5_Курсовая РАБОТА_Турбинные установки,2021. Методические указания по выполнению курсового проекта (работы) по дисциплине tu 3218 Турбинные установки
Скачать 213.5 Kb.
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский технический университет Калытка В.А. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению курсового проекта (работы) по дисциплине TU 3218 «Турбинные установки» Модуль ESTA 08 «Электрические станции и теплообменные аппараты» Образовательная программа 6B07108 «Теплоэнергетика» Факультет энергетики, автоматики и телекоммуникации Кафедра «Энергетические системы» 2020 Калытка В.А. Методические указания к выполнению по выполнению курсового проекта (работы) по дисциплине TU 3218 «Турбинные установки». Караганда: КарТУ, 2020. 11 стр. Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины TU 3218 «Турбинные установки» и включает все необходимые сведения по выполнению курсового проекта (работы). Методические указания предназначены для студентов специальности 6B07108 - «Теплоэнергетика». Обсуждена на заседании кафедры «Энергетические системы» Протокол № ___1____ от «__28__»______08________2020 г. Зав. кафедрой ________________ «____»____________2020 г. (подпись) Одобрены учебно- методическим советом ФЭАТ Протокол № ________ от «_____»_____________2020 г. Председатель ________________ «____»____________2020 г. (подпись) 1 Методические указания для выполнения курсовой работы 1.1 Общие положения Курсовой проект позволяет закрепить и углубить знания по дисциплине «Турбинные установки», приобрести навыки применения алгоритмов поверочного и конструкторского теплового расчета элементов турбинной ступени (сопловые и рабочие решетки) и турбинных ступеней различного типа и уровня сложности конструкции и функционального назначения. Выполнение данного курсового проекта является подтверждением того, что студент умеет применить полученные знания при решении конкретных прикладных технических задач в области расчета и проектирования турбинного силового оборудования на заданных номинальных (установленных), расчетных и фактических параметрах. Проектные параметры теплового расчета турбины: электрическая и тепловая мощность, начальные и промежуточные термодинамические параметры пара, параметры теплообменного, конденсационного и регенеративного комплектующего оборудования. 1.2 ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Правила координирования вариантов заданий для контрольных работ и курсовых проектов и рекомендации для студентов по их выбору К представленным на рецензию заданиям предъявляются следующие требования: Электрические схемы и рисунки по условиям задания, а также все остальные рисунки, графики, схемы по ходу выполнения задания должны быть выполнены на отдельном листе бумаги. Числовые данные по заданию должны быть записаны рядом с рисунком. Перед началом выполнения задания для всех используемых в задаче электрических величин должны быть выбраны общепринятые в учебниках обозначения (для элементов цепи, напряжений и другие). Нельзя вводить свои, произвольные обозначения. Индексы обозначений должны быть простые, желательно избегать двойных и тройных индексов. В ходе решения задачи не следует изменять ранее принятые направления токов и наименование узлов, сопротивлений и др. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину надлежит обозначать одним и тем же буквенным символом. Выполнение задания должно вестись строго по пунктам. Каждый пункт должен иметь номер и название того, что определяется в этом пункте. После этого записываются соответствующие выражения в общем виде и производится подстановка данных без всякого изменения по отношению к записанной формуле. Конечный результат вычисления записывают сразу после подстановки, промежуточные вычисления показывать не следует. Конечный результат каждого вычисления следует выделять и проставлять единицы измерения. Единицы измерения в скобки не заключаются. Название пункта должно быть литературно правильным, строгим и лаконичным, от третьего лица. Подробные объяснения приводить только в случае необходимости. Всем рисункам присваиваются номера и в тексте необходимо делать ссылки на соответствующие номера рисунков. Ссылка производится путем записи номера рисунка в скобках, например (рис.5). При построении графиков координатные оси должны имеет равномерную шкалу и единицы измерения. Шкала не должна быть слишком густой. Конкретные величины, по которым строилась кривая, на осях не показываются. При построении векторных диаграмм тут же указываются масштабы, которые были использованы