котлы утелизаторы. РГР Рас11. Расчет котлаутилизатора пгу
![]()
|
Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВО Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева Кафедра общей и технической физики (ОиТФ) Расчетно графическая работа по дисциплине: «Комбинированные энергетические установки» на тему: «Расчет котла-утилизатора ПГУ» Студент гр. ТЭБ –16Гоибназаров Р.Х. дата и подпись Преподаватель Емец А.А. дата и подпись Рыбинск 2021 Список условных обозначений ![]() ![]() ![]() ![]() i – энтальпия, кДж/кг; S – энтропия, кДж/кг ![]() ![]() ![]() P – давление, МПа; ∆Р – напор, МПа; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Сокращения БВД – барабан высокого давления; БНД – барабан низкого давления; г – газ; И – испаритель; ГПК – газовый подогреватель конденсата; д– деаэратор; ИВД – испаритель высокого давления; ИНД – испаритель низкого давления; КУ – котел – утилизатор; ПГУ – парогазовая установка; ПЕВД – перегреватель высокого давления; ПЕНД – перегреватель низкого давления; ПТУ – паротурбинная установка; ТВД – турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления; ЭКВД – экономайзер высокого давления; ЭКНД – экономайзер низкого давления. Содержание Исходные данные …………………………………………………………………..4 1. Методика расчета…………………... ……………….…………………………5 Контур высокого давления……….. ………………..………………………...5 Контур низкого давления………………………………...……………………6 1.3 Расчет ГПК ……………………………….……………………………………..8 1.4 Определение показателей ПТУ и ПГУ…………………………..…………...9 2. Расчет параметров ПГУ с КУ ………………………………… ………………..12 2.1 Расчет контура высокого давления…………………………………………….12 2.2 Расчет контура низкого давления………………………………………………14 2.3 Расчет ГПК……………………………………………………………………….15 2.4 Определение показателей ПТУ и ПГУ ………………………………………...17 3. Построение Q – T – диаграммы…………..……………………………………..18 Список использованных источников………...……………………………………..19 Исходные данные Номинальная электрическая мощность при работе ГТУ в автономном режиме ![]() Расход газов после ГТУ (на входе в КУ) ![]() Температура газов при работе ГТУ в автономном режиме ![]() Электрический КПД ГТУ ![]() Давление пара высокого давления на входе в проточную часть турбины высокого давления ![]() Давление в деаэраторе ![]() Заданы минимальные температурные напоры: На входе газов в КУ ![]() На выходе газов из ИВД ![]() На выходе газов из ЭКВД ![]() На выходе газов из ИНД ![]() Температура конденсата на входе в ГПК принимают равна ![]() Подогрев основного конденсата в деаэраторе принимаются равным ![]() Коэффициент сохранения теплоты в КУ ![]() Относительный внутренний КПД турбины высокого давления: ![]() Относительный внутренний КПД турбины низкого давления: ![]() КПД механический и электрогенератора: ![]() Теплоемкость воды ![]() Задаются потери давления в элементах схемы из диапазонов: на участке от ПЕВД (ПЕНД) до проточной части ТВД (ТНД) из диапазона 8 - 9% (8,6%), т.