Мiністерство освіти і науки України
Одеськийнацiональний полiтехнiчний унiверситет
Кафедратеоретичної, загальної та нетрадицiйної енергетики
Курсоваробота з дисципліни
“Технiчнатермодинамiка “
“Дослiдженняспособiв пiдвищення ефективності паросилових циклiв”
Керiвник:
Попова Т.М.
Одесса2011 год
Зміст
Призначення теплоенергетичних установок (ТЕУ)
Принцип дії ПСУ
Основні характеристики ідеального циклу Ренкіна і ПСУ
Переваги базового циклу Ренкіна
Методи підвищення ефективності
Зв’язане підвищення початкової температури і тискупари
Підвищення початкового тиску пари
Проміжний або повторний перегрів пари
Гранична регенерація
Часткова регенерація
Висновки
Література
Призначеннятеплоенергетичних установок (ТЕУ)
Призначення ТЕУ – перетворення теплоти палива в роботу зподальшим виробленням електричної та теплової енергії. Існують стаціонарні ітранспортні ТЕУ. Серед стаціонарних найбільше поширення отримали ПСУ(паросилові установки), а серед транспортних – ДВС (двигуни внутрішньогозгорання) і ГТУ (газотурбінні установки).
Термодинамічнуефективність роботи ТЕУ характеризує тепломеханічний коефіцієнт ht, який дорівнює відношеннюроботи до підведеної теплоти. Для підвищення термодинамічної ефективностізастосовують різноманітні методи, які і розглядаються в цій роботі.
У зв’язку зіскладністю реальних процесів перетворення теплоти в роботу за основу розрахункуприймається ідеальний тепломеханічний цикл на водяній парі, якому відповідаєбазовий цикл Ренкіна, що складається з двох ізобар і двох ізоентроп. Післярозрахунку цього циклу застосовуються декілька методів інтенсифікації базовогоциклу та проводиться порівняння нового та базового тепломеханічнихкоефіцієнтів./>Принцип дії ПСУ
На рис. 1наведена принципова схема ПСУ, на рис. 2- цикл Ренкіна та еквівалентний йомуцикл Карно
/>
Рис. 1. Принциповасхема ПСУ
Вода в стані 4подається в парогенератор, де за рахунок первинних енергоресурсів (палива)перетворюється в суху насичену пару (СНП), а потім в перегріту пару (ПП); даліПП в стані 1 надходить в парову турбіну, де без підводу і відведення тепларозширяється і здійснює механічну роботу. Відпрацьована пара в стані 2 зтурбіни надходить в конденсатор, де за рахунок віддачі тепла охолоджуючій водіперетворюється в конденсат. Далі ця рідина за допомогою живильного насоса зновуподається в парогенератор.
Початкові дані№ варіанту N, МВт P1, МПа
t1,
0C P2, бар Q/>МДж/кг Δ T= Δt К ηoi 9 1000 5 330 0,05 16 20 0.85
Основні характеристики ідеального базового циклу Ренкіна і ПСУТаблиця 1
Властивостіводяної пари в перехідних точках базового циклу
Номер
точки на схемі Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 50 330 3015 6.36 ПП 2 0,05 32.88 1937 6,36 ВНП х2=0,743 3 0,05 32.88 137 0,47 х3=0 4 50 32.54 141 0,47 вода 5 2 8 33 0,12 вода 6 2 28 117 0,4 вода
/>
Рис.2.ЦиклРенкіна та еквівалентний йому цикл Карно в діаграмі Т-S
При Р2=0,05 Бар s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2 =(s-s`)/(s``-s`)=(6,336-0,47)/(8,4-0,47)=0,74
h2=x2h``+(1-x2)h`=0,74*2561+(1-0,74)*137,8=1938кДж/кг
1. Питомийтеплопідвід: q1 = h1-h4 =3015-141= 2874 кДж/кг.
2. Питомийтепловідвід: q2 = h2 – h3 =1937-137=1800 кДж/кг.
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = h1 — h2 =3015-1937=1077 кДж/кг.
4. Питома робота,що витрачається у насосі:
|lн| = h4 — h3 =141-137=3.2 кДж/кг.
Враховуючи, що lн
/>
5. Питома кориснаробота в циклі Ренкіна: lt = lt – lн = 1077-3,2= 1073 кДж/кг.
6. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht = lt/q1 = 1073/2874 = 0,374
7. ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1 / (s1 — s3) = 2874/(6,36-137) = 488 K.