при этом. Масштабы должны быть целыми числами, например, ти=25 В/см. Вычисления должны производиться с точностью (5-И0)% . Работа в конце должна быть датирована и подписана студентом. Работа не проверяется и отсылается обратно, если выполнена с нарушением требований, приведенных выше. Не зачтенная работа должна быть выполнена заново и прислана на повторную рецензию вместе с первоначальной работой, которая содержит замечания рецензента. Исправления ошибок в отрецензированном тексте не допускаются. Если неправильно выполнена не вся работа, а только часть ее, то переработанный и исправленный текст можно записать после первоначального текста под заголовком «Исправления по замечаниям». 2 ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 2.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Провести расчет и анализ тепловой экономичности циклов паротурбинных установок (ПТУ) при следующих исходных данных: электрическая мощность на клеммах генератора Wэ, давление и температура пара перед турбиной Ро и tо, давление пара в конденсаторе Рк, давление и температура на выходе из вторичного пароперегревателя Рвп и tвп, число смешивающих регенеративных подогревателей n. Исходные данные взять согласно из таблицы 1 (подробное пояснение дано после таблицы). Таблица 1 Варианты задания
Вариант задания определяется студентом двумя последними цифрами номера его зачетной книжки. Образец – например, номер зачетной книжки 297009. Вариант задания 09. По этому набору чисел из таблицы 1: подставляя цифру 9 в колонку «Число», находят свои исходные данные в колонке N1. По этому алгоритму для варианта 09 получаются следующие исходные данные: из колонки N1 при числе 9 берутся Wэ=300 МВт, Ро==200 бар, tо=550 оС, Рк=0,06 бар, из колонки N2 по числу 0 берутся: Рвп= РВПопт, tвп= tо20, n=2. 2.2 ПРОСТОЙ ЦИКЛ ПТУ Исходными данными являются величины: WЭ. РО и to, Рк. Изобразить принципиальную схему ПТУ и ее цикл в T,s- и h,s- диаграммах. Изображение цикла в T,s- и h,s-aвc диаграммах выполнить без соблюдения масштаба, но в качественном соответствии с исходными данными. Для идеального (без внутренних потерь) цикла ПТУ определить: 1) количество теплоты, расходуемой на 1 кг рабочего тела: а) на нагрев воды до температуры кипения (в экономайзере qэк); б) на процесс парообразования (в испарительной поверхности qисп); в) на перегрев пара (в пароперегревателе qпп); г) общее количество подведенной теплоты q1; д) количество теплоты, отданной паром охлаждающей воде в конденсаторе q2; 2) удельные работы: турбины lт, насоса lН, цикла lt в кДж/кг; 3) термический КПД цикла с учетом и без учета работы насоса ηtбр, ηtH, удельные расходы пара и теплоты dt и qt на выработанный кВт*ч; 4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом. Изобразить реальный цикл ПТУ в T – s и h -S- диаграммах на том же рисунке, где изображен идеальный цикл. Для реального (с внутренними потерями) цикла ПТУ при заданных: внутренним относительным КПД турбины ηoiт = 0,87, адиабатным коэффициентом насоса ηн = 0,85, механическим КПД ηм= 0,96, КПД генератора ηг = 0,98, определить: 1) удельные: подведенную qli и отведенную q2i теплоту цикла, работу турбины lтi, работу насоса lнiработу цикла li; 2) внутренний абсолютный КПД цикла ηi с учетом работы насоса; 3) электрический КПД ηэ, расход пара на турбину D в кг/с при ее заданной электрической мощности, удельные расходы пара dЭ кг/(кВт*ч) и теплоты qэ, кДж/(кВт*ч) на отпущенную электрическую работу; 4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом. После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную табл. 2. 2.3 ЦИКЛ ПТУ С ВТОРИЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА Изобразить принципиальную схему установки и ее цикл в T,s- и h,s- диаграммах (идеальный и реальный на одной диаграмме). Исходные данные для расчета: WЭ, РО и to, Рк (остаются прежними), Рвп и tвп берутся из таблицы 1 согласно варианту задания. Давление вторичного перегрева пара определяется по одному из нижеприведенных способов: 1. Если давление вторичного перегрева пара задано в долях от Ро, то оно известно; 2. Если давление вторичного перегрева пара задано в виде РВПопт, то оно определяется методом вариантных расчетов как оптимальное по максимальному термическому КПД цикла ПТУ. Для этого в интервале давлений Ро и рк при постоянной температуре вторичного перегрева tвп производится расчет термического КПД цикла для 5-7 значений давлений вторичного перегрева пара рвп. Строится график зависимости ηt = f (Рвп) и по максимуму КПД определяется РВПопт, Внутренние относительные