Термодинамический расчет циклов
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» Уральский энергетический институт Кафедра теплоэнергетики и теплотехники Оценка__________ Руководитель курсового проектирования Островская А. В. Члены комиссии Нейская С.А. Дата защиты_____________________ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по теме: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИКЛОВ ПАРОТУРБИНЫХ УСТАНОВОК Студент Адамчук Роман Анатольевич ___________________ (ФИО) (Подпись) Группа__________ЭН-290012____________ Екатеринбург 2021 Оглавление. Введение………………………………………………………………………………………….3 Задание на курсовую работу…………………………………………………………………….4 Список обозначений……………………………………………………………………………..7 1. Цикл Ренкина на перегретом паре с учетом работы насоса………………………………..8 1.1 Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла……………….8 1.2 Количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается , удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла…………………………………………………..13 1.3 Расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе…………………………..14 2. Цикл Ренкина на перегретом паре без учета работы насоса……………………………...15 2.1 Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла……………...15 2.2 Количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается , удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла…………………………………………………..18 2.3 Расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе…………………………..20 3. Цикл с промежуточным перегревом пара до начальной температуры t1 при давлении pа и с двумя регенеративными отборами пара при давлениях pо1иpо2………………………….21 3.1 Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла…………...…21 3.2 Количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается , удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла………………………………………..…………30 3.3 Расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе…………………………..31 4. Цикл с промежуточным перегревом пара до начальной температуры t1 при давлении pа и с теплофикационным отбором пара при давлении pо = pо2. ………………………………...32 4.1 Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла………...……32 4.2 Количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается , удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла…………………………………………………..41 4.3 Расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе………………………….42 4.4 Экономия топлива по сравнению с раздельной выработкой тепловой и электрической энергией……………………………………………………………………………………....…42 5. Цикл Ренкина с необратимыми потерями в турбине и насосе…………………………...43 5.1 Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла……………...43 5.2 Количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается , удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла………………………………………………..…48 5.3 Расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе………………………….49 Результаты расчетов циклов ПТУ…………………………………………………………….50 Выводы к циклам………………………………………………………………………………51 Библиография…………………………………………………………………………………..52 Введение. Паротурбинная установка – это непрерывно действующий тепловой агрегат, рабочим телом которого является вода и водяной пар. ПТУ является механизмом для преобразования потенциальной энергии сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Включает в себя паровую турбину и вспомогательное оборудование. Эти установки используются для привода турбогенератора на тепловых и атомных электростанциях. На электрической станции механическая энергия превращается в электрическую энергию с помощью электрического генератора. Свежий пар из котельного агрегата, где он получил тепло от сгорания топлива, поступает в турбину и, расширяясь в ней, совершает механическую работу, вращая ротор электрогенератора. После выхода из турбины, пар поступает в конденсатор, где происходит его конденсация. В конденсаторе осуществляется отвод тепла от рабочего тела - пара - при возможно более низкой температуре и давлении с превращением пара в конденсат, идущий вновь на питание котлов. Здесь тепло отдается охлаждающей (циркуляционной) воде. Конденсат не должен смешиваться с охлаждающей водой, имеющей большое количество примесей. Поэтому конденсатор представляет собой теплообменник поверхностного типа. Теплообмен от пара к охлаждающей воде происходит через стенки трубок небольшого диаметра, чаще всего латунных, внутри которых движется охлаждающая вода. В конденсатор поступает влажный пар; температура насыщения конденсирующегося пара тем ниже, чем ниже температура циркуляционной воды. При прямоточном водоснабжении, когда вода в конденсатор забирается из реки или пруда, ее температура колеблется от 2 до 20 °С (среднегодовая расчетная температура 10 - 12 °С). Если же водоснабжение является оборотным с охлаждением воды в градирнях, то температура воды меняется в зависимости от времени года от 10 - 12 °С до 35 - 40 °С. Конденсат отработавшего в турбине пара при помощи конденсатного насоса проходит через