T2m= q2 / (s1 — s3) =1800/(6,36-137) = 305 K.
/> =1- (T2m/T1m) = 1-(305/488) = 0,374
8. Витрата парина турбіну: Д=N/(h1-h2) = 1000000/(3015-1938) = 928 кг/с.
7. Питома витратапари: dt=Д/N = 928/1000000 = 0,000929 кг/кДж.
9. Витратапалива: В = Д(h1 — h3)/Q/>= 928(3015-137)/16000=167 кг/с.
10. Питомавитрата палива: bt=B/N=167/1000000 = 0,00017 кг/кДж.
11. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2 — h3)/(h6– h5)= 928*(1938-137)/(117-33) = 19947 кг/с,
12. Кратністьохолоджування:
n = W/Д =19947/928 = 21.5
Переваги базовогоциклу Ренкіна
1. Процеси підведення і відведення тепла ізобарні, щополегшує інженерне здійснення циклу.
2. Повнаконденсація водяної пари позитивно позначається на габаритах насоса:
Недолік циклу Ренкіна полягає в йогонизькій ефективності.
Методи підвищення ефективності циклаРенкіна:
1. Зв’язане ( при одному й тому ж степені сухості пари -x2,на виході з турбіни ) підвищення початкового тиску Р1 і t1.
2. Проміжний або повторний перегрів пари.
3. Гранична регенерація .
/>
Цикл Ренкіна з підвищеними початковимипараметрами пари.
Зв’язане підвищення початкової температуриі тиску пари.
Властивостіробочого тіла перехідних точках циклу з підвищеними початковими параметрамипари.Таблиця 2
Номер
точки на схемі Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 110 450 3226 6.36 ПП 2 0,05 32.88 1937 6,36 ВНП х2=0,743 3 0,05 32.88 138 0,47 х3=0 4 110 32.54 147 0,47 вода 5 2 8 33 0,12 вода 6 2 28 117 0,4 вода
При Р2=0,05 Бар s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2=(s-s`)/(s``-s`)=(6,336-0,47)/(8,4-0,47)=0,74
h2=x2h``+(1-x2)h`=0,74*2561+(1-0,74)*137,8=1938кДж/кг
Характеристикициклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомийтеплопідвід:
q1 = h1-h4 = 3226– 147 = 3079 кДж/кг.
2. Питомийтепловідвід:
q2 = h2t – h4 =1937 – 147 = 1791 кДж/кг.
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = h1 — h2t = 3226– 1937 = 1278 кДж/кг.
4. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht = lt/q1 = 1284/3085 = 0,415
5. ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1 / (s1 — s3) = 3085 / (6.36 – 0.47 ) = 522 K.
T2m= t3 + 273 =32 + 273 = 305 K.
/> =1- (T2m/T1m) = 1- 305/523= 0.415
6. Витрата парина турбіну:
Д=N/(h1-h2t) = 1000*103/(3226 — 1938) = 776 кг/с.
7. Питома витратапари:
dt=Д/N =1/(h1-h2t) = 1/(3226 — 1938) = 0,000776 кг/кДж.
8. Витратапалива:
В = Д(h1 — h3)/Q/>= 776*(3226 – 137)/(16*103)=150 кг/с.
9. Питома витратапалива:
bt=B/N=150/(1000*103)=0,00015 кг/кДж.
10. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2t — h3)/(h6 – h5)= 776*(1938 – 137)/(117-33) = 16678 кг/с.
11. Кратністьохолоджування:
n = W/Д = 16678/776= 21,5
/>
Підвищенняпочаткового тиску пари
Властивостіробочого тіла перехідних точках циклу з підвищеними початковими параметрамипари.
Підвищуємо тискна 10 барТаблиця 3
Номер
точки на схемі Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 60 330 2985 6,23 ПП 2 0,05 32,88 1929,0 6,23 ВНП х2=0,728 3 0,05 32,88 137,8 0,47 х3=0 4 60 32,56 141,9 0,47 вода 5 2 8 33,8 0,12 вода 6 2 28 117,6 0,4 вода
При Р2=0,05 Бар s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2=(s-s`)/(s``-s`)=(6,24-0,47)/(8,4-0,47)=0,728
h2=x2h``+(1-x2)h`=0,728*2561+(1-0,728)*138=1929кДж/кг
Характеристикициклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомийтеплопідвід:
q1 = h1-h4 = 2985– 141,9 = 2843,1 кДж/кг.
