Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики

• Название: Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
• Дата: 15.03.2023
• Размер: 98.46 Kb.
• Имя файла: 158885.docx
• Тип: Документы; #992377
• страница: 4 из 7

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Расчет солнечных энергетических установок Задачи для решения

Задача 1: Определить теплоту, подводимую гелиостатами к установленному на башне парогенератору паротурбинной солнечной электростанции, если коли- чество гелиостатов n, площадь зеркал одного гелиостата F, интенсивность сол- нечного излучения I, коэффициент эффективности использования солнечного из- лучения η_и. Определить также термический КПД и теоретическую мощность паро- турбинной установки СЭС, работающей по циклу Ренкина, если параметры острого пара p₁ , t₁, давление в конденсаторе р₂= 10 кПа, КПД парогенератора η_пг= 0,85. Как изменится мощность СЭС, если вместо паротурбинной установки применить кремниевые фотоэлектрические преобразователи с КПД η_фэ=0,15, занимающие ту же площадь, что и зеркала гелиостатов?
Задача 2: На солнечной электростанции башенного типа установлено п гелиоста- тов, каждый из которых имеет поверхность F_гм². Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энер- гетическая освещенность Н _пр= 2,5 МВт/м^г. Коэффициент отражения гелиоста- та R_г =0,8, коэффициент поглощения приемника А_пр =0,95. Максимальная облучен- ность зеркала гелиостата H_г=600Вт/м^г .

Определить площадь поверхности приемника F_при тепловые потери в нем, вызванные излучением и конвекцией, если рабочая температура теплоносителя со- ставляет t °С. Степень черноты приемника е_пр =0,95. Конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения.

Решение

Вариант 5

Согласно исходным данным: n=8000 шт, F=12 м², I=550 Вт/м², η_и=49 % p₁=8 Мпа, t₁=410 ^оC

1. 
   В паротурбинных солнечных энергетических установках теплота солнечного излучения от зеркал гелиостатов концентрируется на парогенерато- ре, установленном на башне. Общее количество теплоты (Вт), воспринятой пароге- нератором, составляет
   

Q _иnFI=0,49*8000*12*550=25872 (кВТ),

где η_и– коэффициент эффективности использования солнечного излучения (изменяется в пределах 0,35…0,5),

n– количество гелиостатов,

F– площадь зеркал одного гелиостата, м² ,

I- интенсивность солнечного излучения, Вт/м² .

Работа килограмма пара паротурбинной установки (кДж/кг) в цикле Ренкина равна

Термический КПД: l ^h1  ^h2  ,
^t ^{h1  h2} ^{h1  hk}

 ^,
где h₁– энтальпия острого пара, h₂– энтальпия отработавшего в турбине пара (определяются по h – s диаграмме водяного пара), h_к– энтальпия конденсата (опре- деляется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара).

Теоретическая мощность паротурбинной СЭУ (Вт) составит
N_ПТ_Т_эQ=0,93*0,92*25872*10³= 22136 (кВт),
где η_э– КПД электрогенератора (в пределах 0,92…0,96).

Мощность СЭУ с фотоэлектрическими преобразователями (Вт) определяется соотношением

^NФЭ^ФЭ^Fфэ^{I=0,13*12*550=858,}

где η_фэ- КПД фотоэлектрических преобразователей (изменяется в пределах 0,13…0,18), F_фэ– их общая площадь, м².

2. 
   Энергия, полученная приемником от солнца через гелиостаты (Вт), мо- жет быть определена по уравнению:
   

Q=R_г·А_пр·F_гН_г·п= 0,8*600*0,7*12*8000=32256(кВТ),
где R_г- облученность зеркала гелиостата в Вт/м² (для типичных условий H_г= 600 Вт/м²) ;

F_г- площадь поверхности гелиостата, м² ;

п- количество гелиостатов;

R_г- коэффициент отражения зеркала концетратора, R_г =0,7÷0,8;

A_пр- коэффициент поглощения приемника, А_пр < 1.
Площадь поверхности приемника может быть определена, если известна энергетическая освещенность на нем Н_прВт/ м^г ,

F_пр=Q/H_пр = 32256*10³/2500*10³=12,9 (Вт).
В общем случае температура на поверхности приемника может достигать t_пов= 1160 К, что позволяет нагреть теплоноситель до 700 ^оС. Потери тепла (Вт/м² ) за счет излучения в теплоприемнике можно вычислить по закону Стефана- Больцмана:
q_луч=ε_пр·C_o·(T/100)⁴ =0,7*1*(410/100)=29,

где T- абсолютная температура теплоносителя, К;

е_пр- степень черноты серого тела приемника;

C_o- коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт / (м²·K⁴)