Пояснительная записка по проекту МикроТЭС. Федюхин А. А. Пояснительная 3аписка. Курсовой проект по Основам инженерной деятельности наименование дисциплины Микротэс

• Название: Курсовой проект по Основам инженерной деятельности наименование дисциплины Микротэс
• Анкор: Пояснительная записка по проекту МикроТЭС
• Дата: 30.05.2022
• Размер: 71.4 Kb.
• Имя файла: Федюхин А. А. Пояснительная 3аписка.docx
• Тип: Курсовой проект; #557974

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

институт

Тепловые электрические станции

кафедра

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по	Основам инженерной деятельности
	наименование дисциплины
МикроТЭС
	тема
Преподаватель						Карабарин Д. И.
				подпись, дата		инициалы, фамилия
Студент	ФЭ21-01Б, 072155541					Федюхин А. А.
	номер группы, зачетной книжки			подпись, дата		инициалы, фамилия

Красноярск 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1.Назначение и технические характеристики проектируемой станции 4

2.Расчеты основных элементов МикроТЭС 6

2.1Расчет парового котла 6

2.2Расчёт турбины 9

2.3Расчёт конденсатора 15

2.4Расчёт технико-экономических показателей 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19

ВВЕДЕНИЕ
Основная цель курсового проектирования – обучение основам конструирования, тепловым и конструкторским расчетам элементов тепловых электрических станций.
Задачи курсового проектирования:

1. 
   Закрепление навыков работы с САПР PTC Mathcad Prime 3.1, приобретенных при изучении дисциплины “Информатика”;
   

2. 
   Закрепление навыков работы с САПР КОМПАС/Solidworks, приобретенных при изучении дисциплины “Начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная графика”;
   

3. 
   Выполнение модели установки в 3D с последующим изготовлением и сборкой в мастерской;
   

4. 
   Получение навыков конструирования сложной сборочной единицы;
   

5. 
   Получение навыков использования нормативной, учебно-методической литературы, а также действующих ГОСТ по конструкторской и технологической документации;
   

6. 
   Создание действующей установки МикроТЭС.
   

1. Назначение и технические характеристики проектируемой станции

Тема курсового проекта по дисциплине «Основы инженерной деятельности» – проект МикроТЭС для выработки наибольшей мощности при заданных размерах котла. Наибольшая вырабатываемая мощность определяется путем определения влияния конструкции элементов и выбранных параметров пара на КПД турбины и мощность установки.
Таблица 1 – исходные данные

№	Название	Обозначение	Значение
1	Длинна котла, мм		200
2	Давление пара, Мпа На выходе из котла На выходе из турбины		0,25 0,10
3	Внешний диаметр котла, м		0,076
4	Внутренний диаметр котла, м		0,071
5	Температура газов перед котлом, °С		1000
6	Температура газов после котла, °С		500
7	Температура насыщения пара, °С
8	Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке котла,		50
9	Коэффициент теплоотдачи от стенки котла к кипящей воде,		3000
10	Коэффициент теплопроводности стали,		45
11	КПД механический		0.98
12	Внешний диаметр рабочего колеса турбины, м		0,07
13	Число лопаток		72
14	Допустимая ширина лопаток, м		0,005
15	Коэффициент скорости рабочих лопаток		0,5
16	Коэффициент скорости сопловой решетки		0,6
17	Частота вращения, об/мин		1000
18	Диаметр сопла, м		0,002
19	Внутренний диаметр трубы конденсатора, м		0,0048

Окончание таблицы 1

20	Внешний диаметр трубы конденсатора, м		0,00635
21	КПД конденсатора		0,4
22	Удельный объем воды, м3/кг		0,001
23	Теплоемкость воды,		4,19
24	Диаметр одного витка трубы конденсатора, м		0,07
25	Температура воды на входе в конденсатор, °С		20
26	Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара,		1000
27	Коэффициент теплоотдачи от стенки конденсатора к воде,		500
28	Коэффициент теплопроводности меди,		400

2. Расчеты основных элементов МикроТЭС

1. 
   Расчет парового котла
   

Площадь поверхности нагрева вычисляется по формуле, м²
(2.1)
где – внешний диаметр котла, м

– длина котла, м
Рассчитываем толщину стенки по формуле:
(2.2)
где – внутренний диаметр котла, м
Рассчитываем среднелогарифмический температурный напор по формуле:
(2.3)
где – большая разность температур,

– температура газов перед котлом,

4 – температура насыщения пара,

– меньшая разность температур,

– температура газов после котла,
Рассчитываем коэффициент теплопередачи по формуле:
(2.4)
где – коэффициент теплоотдачи от газа к стали,

