Головна |
Завдання на проектування передбачає розрахунок і вибір теплотехнологічного обладнання з виробництва тепла, пара і електрики.
Вихідні дані збираються студентом або видаються керівником проекту і включають відомості про потужність і температурному режимі теплосилової паротурбінної установки, а так само інші дані, необхідні для виконання проекту.
Вихідні дані для розрахунку вибираються такими: № варіанту відповідає № за списком. Початкові параметри пара (перед турбіною) для парних варіантів p1= 10 МПа (101,8 кгс / см2),
p1= 15 МПа (152,7 кгс / см2) Для непарних варіантів,
t1= 435 + (№ х 10) / 2 ° С для парних №, t1= 435 + (№ + 1) х 10) / 2 ° С для непарних №. Тиск в конденсаторі p2= 4 кПа (0,04 кгс / см2), Коефіцієнти корисної дії ?КА= 0,91, ?ПП= 0,99, ?Г= 0,98 , ?м = 0,97 ,
= 0,85, = 0,90. Електрична потужність, що виробляється турбіною N = № х 10, Мвт.
Графічна частина курсового проекту включає один - два аркуші формату А4, на яких призводять принципову схему технологічної лінії по виробництву тепла, пара і електрики, цикл установки в T-s діаграмі, зі значеннями параметрів, згідно іходним даними, специфікацію обладнання, компонування теплосилової паротурбінної установки.
Пояснювальну записку і графічну частину оформляють відповідно до вимог стандарту СТП МГЕУ імені А. Д. Сахарова.
3. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ
курсового проекту
3.1. Аналіз циклу Ренкіна з урахуванням незворотних втрат
Найпростіша паросилова установка, в якій здійснюється цикл Ренкіна, складається з наступних елементів (див. Рис.1): паровий котел, пароперегрівач, парова турбіна, конденсатор, насос. Цикл установки в T-s діаграмі показаний на рис.2 (без обліку необоротних втрат).
Курсовий проект передбачає проведення аналізу циклу Ренкіна трьома способами: методом к.к.д., ентропійних і ексергетичним методами. Перший метод дозволяє оцінити ефективність паросилова установки в цілому за допомогою системи різних коефіцієнтів корисної дії, ентропійний метод заснований на розрахунку втрат працездатності з використанням відомої теореми Гюї-Стодоли і дозволяє, крім оцінки ефективності всієї установки, визначити відносну величину незворотних втрат в кожному з елементів установки , третій, найбільш інформативний метод використовує поняття ексергії і дає можливість оцінювати втрати в окремих елементах навіть без розрахунку всієї установки в цілому.
Перш за все, перерахуємо основні незворотні втрати, що виникають в тракті паросилова установки.
Втрати, викликані зовнішньої необоротністю:
1) при теплообміні між продуктами згоряння палива і робочим тілом (тобто в процесі пароутворення) через велику різницю температур між ними;
2) при теплообміні гарячих газів і робочого тіла (пара) з навколишнім середовищем через недосконалість теплової ізоляції в топці котла і вздовж усього тракту установки.
Втрати, викликані внутрішньою необоротністю процесів робочого тіла, що складають цикл установки: втрати при перебігу пара в проточній частині, обумовлені тертям в прикордонному шарі і місцевими опорами (при стисканні в насосі, розширенні пари в турбіні, протягом пара по трубопроводах).
Слід зазначити, що відобразити на діаграмі циклу можна лише вплив втрат, викликаних внутрішньої необоротністю.
Дійсний процес адиабатного розширення в турбіні (див. Рис.2) закінчується в точці 2д, а процес адиабатного стиснення в насосе- в точці 4д, зміщених в T-s діаграмі вправо щодо точок 2 і 4 ідеального циклу відповідно. Величина зміщення визначається ступенем недосконалості реальних турбіни і насоса, тобто їх відносними внутрішніми к.к.д., обумовленими експериментально. В результаті робота турбіни буде менше на величину i2д - i2 , Еквівалентну площі 2-2д-d-c-2 на рис.2, а робота, що витрачається на стиснення в насосі більше на i4d - i4 (Площа 4-4д-Ь-а-4), ніж в ідеальному циклі. На діаграмі циклу добре видно, що при розширенні в турбіні втрата роботи буде менше роботи тертя (площа 1-2д-d-c-1). Це пояснюється тим, що теплота, що виділяється при терті, в адіабатні процесі сприймається самим робочим тілом і призводить до додаткового його розширення, в результаті чого виробляється робота, яка частково компенсує втрати на тертя. Для насоса (або компресора) розширення робочого тіла за рахунок теплоти тертя (площа 3-4д-Ь-а-3) грає подвійно негативну роль, так як вимагає додаткових затрат праці на стиск крім витрати роботи на подолання сил тертя.
З урахуванням теплових втрат і втрат на тертя в паропроводі, тиск і температура пари на виході з пароперегрівача повинні бути вище (точка 1о), Ніж в ідеальному циклі, якщо ми хочемо, щоб початкові параметри пари перед турбіною (точка 1) в ідеальному і дійсному циклах збігалися.
3.2 Аналіз циклу Ренкіна методом коефіцієнтів корисної дії
Згідно з визначенням, ефективний к.к.д. установки дорівнює [1]:
,
де - К.к.д. котла, кількість теплоти,
який повинен бути одержаний при спалюванні палива в котлі, щоб ентальпія робочого тіла на виході з котла склала ;
- К.к.д. паропроводу; при зменшенні незворотних втрат
стан i10 прагне до стану i1 , А певний таким чином к.к.д. паропроводу - до одиниці;
- К.к.д. електрогенератора (відношення роботи lЭ, переданої
зовнішньому споживачеві до механічної роботи lМТ , переданої
електрогенератори від турбіни), величина цього к.к.д. лежить в межах 0,97 ... 0,99;
механічний к.к.д. турбіни (відношення роботи ,
переданої електрогенератори до роботи , Виробленої паром при розширенні в турбіні);
- Внутрішній відносний ККД комплексу турбіна-насос
(Відношення дійсної роботи циклу з урахуванням незворотних втрат до роботи оборотного циклу). З урахуванням виразів для роботи дійсного і оборотного циклів [1], маємо:
, де и -
термічний к.к.д. оборотного циклу Ренкіна, |
відносні внутрішні ККД турбіни (0,85 ... 0,90) і насоса (0,85 ... 0,90), що визначаються експериментально;
певний як відношення роботи циклу (робота турбіни мінус робота, витрачена в насосі) до підведеної до робочого тіла теплоти. З урахуванням рівняння для технічної роботи насоса (i4 - i3) = vB (p1 - P2)цей к.к.д. можна записати і в наступному вигляді (vB- Питомий об'єм води):
А. А. Антух, старший викладач кафедри енергоефективних технологій установи освіти Міжнародний державний екологічний університет імені А. Д. Сахарова | Цикл з реальною паротурбінної установкою
котлоагрегат | Паропровід. | Турбогенераторних установка. | конденсатор | паропровід | Конденсатор. |