е. коэффициент восстановления давления в паропроводе от ПЕНД до входа в проточную часть ТНД равен: ![]() в ПЕВД из диапазона 0,2 – 0,3 Мпа (0,25 Мпа); в паропроводе между ПНВД и барабаном высокого давления (БВД), а также между ПННД и БНД из диапазона 10 - 15% (12%); в ЭКВД – 5%; в паропроводе между ПЕНД и деаэратором из диапазона 5 - 10% (7%); в ПЕНД из диапазона 0,04 – 0,05 Мпа (0,045 Мпа). Методика расчета 1.1 Контур высокого давления В соответствии с перечисленными выше потерями определяются давления: — после ПЕВД: ![]() — в БВД: ![]() — за ПНВД: ![]() — за ЭКВД: ![]() По температуре ![]() ![]() ![]() По давлению в барабане высокого давления (БВД) по таблицам приложения Б находятся: — температура насыщения ВД ![]() — энтальпия кипящей жидкости в БВД ![]() — энтальпия сухого насыщенного пара в БВД ![]() Температура питательной воды за ЭКВД (по доп. 13): ![]() Энтальпия питательной воды за ЭКВД находится по формуле: ![]() Температура газов перед ЭКВД: ![]() Энтальпия газов перед ЭКВД (за ИВД) определяется по Пi —номограммам: ![]() Температура пара после ПЕВД (по доп. 7): ![]() Энтальпия пара после ПЕВД определяется по приложению Б по давлению и температуре . Она равна энтальпии пара ВД на входе в проточную часть ТВД: ![]() Составляется уравнение теплового баланса поверхностей нагрева (ИВД+ПЕВД): ![]() Из которого определяется расход пара через ПЕВД, равный расходу в голову ТВД DOBD : ![]() Из уравнения энергии для ИВД, записанного в виде ![]() определяется энтальпия газов за ПЕВД (перед ИВД): ![]() Температура газов за ПЕВД определяется по Пi-номограммам для ![]() ![]() По давлению в деаэраторе (Рд ) по приложению Б определяется температура насыщения в деаэраторе ![]() ![]() ![]() Напор ПНДВ: ![]() Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе ВД: ![]() Принимая КПД насоса равным 0,8 из диапазона 0,78-0,82: ![]() Энтальпия питательной воды после ПНВД (перед ЭКВД): ![]() Из уравнения энергии для ЭКВД, записанного в виде ![]() определяется энтальпия газов за ЭКВД (перед ПЕНД): ![]() По последней энтальпии по Пi —номограммам при ![]() ![]() Контур низкого давления Рассчитываются давления: за ПЕНД: ![]() в БНД: ![]() за ПННД : ![]() на входе в проточную часть ТНД: ![]() По давлению в барабане низкого давления (БНД) находятся: — температура насыщения в БНД ![]() — энтальпия кипящей жидкости в БНД ![]() — Энтальпия сухого насыщенного пара в БНД ![]() Напор ПННД: ![]() Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе НД: ![]() принимая КПД насоса равным 0,8 из диапазона 0,78-0,82 ![]() Энтальпия питательной воды после ПННД (на входе в ИНД): ![]() Температура питательной воды после ПННД определяется по найденным энтальпии и давлению в этом месте схемы по формуле: ![]() ![]() Температура газов за ИНД (перед ГПК) в соответствии с допущением: ![]() По этой температуре по Пi —номограммам при ![]() ![]() В соответствии с допущением 9 определяется температура пара после ПЕНД ![]() ![]() ![]() Из уравнения энергии, записанного для ПЕНД+ИНД в виде ![]() определяется расход пара после ПЕНД: ![]() Из уравнения энергии для ИНД определяется энтальпия газов за ПЕНД (перед ИНД): ![]() По этой энтальпии по Пi —номограммам находится температура газов перед ![]() Расчет ГПК По принятой в допущении температуре конденсата на входе в ГКП (60 ![]() ![]() По принятому нагреву питательной воды в деаэраторе ( ![]() ![]() и по ней по таблицам – энтальпия конденсата за ГКП: ![]() По принятому давлению в конденсаторе (8 кПа) по таблицам находится температура конденсата за конденсатором ![]() ![]() Записывается уравнение энергии для деаэратора: ![]() из которого находятся расход пара ПЕНД в деаэратор: ![]() Расход пара из ПЕНД в турбину НД: ![]() Расход конденсата из конденсатора: ![]() Записывается уравнение энергии при смешении потоков ![]() ![]() ![]() ![]() Расход