– коэффициент теплоотдачи от стенки котла к воде,

– коэффициент теплопроводности стали,
Рассчитываем количество теплоты по формуле:
(2.5)
Рассчитываем паропроизводительность котла по формуле:
(2.6)
где – скрытая теплота парообразования,
– энтальпия пара после котла,

– энтальпия насыщенной воды в котле,

2. 
   Расчёт турбины
   

Рассчитываем теплоперепад по формуле:
(2.7)

где – энтальпия перед турбиной,

– энтальпия после турбины,
Задаем внешний, корневой диаметр турбины и количество рабочих лопаток:






Рассчитываем ширину лопаток по формуле:
м (2.8)
Теоретическая скорость истечения пара из сопла:
(2.9)
Определим окружную скорость на корневом диаметре по формуле:
(2.10)
где – частота вращения


Окружная скорость на внешнем диаметре с учетом завихрения потока:


(2.11)
где угол входа в сопловую часть турбины

коэффициент скорости сопловой решетки

угол выхода из сопловой части турбины

– коэффициент скорости рабочих лопаток
Проверяем размер внешнего диаметра по формуле:
(2.12)
Если внешний диаметр не сходится с заданным меняем углы до тех пор, пока рассчитываемый диаметр не сойдется с заданным Критерием правильности подбора диаметра является погрешность, которая определяется по формуле:
% (2.13)
Рассчитываем степень реактивности по формуле:
(2.14)

Рассчитываем теплоперепады в сопле и на рабочих лопатках по формулам:
(2.15)
(2.16)
Задаем диаметр и находим площадь сопла по формуле:

(2.17)
Рассчитываем скорости для сопла:
Теоретическая относительная скорость для сопла по формуле:
(2.18)
где – удельный объем пара,

– паропроизводительность котла,
Действительная относительная скорость для сопла по формуле:
(2.19)
Рассчитываем скорости пара для рабочей решетки:
Скорость на входе в рабочую решетку по формуле:


(2.20)

Теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решетки по формуле:



(2.21)
Действительная скорость пара на выходе из рабочей решетки по формуле:
(2.22)
Абсолютная скорость на выходе из турбины по формуле:


(2.23)
Расчёт потерь на турбине и определение КПД
Потери в соплах:
(2.24)
Потери на лопатках:
(2.25)
Потери с выходной скоростью:
(2.26)
КПД проточной части турбины:
(2.27)

Определяем мощность турбины по формуле:
(2.28)
где –КПД проточной части турбины

3. 
   Расчёт конденсатора
   

Энтальпия пара на входе в конденсатор:

(2.29)
Рассчитываем тепловую мощность конденсатора:
(2.30)
где - КПД конденсатора,

- энтальпия конденсата пара на выходе из конденсатора,
Рассчитываем площадь проходного сечения трубы конденсатора:

(2.31)
где - внутренний диаметр трубок конденсатора, м
Определяем расход воды в спирали конденсатора:
(2.32)
где - скорость движения воды в трубах конденсатора,

– удельный объем воды,
Рассчитываем прирост температуры воды в конденсаторе:

(2.32)

где – теплоемкость воды,
Рассчитываем среднелогарифмический температурный напор:

(2.33)
где – температура на входе в конденсатор,

– температура конденсата пара,

20 – температура воды на входе в конденсатор,

- температура воды на входе в конденсатор,

– меньшая разность температур,

– большая разность температур,
Коэффициент теплопередачи вычисляется по формуле
(2.34)
где – коэффициент теплоотдачи от конденсации пара,

– коэффициент теплоотдачи от стенки конденсатора к воде,

– коэффициент теплопроводности меди,
Рассчитываем площадь поверхности теплообмена конденсатора:

(2.35)
Определяем средний диаметр трубки конденсатора:
(2.36)
где
Определяем длину трубки конденсатора
(2.37)
Определяем длину витка спирали конденсатора
(2.38)
где

Рассчитываем число витков трубы
(2.39)

4. 
   Расчёт технико-экономических показателей
   

Рассчитываем КПД электрический
(2.40)
Где
Определяем расход топлива B, кг/с
(2.41)
Где низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу;

КПД котла

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы были рассчитаны все важные параметры, необходимые для проектирования и создания МикроТЭС: размеры котла, турбины, конденсатора, паропроизводительность котла , мощность турбины , число витков конденсатора , КПД МикроТЭС , и расход топлива Также были спроектированы все 3д модели, составляющие МикроТЭС в CAD среде SOLIDWORKS 2018.