2. Питомийтепловідвід:
q2 = h2t – h4 = 1929– 141,9 = 1761,2 кДж/кг.
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = h1 — h2t =2985 – 1929 = 1081,9 кДж/кг.
4. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht = lt/q1 = 1051,9/2843,1 =0,381
5. ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1 / (s1 — s3) = 2843,1/ (6,24 – 0.47 ) = 493,59 K.
T2m= q2 / (s1 — s3)= 305,76 K.
/> =1- (T2m/T1m) = 1- (310,43/492,72)= 0.381
6. Витрата парина турбіну:
Д=N/(h1-h2t) =1000*103/(2985 — 1929) = 920 кг/с.
7. Питома витратапари:
dt=Д/N =1/(h1-h2t) = 1/(2985 — 1929) = 0,000921 кг/кДж.
8. Витратапалива:
В = Д(h1 — h3)/Q/>= 947*(2985 – 138)/(16*103)=163 кг/с.
9. Питома витратапалива:
bt=B/N=168/(1000*103)=0,00016 кг/кДж.
10. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2t — h3)/(h6 – h5)= 947*(1929 – 138)/(117-33) = 19352 кг/с.
11. Кратністьохолоджування:
n = W/Д =20241/947= 21.016
Підвищуємо тискще на 10 барТаблиця 4
Номер
точки на схемі Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 70 330 2953 6,126 ПП 2 0,05 32,88 1867,0 6,126 ВНП х2=0,713 3 0,05 32,88 137,8 0,47 х3=0 4 70 32,59 142,9 0,47 вода 5 2 8 33,8 0,12 вода 6 2 28 117,6 0,4 вода
При Р2=0,05 Бар s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2=(s-s`)/(s``-s`)=(6,126-0,47)/(8,4-0,47)=0,713
h2=x2h``+(1-x2)h`=0,713*2561+(1-0,713)*138=1867кДж/кг
Характеристикициклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомийтеплопідвід:
q1 = h1-h4 = 2953– 142,9 = 2810,1 кДж/кг.
2. Питомийтепловідвід:
q2 = h2t – h4 = 1867– 142,9 = 1729,2 кДж/кг.
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = h1 — h2t = 2953– 1867 = 1080,9 кДж/кг.
4. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht = lt/q1 = 1080,9/2810,1 =0,385
5. ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1 / (s1 — s3) = 2810,1/ (6,126 – 0.47 ) = 496,83 K.
T2m= q2 / (s1 — s3)= 305,72 K.
/> =1- (T2m/T1m) = 1- (305,72/496,83)= 0.385
6. Витрата парина турбіну:
Д=N/(h1-h2t) =1000*103/(2963 — 1867) = 920 кг/с.
7. Питома витратапари:
dt=Д/N =1/(h1-h2t) = 1/(2953 — 1867) = 0,000921 кг/кДж.
8. Витратапалива:
В = Д(h1 — h3)/Q/>= 947*(2953 –138)/(16*103)=162 кг/с.
9. Питома витратапалива:
bt=B/N=162/(1000*103)=0,000162 кг/кДж.
10. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2t — h3)/(h6 – h5)= 920*(1867 – 138)/(117-33) = 19000 кг/с.
11. Кратністьохолоджування:
n = W/Д=20241/947 = 20,63
Підвищуємо тискще на 10 барТаблиця 5
Номер
точки на схемі Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 80 330 2918 6,017 ПП 2 0,05 32,88 1833,0 6,017 ВНП х2=0,699 3 0,05 32,88 137,8 0,47 х3=0 4 80 32,61 143,9 0,47 вода 5 2 8 33,8 0,12 вода 6 2 28 117,6 0,4 вода
При Р2=0,05 Бар s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2=(s-s`)/(s``-s`)=(6,017-0,47)/(8,4-0,47)=0,699
h2=x2h``+(1-x2)h`=0,699*2561+(1-0,699)*138=1833кДж/кг
Характеристикициклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомийтеплопідвід:
q1 = h1-h4 = 2918– 143,9 = 2774,1 кДж/кг.
2. Питомийтепловідвід:
q2 = h2t – h4 =1833 – 143,9 = 1695,2 кДж/кг.
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = h1 — h2t =2918 – 1833 = 1078,9 кДж/кг.
4. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht = lt/q1 = 1078,9/2774,1 =0,389
5. ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1 / (s1 — s3) = 2774,1 / (6,017 – 0.47 ) = 500 K.
T2m= q2 / (s1 — s3)= 305 K.
/> =1- (T2m/T1m) = 1-(305/500) = 0.389
6. Витрата парина турбіну:
Д=N/(h1-h2t) =1000*103/(2918 — 1833) = 921 кг/с.
7. Питома витратапари:
dt=Д/N =1/(h1-h2t) = 1/(2918 — 1833) = 0,000922 кг/кДж.
8. Витратапалива:
В = Д(h1 — h3)/Q/>= 947*(2918 –138)/(16*103)=160 кг/с.
9. Питома витратапалива:
bt=B/N=162/(1000*103)=0,00016 кг/кДж.
10. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2t — h3)/(h6 – h5)= 920*(1833 – 138)/(117-33) = 18644 кг/с.
11. Кратністьохолоджування:
теплоенергетичнийустановка пар тиск
n = W/Д=20241/947 = 20,22
bt
кг/кДж
ht
Р, Бар />
Р, Бар />/>
n
Р, Бар />Проміжний або повторний перегрів пари
Цей спосіб виникяк технологічний засіб боротьби з вогкістю пари на виході з турбіни. Як надаліз’ясувалося, при РПП=(0,15...0,25)Р1 ефективність циклу Ренкіна збільшується.Це пов’язано із збільшенням Т1m.
На рис. 4показана схема ПСУ з повторним перегрівом пари.
/>
Рис. 4.Принципова схема ПСУ з повторним перегрівом пари
Процеси в цикліРенкіна з проміжним перегрівом пари
4-1 — ізобарнепідведення теплоти в парогенераторі;
1-с – ізоентропнерозширення пари у ЦВТ (циліндрі високого тиску ), процес здійснення роботи;
с-d – ізобарнепідведення теплоти у повторному перегрівачі ;
d-2 – ізоентропнерозширення пари у ЦНТ ( циліндрі низького тиску ), процес здійснення роботи;
2-3 –ізобарно-ізотермічний процес відведення тепла в конденсаторі;
3-4 – ізоентропнестиснення в насосі.
/>Цикл Ренкіна з проміжним перегрівом париТаблиця 6
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу зпроміжним перегрівом пари
Номер
Точки Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 50 330 3015 6,36 ПП c 10 180 2676 6,36 ВНП хс=0,949 d 10 330 3116 7,23 ПП 2ПП 0,05 32,88 2206 7,23 ВНП х2пп=0,853 3,4 0,05 32,88 141 0,47 Х3=0
При Рс=1000 кПа
Точка с s`=2,138 кДж/(кг.К)s``=6,585 кДж/(кг.К)
h`=762,7 кДж/кг h``=2777кДж/кг
xc=(sc-s`)/(s``-s`)= (6,36 – 2,138)/(6,585 – 2,138) = 0,95
hc=xch``+(1-xc)h`=0,95*2777+ (1 -0,95)*762,7 = 2676 кДж/кг
При Pпп=5 кПа
Точка 2пп s`=0,47кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг.К)
h`=138 кДж/кг h``=2561кДж/кг
x2пп=(s2пп-s`)/(s``-s`)=(7,23– 0,47)/(8,4 – 0,47) = 0,85
h2пп=x2ппh``+(1-x2пп)h`=0,85*2561+ (1 – 0,85)*138 = 2206 кДж/кг
Характеристикициклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари
1. Питомийзовнішній теплопідвід:
q1 = (h1 — h4) +(hd — hc) = (3015 – 141) + (3116 — 2676) = 3314 кДж/кг .
2. Питомийзовнішній тепловідвід:
q2 = h2пп – h = 2206– 141 = 2065 кДж/кг .
3.Корисна роботав циклі:
lт t = q1 – q2 =3314 – 2065 = 1249 кДж/кг .
4.Питома роботапари в турбіні:
lт = (h1 – hc) +(hd – h2пп) = (3015 — 2676) + (3116 – 2206) = 1249 кДж/кг.