конденсата через ГКП: ![]() Из уравнения энергии для ГПК: ![]() определяется энтальпия уходящих газов : ![]() Температура уходящих газов, определяется по Пi —номограммам при ![]() ![]() ![]() Примерная величина КПД КУ: ![]() ![]() Определение показателей ПТУ и ПГУ Энтальпии пара ВД и НД на входе в проточную часть турбины равны энтальпиям за ПЕВД и за ПЕНД. Они найдены ранее и равны соответственно: ![]() ![]() ![]() ![]() По энтальпии ![]() ![]() ![]() ![]() Энтальпия в конце идеального (изоэнтропного) расширения пара по в ТВД до давления ![]() ![]() ![]() Действительный теплоперепад ТВД: ![]() ![]() Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в ТВД: ![]() ![]() Записывается уравнение энергии при смешении потока пара после ТВД с потоком пара на входе в ТНД: ![]() ![]() из которого определяется энтальпия смеси: ![]() ![]() Энтропия пара смеси на входе в ТНД по iS – диаграмме водяного пара: ![]() ![]() Энтальпия в конце идеального (изоэнтропного) расширения в ТНД по i, S - диаграмме водяного пара: ![]() ![]() Действительный теплоперепад ТНД: ![]() ![]() ![]() ![]() Рис. 2. i, S-диаграмма процесса расширения пара в турбине Электрическая мощность ТВД: ![]() ![]() Электрическая мощность ТНД: ![]() ![]() Электрическая мощность ПГУ: ![]() ![]() Тепло, подведенное с топливом в камере сгорания ГТУ: ![]() ![]() КПД ПГУ: ![]() ![]() Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии в ПГУ: ![]() ![]() Расчет параметров ПГУ с КУ Расчет контура высокого давления Определим давления: после ПЕВД: ![]() в БВД: ![]() за ПНВД: ![]() за ЭКВД: ![]() По температуре ![]() ![]() ![]() ![]() По давлению в барабане высокого давления (БВД) по таблицам насыщенного водяного пара находятся: — температура насыщения ВД ![]() — энтальпия кипящей жидкости в БВД ![]() — энтальпия сухого насыщенного пара в БВД ![]() Температура питательной воды за ЭКВД ![]() Энтальпия питательной воды за ЭКВД: ![]() Температура газов перед ЭКВД: ![]() Энтальпия газов перед ЭКВД (за ИВД) определяется по Пi —номограммам: ![]() Температура пара после ПЕВД: ![]() Энтальпия пара после ПЕВД определяется по давлению и температуре. Она равна энтальпии пара ВД на входе в проточную часть ТВД: ![]() Составляем уравнение теплового баланса поверхностей нагрева (ИВД+ПЕВД): ![]() из которого определяется расход пара через ПЕВД, равный расходу в голову ТВД ![]() ![]() Из уравнения энергии для ИВД, записанного в виде ![]() определяется энтальпия газов за ПЕВД (перед ИВД): ![]() Температура газов за ПЕВД определяется по Пi —номограммам для ![]() по найденной энтальпии: ![]() По давлению в деаэраторе (РД) определяется температура насыщения в деаэраторе ![]() ![]() ![]() Напор ПНВД: ![]() Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе ВД: ![]() принимая КПД насоса равным 0,8 из диапазона 0,78-0,82: ![]() Энтальпия питательной воды после ПНВД (перед ЭКВД): ![]() Из уравнения энергии для ЭКВД, записанного в виде ![]() определяется энтальпия газов за ЭКВД (перед ПЕНД): ![]() По последней энтальпии по Пi —номограммам для ![]() ![]() Расчет контура низкого давления Рассчитываются давления: — за ПЕНД: ![]() — в БНД: ![]() — за ПННД: ![]() — на входе в проточную часть ТНД: ![]() По давлению в барабане низкого давления (БНД) по таблицам насыщенного водяного пара находятся: — температура насыщения в БНД ![]() — энтальпия кипящей