КПД части высокого и низкого давлений турбины принять: ηoi ЧВД = 0,86, η0iЧНД = 0,88. Остальные коэффициенты остаются прежними: адиабатный коэффициент насоса ηн = 0,85, механический КПД ηм = 0,96, КПД генератора ηг = 0,98. Для идеального и действительного циклов ПТУ с вторичным перегревом пара определить: 1) удельные: работу турбины lт и lтi, работу насоса lн и lHi, работу цикла lt и li, подведенную ql, qli и отведенную q2, q2i теплоту идеального и реального циклов; 2) термический ηt и внутренний абсолютный ηi КПД цикла с вторичным перегревом пара (работу насоса учитывать); 3) удельный расход пара dt, dэ в кг/(кВт*ч), удельный расход теплоты qt, qэ в кДж/(кВт*ч) и расход пара на турбину D в кг/с при ее электрической мощности wэ; 4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом. После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную таблицу 2. 2.4 ЦИКЛ ПТУ С РЕГЕНЕРАТИВНЫМ ПОДОГРЕВОМ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ В СМЕШИВАЮЩИХ ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ. Исходными данными являются величины: wэ. РО, to, РК (остаются прежними), n - число регенеративных подогревателей, берется из таблицы l согласно варианту задания. Для реального (с внутренними потерями) цикла ПТУ, как и для простого цикла, принять: внутренний относительный КПД турбины ηoiт = 0,87, механический КПД ηм = 0,96, КПД генератора ηг = 0,98. Изобразить принципиальную схему установки и ее цикл в диаграммах T,s, h,s (идеальный и реальный на одной диаграмме) и h,D (диаграмма расхода для турбины). Процессы в насосах не изображать (расчет будет выполняться без учета работы насосов). Согласно варианту задания (см. таблица 1) определить давление пара, отбираемого из турбины на регенеративные подогреватели: 1. Если число отборов n = 1, то оптимальное давление отбора пара из турбины РОТБ(опт) определяется методом вариантных расчетов термического КПД цикла при нескольких значениях давлений отбора пара на регенерацию, принятых в интервале от РК до РО, не менее 5 точек. По результатам этих расчетов строится график зависимости термического КПД цикла от температуры насыщения воды за подогревателем ηt = f (tH) В интервале tOH –tk. По максимальному значению ηt определяется оптимальное давление пара, отбираемого из турбины в регенеративный подогреватель, как Рaтб = f (tн). Полученное значение РОТБ(опт) сравнить со значением РОТБ(расч) , полученным расчетом при условии равномерного подогрева питательной воды в каждом подогревателе и экономайзере, результаты сравнения проанализировать. 2. Если число подогревателей n = 2, то давления отбираемого из турбины пара Р1 и Р2 определяются из условия равномерного подогрева воды в каждом регенеративном подогревателе и экономайзере. При расчете данной схемы работу насосов не учитывать. Для идеального и действительного цикла ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды (без учета работы насосов) определить: 1) доли отбираемого из турбины пара на регенеративный подогрев питательной воды: α и α1; 2) удельную работу турбины lт и lтi; 3) удельные подведенную теплоту от внешнего источника ql и q1i и отведенную теплоту q2 и q2i; 4) термический ηt и внутренний абсолютный ηi КПД цикла ПТУ; 5) удельный расход пара dt, dэ в кг/(кВт*ч) И теплоты qt, qэ в кДж/(кВт*ч) и полный расход пара на турбину D при заданной электрической мощности wэ; 6) параметры воды за подогревателем и параметры пара на выходе из турбины. После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную таблицу 2. 2.5 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВТОРИЧНОГО ПЕРЕГРЕВА И РЕГЕНЕРАЦИИ НА ТЕПЛОВУЮ ЭКОНОМИЧНОСТЬ ЦИКЛОВ ПТУ. По результатам расчетов циклов ПТУ (см. табл. 2) провести анализ полученных данных и сделать выводы о термодинамической экономичности данных циклов ПТУ. Анализ выполняется путем сравнения результатов расчета простого цикла с циклом с вторичным перегревом пара и регенеративным циклом. Анализируется каждая строчка табл. 2. На основании анализа дать выводы о целесообразности применения вторичного перегрева пара и регенерации. Выводы подтвердить увеличением показателей термодинамической экономичности рассматриваемых циклов (в относительных величинах). 2.6 ЦИКЛ ПТУ С ВТОРИЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА И РЕГЕНЕРАТИВНЫМ ПОДОГРЕВОМ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ. Исходные данные для расчета: Ро, t0, Рвп, tвп, Рк, ηoiчвд, ηoiчнд.(такие же, как в разделе 3), отбор пара на смешивающий регенеративный подогреватель из ЧВД турбины принять при давлении Рl=Рвп.
