Расчет паросиловой установки. Решение 4 Параметры пара в характерных точках цикла 7 Приложения 9 h s диаграмма 9
 Скачать 1.95 Mb.
|
СодержаниеОписание паросиловой установки 2 Решение 4 Параметры пара в характерных точках цикла 7 Приложения 9 h-sдиаграмма 9 Цикл Ренкина для данной паросиловой установки изображен в координатах p-v, T-s,h-s. 10 Описание паросиловой установкиВ паросиловых установках (ПСУ) рабочим телом является пар, обычно водяной, который образуется при нагревании жидкости в паровом котле, установленном в топке. Теплота сжигаемого в топке топлива передаётся рабочему телу путём теплопередачи через стенки котла. Процесс расширения пара может осуществляться либо в цилиндре поршневой машины, либо, что чаще, в паровой турбине. Процессы термодинамических циклов будем рассматривать в их связи с элементами паросиловой установки, в которой протекают реальные процессы При этом будем считать, что расширение пара происходит в турбине, имея в виду, что вместо неё может быть и поршневая машина.  Исходные данные Паросиловая установка мощностью N=1500 кВт работает по циклу Ренкина. Начальные параметры пара p1 =3 МПа=30 бар и температура t1=400 ̊ С (по таблице), конечное давление отработанного пара (давление в конденсаторе) − p2 =5 кПа=0,05 бар. Внутренний относительный КПД − ηо=0,8. Требуется определить: а) параметры пара в характерных точках цикла и изобразить цикл в координатах p-v, T-s, h-s; б) термический КПД; в) удельный и часовой расход пара; г) удельный расход теплоты; д) количество охлаждающей воды, необходимой для конденсации пара в течение часа, если вода при этом нагревается на 10°С. Данные:
РешениеПараметры в переходных точках цикла паросиловой установки определим по h-s диаграмме для водяного пара, а также по таблицам и сведём в таблицу. Сначала определим параметры пара перед тепловым двигателем. По известным значениям давления и температуры пара перед турбиной положение точки 1 на h-s диаграмме находим на пересечении изобары p1 = 30 бар и изотермы t1 = 400С. После нахождения местоположения точки 1 на h-s диаграмме определяем значения удельной энтальпии, удельной энтропии и удельного объёма. В идеальном цикле паросиловой установки (цикле Ренкина) расширение пара в турбине происходит без потерь энергии пара на трение и без теплообмена с внешней средой, т.е. адиабатически. Так как при адиабатном процессе энтропия рабочего тела остаётся постоянной, то положение на h-s диаграмме точки 2, характеризующее состояние отработанного пара при идеальном его расширении в турбине, определяется на пересечении изобары p2 = 5 кПа = 0,05 бар и линии постоянной энтропии s1 = 6,925 кДж/(кгК). Определив местоположение точки 2 на h-s диаграмме, находим значения удельной энтальпии и степени сухости пара после его адиабатного расширения в турбине. Значение температуры и удельные объёмы жидкой и парообразной составляющих влажного пара в точке 2 определим из таблицы. Удельный объём влажного пара рассчитаем по формуле  Подставим числовые значения  Температуру влажного насыщенного пара в точке 2 можно определить и на h-s диаграмме следующим образом: из данной точки проводится изобара до пересечения с верхней пограничной кривой и определяется температура сухого насыщенного пара, которая будет равна температуре влажного насыщенного пара и температуре насыщения воды при том же давлении, что и в искомой точке. При реальном расширении пара в турбине часть располагаемого теплоперепада расходуется на преодоление различных аэродинамических сопротивлений при прохождении пара через проточную часть турбины. Эти потери оцениваются внутренним относительным КПД  Из записанной формулы определим удельную энтальпию пара в точке 2д  Подставим числовые значения h2д  Местонахождение на h-s диаграмме точки 2д, характеризующей состояние отработанного пара при реальном его расширении в турбине, определяется на пересечении изобары p2 и линии постоянной удельной энтальпии h2д. Найдя точку 2д на h-s диаграмме, определим все параметры пара в этой точке. V=V’(1-x)+V”x=  *(1-0,908) + *0,908=24,67  .Конденсация отработанного пара в конденсаторе (процесс 2-3) осуществляется при постоянном давлении; параметры пара в точке 3 определяются из таблицы по давлению в конденсаторе p2 = 3 кПа для воды в состоянии насыщения. В результате повышения давления конденсата питательным насосом (процесс 3-4) давление конденсата становится равным котловому давлению p1 = 35 бар, остальные параметры в этом процессе остаются без изменения, в том числе удельный объём, в силу несжимаемости жидкости. Последующие процессы осуществляются при постоянном давлении p1 = 35 бар. В конце процесса 4-5, соответствующего нагреву конденсата до температуры кипения, параметры последнего найдём по таблице. V=V’(1-x)+V”x=  *(1-0) + *0=0,00122 .В конце процесса парообразования (процесс 5-6) пар становится сухим насыщенным, и его параметры так же находим по таблице. V=V’(1-x)+V”x= *(1-1) + *1=0,067 .Процесс 6-1 соответствует процессу перегрева пара. Построение цикла в координатах p-v, T-s и h-s производится по найденным значениям соответствующих параметров в крайних точках цикла. Процессы 1-2 и 1-2д на p-v диаграмме и процесс 6-1 на T-s и h-s диаграммах строятся по промежуточным точкам. Промежуточные точки выбираются произвольно, параметры в этих точках определяются по h-s диаграмме Процесс 1-2д на T-s и h-s диаграммах условно представим как прямолинейный. Перед построением цикла паросиловой установки на p-v, T-s и h-s диаграммах необходимо провести на этих диаграммах верхнюю и нижнюю пограничные кривые. Данные для построения этих кривых берутся из таблицы. Пограничные кривые строятся по 7-8 промежуточным точкам. Параметры пара в характерных точках цикла
Термический КПД цикла, определяемый как отношение теплоты, полезно использованной в цикле, ко всей теплоте, подведённой к рабочему телу, определяется из выражения  Подставим числовые значения  Внутренний абсолютный КПД цикла, определяемый как отношение действительно использованного теплоперепада ко всему теплу, подведённому к рабочему телу, находится из выражения   Удельный расход пара (расход пара, необходимый для выработки 1 кВт∙ч электороэнергии) определяется по формуле   Часовой расход пара определяется равенством   Удельный расход теплоты (расход теплоты, необходимый для выработки 1 кВт∙ч электороэнергии) определяется по формуле   Количество охлаждающей воды, необходимой для конденсации пара, определяется из уравнения теплового баланса конденсатора   Подставим числовые значения  Приложенияh-sдиаграмма Цикл Ренкина для данной паросиловой установки изображен в координатах p-v, T-s,h-s.    | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||