуются продукты сгорания, которые попадают на поверхность нагрева с помощью излучения, конвенкции. После теплопроводности вода нагревается в трубах и начинается процесс парообразования. Образовавшаяся пароводяная смесь по горячим подъемным трубам 5 поступает в барабан сепаратор, где происходит отделение пароводяной смеси от воды. Отсепарированная паровая фаза направляется в 6, на выходе которого имеем перегретый пар нужного давления и температуры. В котлах с естественной циркуляцией возникает двигающий напор S, величина которого прямо пропорциональна высоте трубы H. Движение в контуре циркуляции происходит за счет разности плотности воды и паровой смеси. За счет циркуляции пароводяной смеси вверх происходит охлаждение поверхности нагрева котла. Величина S в котлах обычно не превышает 0,1 МПа. Кратность циркуляции – это есть отношение массового расхода циркулирующей воды к количеству образовавшегося пара в единицу времени.   В котлах с естественной циркуляцией обязательно устанавливается барабан, который выполняет следующие функции:1)отделение паровой смеси от водяной2)необходим для организации циркуляции3)четко разделяет друг от друга экономайзерную, парообразующую, пароперегревательную зону. Котлы естественной и принудительной циркуляции работают до критической области давления(давление жидкости и пара равны между собой)25. Принципиальная схема котлов с вынужденной циркуляцией. Основных характеристики, маркировка, область применения.  Отличны от естественных тем, что к выпускной трубе устанавливается насос7, который развивает дополнительное давление Д. Движущий напор на циркуляции в несколько раз превышает напор естественной циркуляции, что позволило располагать трубы и наклонно, и горизонтально. Эти котлы более компактны. Кратность циркуляции  .В котлах с вынужденной циркуляцией обязательно устанавливается барабан, который выполняет следующие функции:1)отделение паровой смеси от водяной2)необходим для организации циркуляции3)четко разделяет друг от друга экономайзерную, парообразующую, пароперегревательную зону. Котлы естественной и принудительной циркуляции работают до критической области давления(давление жидкости и пара равны между собой) 1-экономайзер 2-барабан-сепаратор 3-опускная труба 4-коллектора 5-подъемная труба 6-пароперегреватель ПВ-питательная вода ПП-перегретый пар. Питательная вода поступает в 1, где подогревается до температуры насыщения, после чего направляется в водный объем 2. По холодной опускной трубе вода попадает в оба коллектора4. Из 4 вода поступает во все испарительные поверхности, расположенные в топке котла. В процессе горения топлива образуются продукты сгорания, которые попадают на поверхность нагрева с помощью излучения, конвенкции. После теплопроводности вода нагревается в трубах и начинается процесс парообразования. Образовавшаяся пароводяная смесь по горячим подъемным трубам 5 поступает в барабан сепаратор, где происходит отделение пароводяной смеси от воды. Отсепарированная паровая фаза направляется в 6, на выходе которого имеем перегретый пар нужного давления и температуры. 26. Принципиальная схема прямоточных котлов. 1-пипательный насос 2-экономайзер 3-испарительная поверхность 4-коллектора 6-пароперегреватель  К=1. Питательная вода с помощью 1 подогревается в 2 до температуры насыщения, после чего в 3 проходит процесс парообразование, перегрев в 6 получаем пар нужной температуры. 1) нет барабана 2) нет четкой границы между экономайзерной, испарительной и пароперегревательной областями. Прямоточные котлы предъявляют повышенные требования к качеству питательной воды. Прямоточные котлы работают в критичной и за критичной областями давления. Устанавливаются на мощности тепловых электростанций. Производительность этих котлов составляет 200-1000Т/ч. Д=1000,1650, 2650, 3650, 3950. Р=25 МПа tпп=565С. В настоящее время эти котлы практически не используются.  