Задание 1 Изобразить схему ПТУ при заданных условиях и ее действительный цикл в T,s- и h,S- диаграммах. Определить: удельную работу турбины lтi и подведенную теплоту qli, внутренний абсолютный кпд цикла (без учета работы насосов). Задание 2 Провести такие же расчеты при наличии второго регенеративного отбора пара из турбины при давлении Р2 = 0,6*Рвп. Работу насосов в расчетах не учитывать. Таблица 2. Сводные результаты расчета циклов ПТУ Изобразить схемы установок и их действительные циклы в T,s- и h,s-диаграммах. Сделать выводы о наиболее экономичной схеме. 2.7 ЦИКЛ ПТУ С ОТБОРАМИ ПАРА НА ТЕПЛОВОЙ ПОТРЕБИТЕЛЬ И РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ. Паротурбинная установка с вторичным перегревом пара имеет два отбора: l-й на тепловой потребитель из ЧВД при давлении Р1 = Рвп; 2-й на регенеративный смешивающий подогреватель из ЧНД при давлении Р2 = 0.6*Рвп. Исходные данные: Ро, to, Рвп, tвп, Рк, ηoi ЧВД, ηoi ЧНД, Р1 = Рвп, Р2 = 0,6*Рвп (такие же, как в разделе 5 для задания 2); Расход пара на турбину D взять из расчета цикла с вторичным перегревом пара (раздел 3); Расход пара на тепловой потребитель принять равным Dтп = 0,3-D; Считать, что конденсат от теплового потребителя возвращается в ПТУ в состоянии насыщения и в полном объеме (tKтп = t1 Н). Изобразить схему установки и ее цикл в T,s- и h,s-диаграммах (процессы в насосах не показывать). Выбор места возврата конденсата в ПТУ сделайте самостоятельно, исходя из схемы с наибольшей тепловой экономичностью. Обоснуйте принятое решение. Определить: количество пара, идущего на регенерацию Dр, мощность турбины Wтi и нагрузку (мощность) теплового потребителя Qтп, внутренний абсолютный КПД цикла ηi (без учета работы насосов), коэффициент использования теплоты топлива ηQ, коэффициент выработки электроэнергии на тепловом потреблениие. Рекомендуемая литератураСписок основной литературы Щегляев А.В. Паровые турбины. — М.: Энергия, 2016. — 357 с. Паровые и газовые турбины: Учебник для вузов / Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова. – М.: Энергоатомиздат, 2015. – 352 с. Трояновский Б.М. Варианты проточной части паровых турбин // Электрические станции. – 2017. – № 2. – С. 18-22. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. – М.: Энергоатомиздат, 2017. – 327 с. Список дополнительной литературы Таблицы воды и водяного пара. Электронный справочник «ENEKcalc» версия 3.0.7 (от 30.01.2006г.) Расчетный метод сравнения конструкций проточной части турбомашин / В.К. Балабанович, Н.Б. Карницкий, В.М. Неуймин, И.П. Усачев.— Энергетика… (Изв. высш. учебн. заведений и энерг. объединений СНГ). – 1996. – № 5 – 6. – С. 77 – 82. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара – М.: Энергия, 1980. – 424 с. Уравнения для расчета на ЭВМ теплофизических свойств воды и водяного пара: Эксплуатационный циркуляр № Ц-06-84(т) / Под ред. Ривкина С.Л. – М.: Главтехуправление по эксплуатации энергосистем, 1984г. – 8 с. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства воздуха и продуктов сгорания топлив. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 104 с. Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 232 с. 7. Лосев С.М. Паровые турбины//ЭНЕРГИЯ. – 1964г. 8. Калытка В.А. Турбинные установки: Учебное пособие / В.