5. ТМК:
ht = lt/q1 = 1249/3314 =0,376
6.ТМКеквівалентного циклу Карно:
T′1m =q1/(s2пп – s3) = 3314/(7,23 – 0,47) = 490 K
T′2m= q2/(s2пп – s3) = 2065/(7,23 – 0,47) = 305 K
/>=1 — (T′2m/T′1m)=1– 305/490 = 0,376
7. Витрата парина турбіну:
Д=N/(h1-h2пп) =1000*103/(3015 — 2206) = 1236 кг/с.
8. Питома витратапари:
dt=Д/N = 1/(h1-h2пп)= 1/(3015 — 2206) = 0,00123 кг/кДж.
9. Витратапалива:
В = bt*N = 0.000166*1000000= 166 кг/с.
10. Питомавитрата палива:
bt=1/Q/>*ht =1/(16000*0,376) =0,000166кг/кДж.
11. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(h2пп — h3)/(h6 – h5)= 1236*(2206 – 138)/(117-33) = 30430 кг/с.
12. Кратністьохолоджування:
n = W/Д =30430/1236= 24,61Гранична регенерація
Регенерація – цеметод зменшення безповоротності процесу з використанням повторнихенергоресурсів. Гранично регенеративним циклом Ренкіна називається гіпотетичнийцикл, в якому робоче тіло H2O входить в парогенератор в стані насиченої рідинипри початковому тиску Р1. Вода гріється до температури кипіння при даному тискув результаті внутрішнього тепловідводу на інших ділянках циклу.
На рис 6зображений гранично-регенеративний цикл Ренкіна ( при lН=0 ).
/>
Рис.6. Цикл ПСУ зграничною регенерацією
Процеси в цикліПСУ з граничною регенераціею
3-а — внутрішнійтеплопідвід;
а-1 — зовнішнійтеплопідвід;
1-с — ізоентропнездійснення роботи в ЦВТ;
с-d — внутрішнєвідведення тепла, рівне внутрішньому теплопідводу в процесі 3-а;
d-3 — ізобарно-ізотермічне зовнішнє відведення тепла.
/>
Рис. 7.Теоретична схема ПСУ з граничною регенерацією .Таблиця 7
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу зграничною регенерацією пари
Номер
Точки Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 50 330 3015 6,36 ПП а 50 264 1155 2,921
НЖ
Xa= 0 d 0,05 32,88 1188 3.909
ВНП
xd = 0,433 3,4 0,05 32,88 141 0,47 Х3=0
sd = s1 — sa + s3=6.36 — 2.921 + 0.47 = 3.909 (кДж/(кг.К))
xd= (sd – s’) /(s’’ – s’) = (3.909 – 0.476)/(8.394 – 0.476) = 0.433
hd = xdh’’ + (1 –xd)h’ = 0.433*2561 + (1 – 0.433)*17.8 = 1188 (кДж/кг)
Характеристикициклу Ренкіна з граничною регенерацією пари.
1. Питомийзовнішній теплопідвід:
q1 = h1 — h4 =1860 кДж/кг .
2. Питомийзовнішній тепловідвід:
q2 = hd – h3 =1047 кДж/кг .
3.Корисна роботав циклі:
lт t = q1 – q2 =813 кДж/кг .
4. ТМК:
ht = lt/q1 = 0.437 > hисх (hисх = 0,374)
5.ТМКеквівалентного циклу Карно:
T1m = q1/(sd –s3) = 1860/(3.909 – 0,47) = 540 K
T2m= q2/( sd – s3)= 1047/(3.909 – 0,47) = 305 K
/>=1 — (T2m/T1m)=1 – 305/540= 0,435
7. Витрата парина турбіну:
Д=N/lTt = 1000*103/813 = 1230 кг/с.
8. Питома витратапари:
dt=Д/N = 1230/1000*103 = 0,00123 кг/кДж.
9. Витратапалива:
В = 1/Q/>*ht = 1/16000*0,435= 143 кг/с.
10. Питомавитрата палива:
bt=B/N=220/(1000*103)=0,00014 кг/кДж.
11. Витратаохолоджуючої води:
W=Д(hd — h3)/( h6– h5)= 1230*(1188 – 147)/(117-33) = 15243 кг/с.
12. Кратністьохолоджування:
n = W/Д =15243/1230= 12.4
Частковарегенерація
На практицівикористовується підігрівання поживної води при кінцевому числі регенеративнихпідігрівачів поверхневого або змішуючого типу. На малюнку зображена схема ПСУ зп'ятьма підігрівачами змішуючого типу.