27. Принципиальная схема современного парового котла. Ее работа. Питательная вода последовательно подогревается в экономайзере 1 и 2 ступени до температуры насыщения за счет теплоты продуктов сгорания и попадает в водный объем барабана-сепаратора, откуда по холодной опускной трубе 1 запитывает коллектора 3 и направляется на парообразование в топку испарительной поверхности. Холодный воздух подогревается воздухоподогревателем 1 и 2 ступени, после чего направляется в горизонтальные устройства для организации горения топлива. После горения образуются продукты сгорания, которые после излучения, конвекции и теплопроводности передают свое тепло питательной воде, находящейся внутри труб топочных экранов. Образующаяся пароводяная смесь по подъемной трубе направляется в 6(барабан-сепаратор), где происходит отделение водного объема от парового. Сухой насыщений пар из парового объема направляется в пароперегреватель, на выходе которого имеем перегретый пар. 28 Цикл паровой компрессорной хол уст-ки 1 – Дроссель  2 - Испаритель 3 - Компрессор 4 - Конденсатор Сжатый в компрессоре 3 до давления р1 влажный пар поступает в охладитель (конденсатор) 4, где за счет отдачи теплоты происходит конденсация хладоагента (изобара-изотерма 4-1). В т. 1 - жидкость в состоянии насыщения. Процесс дросселирования (расширение хладоагента без отдачи внешней работы) 1-2 происходит, при постоянной энтальпии пара h и с ↑ энтропии S в дроссельном (редукционном) вентиле 1 – в рез хладогент переходит из сост жидкости во влажный пар, его t ↓. При выходе из редукционного вентиля влажный пар направляется в помещенный в охлаждаемом объеме испаритель 2, где за счет теплоты, отбираемой от охлаждаемых тел, содержащаяся во влажном паре жидкость испаряется (изобара-изотерма 2-3). т.3- на пограничной кривой сух пара. Из испарителя пар подается в компрессор, где адиабатно сжимается от давления р2 до давления р1, процесс 3-4. Пар, выходящий из компрессора, перегрет. Затем пар направляется в конденсатор, и цикл замыкается. Если дроссель заменить детандером, то цикл расширения пойдет по 1-2‘(а не 1-2), замена идет к ↓ холода производительности, т.к это ↓ кол-во теплоты q2, получаемой от охлажденных тел. ε=q2/lц lц=l2 – l1 – работа цикла, затрачиваемая при адиаб сжатии ε этих машин на 15-20% ↓ ε цикла Карно, но ↑ ε воздушных машин. В рассматриваемом цикле холодильной установки работа сжатия хладоагента в компрессоре равна разности энтальпий  Теплота, подводимая к хладоагенту  Тогда величина холодильного коэффициента равна:  29 Абсорбционные хол уст-ки  Эти установки не используют компрессор, в основе их работы абсорбция – поглощение всей массы одного тела другим. Используется 2 жидкости, имеющие разные t насыщения и легко растворяются др в др. Легкокипящая жидкость выступает в роли хладоагента, а жидкость с более высокой t – абсорбент. 1-парогенератор, 2-конденсатор, 3,7-дроссель, 4-теплообменник, 5-абсорбер, 6-насос. В парогенераторе 1 в рез подвода q1, хладоагент выпаривается из адсорбента в виде сухого насыщенного пара. В конд-ре 2 он конденсируется, отдавая кол-во теплоты q2 охлажденной воде. В дросселе 3 хладоагент дросселируется (Р↑, t↓). В теплообменнике 4 хладоагент забирает кол-во теплоты q2 от охлажденных тел. В адсорбере 5 хладоагент соединяется с адсорбентом, поступившим через дроссель 7. Смесь в парогенератор 1 подается насосом 6. 30 Источники геотермальной энергии Выделение тепла из недр земли связано с
t в ядре Земли порядка 4000, в пов-тях сравнительно близких к земной коре (2900 км от пов-ти) t=1000. Передача тепла осущ через твердые породы суши и океанское дно теплопроводностью и небольшая часть за счет конвективного теплообмена. Средний поток геотермального тепла через земную пов-ть составляет 0,06 Вт*м2 (темп градиент 30 К*км). Если gradt=30 С0/км, то мощность геотерм-й тепловой электростанции 500 Вт*м2. Имеются р-ны с повышенным градиентом температуры, где ср поток геотерм тепла сост 10-20 Вт*м2. Это позволяет реализовать геотерм станции с мощностью до 100 МВт*м2. Кач-во геотерм энергии низкое, поэтому геотерм-е источники тепла используют как для выработки электроэнергии, так и для выработки тепла.  После предварительного дробления пород вода нагревается через питательную скважину, фильтруется через скальные породы и на глубине 5 км нагревается до t=2500 и через водозаборную скважину выходит на пов-ть. Пригодными для практич использования явл месторождения 1) сухого пара (встреч редко), 2) влажного пара (чаще) – США, Камчатка 3) горячая термальная вода (ресурсов много) – исп для теплоснабжения 4) теплота сухих горных пород (ресурсов оч много, но технологии в стадии освоения) По степени минерализации:
Возд-е на окр среду:
31 ГеоТЭС на сухом паре  1-пар из скважины 2-паровая турбина 3-конденсатор 4-градирня 5-насос По циклу Ренкина, но в отличии от классич цикла, где перегретый пар выходит после пароперегревателя (котла), в этом цикле перегретый пар выходит из земной коры. В геотэс, раб по этой схеме, расходуется 15-20 кг пара с t=2000 и р=20 МПа, электрич мощность на этих станциях не прев 3 МВт. Сухой пар из скважины 1 после отделения в сепараторе твердых включений направляется непосредственно в турбину 2, отработав на лопатках турбины пар отправл-ся в конденсатор смешанного типа. Полученный конденсат отдает свое тепло градирне, а др часть охлажденного конденсата исп-ся для конденсации пара, вышедшего из турбины, и др часть закачивается обратно в пласт. 32 ГеоТЭС с бинарным циклом  При высоком содержании в геотерм паре хим агрессивных примесей, вызывающих коррозию, пар предварительно очищают в сепараторе; очищенный пар из сепаратора проходит через теплообменник, где подогревается до t=1500 неочищенным паром. 1-паровая смесь (рассол из скважины) 2-паровая турбина 3-поверхностный конденсатор 4-градирня 5-насос 6-электрогенератор 7-теплообменник !парогенератор 2го контура (находится возле 7) В таких геотерм станциях на 1 кВт*ч эл энергии расходуется менее 10 кг пара. «+» 1) Более плотно исп-ся теплота рассола, кот закачивается в пласт с более ↓ t 2) Исключено попадание агрессивных компонентов из геотерм среды в турбину (соли, газы) 3) Возможно исп-е геотермальных сред с пониженной t
«-» Необх-ть установки погружных насосов для подавливания геотерм среды и обеспечения ее однофазности в промежуточном теплообменнике. 33 Потенциальные запасы термальных вод России (до 10 г/л, t>5000)
На Камчатке построена ГеоТэц 12 кВт – 1-я в мире экологически чистая ГеоТэц с воздушным конденсатором с обратной закачкой воды. Общая мощность на мутновском месторождении 300 МВт. Планируется на Камчатке построить ГеоТэц с мощностью 1500-2000 МВт. Геотерм-я энергетика явл быстроразвивающейся областью, более 50 стран используют тепло земли. Установленная электрич мощность всех ГеоТэц составляет 8000 МВт, а тепловых установок на 17000 МВт. 34 Солнечное излучение Кол-во энергии излучения солнца во всем диапазоне длин волн, полученной в единицу времени единичной площадкой ┴ солн лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии между землей и солнцем, наз солн постоянной. I0=1353 Вт/м2 Эффективная солн постоянная учитывает сезонные колебания и определяется по формуле: I0 эф= I0[1+0,033 cos 360n/365], n-порядковый номер дня от 1 января При прохождении солн излучения через атмосферу, его мощность ослабляется в рез процессов поглощения и рассеивания аэрозолями и мол-ми газа, кот входят в состав атмосферы. Потоки солн излучения имеют коротковолновую и длинноволновую и видимую, включая часть часть света 0,3-2,5 мкм, части. Потоки энергии излучения, кот связывает атмосферу с землей, составляет 1 кВ/м2, но эти потоки перекрывают длинноволновый спектральный диапазон от 5 до 25 мкм с макс на 10 мкм. По спектру коротковолновые и длинноволновые диапазоны располож друг от друга и легко различ. На пов зесли регистрир как прямой потом так и рассеянный. В процессе прохождения коротко-волнового солн излучения наблюдается поглощение, рассеивание, отражение. При поглощении происходит переход энергии излучения в тепло с последующим излучением света с большей длиной волны. Рассеивание- изменение направления распространения света в зависимости от длины волны. Отражение- вне зависимости от длины волны. При отражении порядка 30% солн излучения обратно отражается космическое пространство (большую часть облака, а снег, лед – меньше отражают на пов-ти Земли). ρ потока составляет (1- ρ)*1,3  1 кВт/м2, ρ -альбеда-коэф-т отражения Длинноволновое излучение Е=πR2(1-  )I0Эта энергия = энергии, излучаемой Землей космич пространство с излучательной способностью ξ=1 и ср t. При т/д равновесии πR2(1- )I0=4 πR2σТ4σ=5,67*10-8-пост Больцмана, Т=250 К=-230 Спектральное распределение – длина волнового излучения с пов-ти Земли соотв-ет спектральному распространению абсолютно черного тела при t=250 К. Максимум этого распределения при этой t соств-ет 10 мкм и находится в инфракрасной области. Ρ этого потока составляет порядка 2 кВ/м2. Средняя t пов-ти Земли 140, на 40 ↑ атмосферы, кот выступает как инфракрасный теплоизоляционный кран (парниковый эффект). Поскольку она не пропускает инфракр-е узлучение из Земли наружу, но пропускает коротковолновое солн излучение внутрь. Основную роль экрана в атмосфере – диоксид углерода. Поглощение в атмосфере Коротковолновая УФ область излучения λ<0,3 мкм практически полностью поглощается на уровне моря атомами кислорода и ионами азота 0,3<λ<0,4, видимый диапазон 0,4<λ<0,7 приходится на половину потока излучения. Различные аэрозоли могут существенно поглощать > 20% этого диапазона. Дальше область УФ - λ>12 мкм непрозрачна. Солн-е излучение хар-ся низкой концентрацией. Из попадающего из атмосферы потока 1340 Вт/м2 до Земли доходит 960 Вт/м2. | |||||||||||||||||||||