жидкости в БНД ![]() — энтальпия сухого насыщенного пара в БНД ![]() Напор ПННД: ![]() Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе НД, принимая КПД насоса равным 0,8 из диапазона 0,78-0,82: ![]() Энтальпия питательной воды после ПНВД (на входе в ИНД): ![]() Температура питательной воды после ПННД определяется по найденным энтальпии и давлению в этом месте схемы по формуле: ![]() Температура газов за ИНД (перед ГПК): ![]() По этой температуре по Пi —номограммам для ![]() ![]() Далее определяется температура пара после ПЕНД ![]() ![]() Из уравнения энергии, записанного деля ПЕНД+ИНД в виде ![]() Определяется расход пара после ПЕНД: ![]() Из уравнения энергии для ИНД определяется энтальпия газов за ПЕНД (перед ИНД): ![]() - и по этой энтальпии по Пi —номограммам находятся температура газов перед ИНД: ![]() ![]() По принятой в допущении температуре конденсата на входе в ГКП (60 ![]() ![]() По полученному значению нагрева питательной воды в деаэраторе ( ![]() ![]() По принятому в допущении давлению в конденсаторе (8 кПа) по таблицам находится температура конденсата за конденсатором ![]() ![]() Записывается уравнение энергии для деаэратора: ![]() Из которого находится расход пара ПЕНД в деаэратор: ![]() Расход пара из ПЕНД в турбину НД: ![]() Расход конденсата из конденсатора: ![]() Записывается уравнения энергии при смешении потоков ![]() ![]() ![]() ![]() Расход конденсата через ГПК: ![]() Из уравнения энергии для ГПК: ![]() Определяется энтальпия уходящих газов: ![]() Температура уходящих газов, определенная по Пi —номограммам для ![]() ![]() Примерная величина КПД КУ: ![]() Определение показателей ПТУ и ПГУ Энтальпии пара ВД и НД на входе в проточную часть турбины равны энтальпиям за ПЕВД и за ПЕНД. Они найдены ранее и равны соответственно ![]() ![]() По энтальпии ![]() ![]() ![]() Энтальпия в конце идеального (изоэнтропного) расширения пара в ТВД по давления РОНД: ![]() Действительный теплоперепад ТВД: ![]() Записывается уравнение энергии при смешении потока пара после ТВД с потоком пара на входе в ТНД: ![]() Из которого определяется энтальпия смеси: ![]() Энтропия пара смеси на входе в ТНД: ![]() ![]() ![]() Энтальпия в конце идеального (изоэнтропного) расширения в ТНД: ![]() Действительный теплоперепад ТНД: ![]() Электрическая мощность ТВД: ![]() Электрическая мощность ТНД: ![]() Электрическая мощность ПГУ: ![]() ![]() Тепло подведенное с топливом в камере сгорания ГТУ: ![]() КПД ПГУ: ![]() 3 Построение Q-T- диаграммы Тепловосприятие водой и паром в поверхностях нагрева КУ: в ГПК ![]() ![]() ![]() в ИНД ![]() ![]() в ПЕНД ![]() ![]() в ЭКВД ![]() ![]() в ИВД ![]() ![]() в ПЕВД ![]() ![]() ![]() Рисунок 2. Q-T- диаграмма двухконтурного КУ в численном примере. Список использование источников Бродянский, В. М. Эксергетический метод и его положения. [Текст]: /В. М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек-М.: Энергоатомиздат, 1988-288 с. Гохштейн, Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. [Текст]: / Д. П. Гохштейн – М.: Энергия, 1969. Дорбодеев, А. В. Математическая модель термодинамических свойств реактивных и автотракторных топлыв [Текст] /А.В. Добродеев //Известия вузов. Авиационная техника. 2002.№4.с. 67-69. Александров, А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара [Текст] /А.А. Александров, Б.А. Григорьев. –М. Изд. МЭИ, 1999.-168 с. |