/> /> /> /> /> /> /> /> />
Температурнийнатиск та розподіл температур
/>
/>
/>
/>
/>
/>Таблиця 8
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу зчастковою регенерацією пари
Номер
Точки Р, Бар
t,
0C
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг.К) Стан робочого тіла 1 50 330 3015 6.36 ПП О1 25.68 243.9 2860 6,36 ПП
/> 25.68 225.38 968.6 2.568 НЖ х=0 О2 11.71 186.88 2705 6,36 ВНП х=0,960
/> 11.71 186.88 793.7 2.206 НЖ х=0 О3 4.558 148.38 2537 6,36 ВНП х=0,902
/> 4.558 148.38 625.3 1.825 НЖ х=0 О4 1.428 109.88 2354 6,36 ВНП х=0,849
/> 1.428 109.88 460.9 1.417 НЖ х=0 О5 0.3311 71.38 2155 6,36 ВНП х=0,796
/> 0.3311 71.38 298.8 0.9718 НЖ х=0 2 0,05 32.88 1937 6,36 ВНП, х=0,743 3,4 0,05 32.88 141 0,47 НЖ, х=0
Відносні частки пара
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
Характеристикициклу Ренкіна з граничною регенерацією пари
1. Питомийтеплопідвід: q1 = h1 – h’O1 = 3015 – 968.6 = 2046.4 кДж/кг
2. Питомийтепловідвід: q2= (h2 – h3)∙ak = (1937 – 141)*0,659 = 1183,5 кДж/кг
3. Питома робота,що отримується в турбіні:
lt = q1 — q2 =2046,4 – 1183,5 = 862 кДж/кг
4. Характеристикаефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ηt = lt/q1 =862/2046 = 0.421
5. Витрата парина турбіну: Д = N/lt = 1000000/862 = 1160 кг/с
6. Питома витратапари: dt = Д/N = 1160/1000000 = 0.00116 кг/кДж
7. Питома витратапалива: bt = 1/(QpH * ηt) = 1/(16000*0.421) = 0.000148 кг/кДж
8. Витратапалива: B = bt *N = 0,000148*1000000 = 148 кг/с
9. Витратаохолоджуючої води: W=Д*(h2 – h3)/(h6 – h5) = 1160*1796/84 = 24801 кг/с
10. Кратністьохолоджування: n = W/Д = 24801/1160 = 21,38
Результати обчисленьхарактеристик циклу зводимо у таблицю:
Таблиця 9Назва циклу Ренкіна Тепломеханічний коефіцієнт Витрати палива Базовий цикл 0,374 167 Підвищення початкової температури і тиску пари 0,415 150 Підвищення початкового тиску пари 0,389 160 Проміжний перегрів 0,376 166 Гранична регенерація 0,437 143 Часткова регенерація 0,421 148
Висновки
1. Збільшенняефективності у циклі Ренкіна при одночасному зв'язаному підвищенні p1 і t1пояснюється збільшенням середньотермодинамічної температури робочого тіла у процесіпідведення теплоти (T1m). Іншою перевагою цього способу є сталий ступіньсухості вологі насиченої пари на виході з турбіни.
2. Введенняпромперегріву додатково впливає на ефективність циклу Ренкіна тільки приоптимальному виборі проміжного тиску пари у повторному перегрівачі pпп = pc =pd = (0.15 — 0.25) p1 При цьому, крім збільшення Т1m зростає також ступіньсухості пари (Х2пп > X2), що добре впливає на експлуатаційні характеристикитурбіни.
3. Серед розглянутихспособів підвищення ТМК ПСУ найбільш ефективним є цикл Ренкіна з граничноюрегенерацією (при z -> ∞). Однак на практиці застосовуєтьсярегенеративний підігрів живильної води при кінцевому числі ступенів z = 3 — 12,причому збільшення г приводить до збільшення ефективності.
4. Оптимальне числопідігрівачів повинно вибиратися на основі техніко-економічного розрахункупаросилової установки, з урахуванням вартості палива, металу, експлуатації,ремонту та ін.
Література
1. Вукалович М.П., Ривкин С.Л.,Александров С.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. — М.:Изд — во стандартов, 1969. — 408 с.
2. Кириллин В. А., Сычев В. В.,Шейндлин А.В. Техническая термодинамика. -М.: Знергия, 1974. — 496 с.
3. Попова Т.М. Техническаятермодинамика: Конспект лекций. — Одесса: ОГПУ, 1996. — 74 І