подогреватель низкого давления (ПНД) в деаэратор. Из деаэратора питательный насос подаёт воду через подогреватель высокого давления (ПВД) в котельный агрегат. Подогреватели и деаэратор образуют систему регенеративного подогреватательной воды, которая использует пар из нерегулируемых отборов паровой турбины. Преимуществом паротурбинной технологии является возможность использования в котле самого широкого спектра топлив: жидкие (мазут), газообразные (природный газ), твердые (уголь, торф, древесина) и ядерные. Однако использование тяжелых нефтяных фракций и твердого топлива снижает экологические показатели системы, которые определяются составом отходящих из котла продуктов горения. На существующих тепловых электростанциях новые ПТУ целесообразно использовать при отсутствии возможности внедрения на них газотурбинных и парогазовых технологий. М  инистерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» (УрФУ) Институт Уральский энергетический (УралЭНИН)_______________________ Кафедра/департамент Теплоэнергетика и теплотехника (Тит)___________ Задание на курсовую работу Студент___Адамчук Р.А.__________________________________ группа_Эн-290012___________ специальность/направление подготовки 13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника Тема курсовой работы Термодинамический расчет циклов паротурбинных установок (ПТУ) Содержание работы Параметры пара на входе в турбину паротурбинной установки: давление p1, температура t1; давление пара на выходе из турбины p2. Мощность установки N. Теплота сгорания топлива Qнр. Охлаждающая вода нагревается в конденсаторе на Δt. КПД парогенератора hпг. Внутренние относительные КПД турбины и насоса равны соответственно  и  .Рассчитать: 1. Цикл Ренкина на перегретом паре с учетом и без учета работы насоса. 2. Цикл с промежуточным перегревом пара до начальной температуры t1 при давлении pа и с двумя регенеративными отборами пара при давлениях pо1иpо2. 3.Цикл с промежуточным перегревом пара до начальной температуры t1 при давлении pа и с теплофикационным отбором пара при давлении pо = pо2. Расход пара в отборе Dо. Для данного цикла найти экономию топлива по сравнению с раздельной выработкой тепловой и электрической энергией (принять hкот = hпг). 4. Цикл Ренкина с необратимыми потерями в турбине и насосе. Примечание: циклы 2, 3 считать без учета работы насоса. Для каждого цикла необходимо: 1. Изобразить схему установки и циклы в (p-v), (T-s), (h-s) диаграммах. 2. Определить: а) термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла и свести их в таблицу; б) количество удельной подведенной и отведенной теплоты, удельную работу турбины, удельную работу насоса (там, где она учитывается), удельную полезную работу цикла, термический (или внутренний) КПД цикла; в) расходы пара, топлива и охлаждающей воды в конденсаторе. В конце расчета сделать выводы о влиянии промежуточного перегрева пара, наличия отборов пара на термические КПД, степени сухости пара после турбины и т.п.. Дополнительные сведения
План выполнения курсового проекта/работы
Руководитель _____________________________________ ( А.В.Островская) Список обозначений с – теплоемкость, кДж/(кг·К); h – энтальпия, кДж/кг; l – удельная работа, кДж/кг; p – давление, Па; q –удельное количество теплоты, кДж/кг; s – энтропия, кДж/(кг·К); t – температура,  ;v – удельный объем, м/кг; x – степень сухости пара;  – расход топлива, кг/с;D – расход пара, кг/с; К – коэффициент;  – расход охлаждающей воды, кг/с;N – мощность, Вт; Q – полное количество теплоты, кДж; α – доля отбора пара; η – коэффициент полезного действия (КПД) Основная часть 1. Цикл Ренкина на перегретом паре с учетом насоса. Термодинамические параметры и функции в характерных точках цикла и свести их в таблицу.     Цикл Ренкина на перегретом паре без учета насоса Состояние 1. Удельные энтальпия и энтропия определяются по известным температуре и давлению. По условию  . В данном случае пар перегрет, значит, степень сухости не определяется, так как это параметр влажного пара.
 =  =  = Состояние 2. Адиабатный процесс соответственно  . Пар является влажным. Поэтому его параметры находятся по формулам в которых учитывается степень сухости.    где –  параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара при давлении  . По условию  . Степень сухости определяется по известному значению энтропии Температура влажного пара равна температуре насыщения при данном давлении.  = 
   Состояние 3. Процесс конденсации пара 2–3 проходит при постоянных давлении и температуре,  . при давлении уже найдены по таблицам в предыдущем пункте. Состояние 3 соответствует воде в момент кипения, значит, степень сухости равна нулю  . ,  ,  Состояние 4. Процесс 1-4 изобарный процесс,  . Процесс 3-4 изохорический и адиабатный процесс, , . Кипящая вода. Степень сухости равна 0. Остальные параметры находим за счет давления и энтропии.
 =  = Все параметры найдены занесу их в таблицу.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, 