А. Калытка; Карагандинский технический университет. – Караганда: Изд-во КарТУ, 2020. ISBN 978-601-320-336-2 – 99 с. 9. Уравнения для расчета на ЭВМ теплофизических свойств воды и водяного пара: Эксплуатационный циркуляр № Ц-06-84(т) / Под редакцией Ривкина С.Л. - М.: Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем, 1984г. - 8 с. 10. Семёнов А.С., Шевченко А.М. Тепловой расчёт паровой турбины//Высшая школа. – 1975 г. 11. Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 232 с. 13. Щегляев А.В. Паровые турбины Ч1//ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ. – 1993г. 14. Щегляев А.В. Паровые турбины Ч2//ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ. – 1993г. 15. Калытка В.А., Баширов А.В., Булатбаев Ф.Н., Ханов Т.А., Оспанов Б.С., Божбанов Е. Анализ технологической схемы работы автоматизированной турбины в режиме синхронного компенсатора// Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». - 2017. - № 4(88)/2017. - С. 41-46. 16. Калытка В.А., Мехтиев А.Д., Баширов А.В., Ханов Т.А., Оспанов Б.С., Тусупбаев С.Б. Методы повышения показателей тепловой экономичности и надежности теплофикационных турбин// Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». - 2017. - № 4(88)/2017. - С. 47-52. 17. Kalytka V.A., Korovkin M.V., Aliferov A.I., Bashirov A.V., Talaspekov D.R. The scheme of numerical optimization of the parameters of electrophysical processings in heterogeneuos solid elements// Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». - 2018 г. - № 2(90)/2018. - С. 34-41. 18. Kalytka V.A., Korovkin M.V., Aliferov A.I., Bashirov A.V., Khanov T.A., Talaspekov D.R. Theoretical bases of the methods of modernization the cylinders of heating steam turbines // Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». - 2018 г. - № 4(92)/2018. – С. 25-35. 19. Орлов Г.Г. Паротурбинная установка//ЭНЕРГОИЗДАТ. – 1977г. 20. Котельные установки и парогенераторы : учебник / А. Д. Мехтиев [и др.] ; Кафедра "Энергетические системы". - Караганда : КарГТУ, 2017. - (РМЭБ 17/3) 21. Турбинные установки : учебник / А. Д. Мехтиев [и др.] ; Кафедра "Энергетические системы". - Караганда : КарГТУ, 2017. - (РМЭБ 17/3) 22. Монтаж и эксплуатация оборудования ТЭС в аварийных режимах : учебное пособие для студентов обучающихся по программе 5B071700 "Теплоэнергетика" / В. Л. Исаев, М. А. Драганова ; Министерство образования и науки Республики Казахстан, Карагандинский государственный технический университет, Кафедра "Энергетические системы". – Караганда : КарГТУ, 2020. - 70 с. 23. Котельные установки и парогенераторы со спецвопросами сжигание топлива в опорных конспектах семинаров : утверждено Ученым советом университета в качестве учебного пособия / В. Л. Исаев, Н. М. Маликов ; Карагандинский технический университет, Кафедра "Энергетические системы". - Караганда : КарТУ, 2020. - 71 с. 24. Турбинные установки : учебное пособие / В.А. Калыткa ; Карагандинский технический университет. - Караганда : КарТУ, 2020. - 99 с. 26.Турбины тепловых и атомных электрических станций : научное издание / Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова. - М. : МЭИ, 2015. - 352 с. 27. Основы современной энергетики [Электронный ресурс] : учебник для вузов : в 2 т. / ред. Е. В. Аметистова. - Прогр. 14988288 ( файла : байтов). - М. : Издательский дом МЭИ, 2016 - . Том 1 : Современная теплоэнергетика / А. Д. Трухний, М. А. Изюмов, О. А. Поваров, С. П. Малышенко. - М., 2016. - 516 с. |