КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
на тему: «Расчет цикла ПТУ»
Исходныеданные№ вар
P/>
10-5 Па
t/>
/>C
P/>
10-5 Па
t/>
/>C
P/>
10-5 Па
P/>
10-5 Па
P/>
10-5 Па
P/>
10-5 Па
P/>
10-5 Па 28 120 540 25 540 8 4 1 1,7 1,4
Примечание.Значение P/> для всех вариантов0,04*10/>Па.
Требуетсяопределить:
1.Термический КПД циклов ηt.
2.Коэффициент полезного действия установки брутто (без учёта расхода энергии насобственные нужды) />.
3. Удельный d/>, кг/(кВт*ч), и часовой />, кг/ч, расходы пара.
4. Часовой B/>, кг/ч, и удельный b/>, кг/(кВт*ч), расходытоплива.
5. Удельныйрасход тепла q/>, кДж/(кВт*ч).
6.Коэффициент использования тепла (только для теплофикационного цикла). K.
7.Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации Δ ηt / ηt * 100%.
8. Изобразить:схемы установки; циклы в координатах P, V; I, S; T, S.
1. Расчётцикла ПТУ, работающей по циклу Ренкина
/>На рисунке 1 приведена схема ПТУ, работающей по циклу Ренкина.
Рисунок 1.
Параметры вовсех точках цикла определяем при помощи «Water Stem Pro» и сводим в таблицу 1.
Таблица 1. Параметрыводы и водяного пара в характерных точках цикла.Параметры Обозначение точек 1 2
21 3
Давление P, Па
Удельный объём υ, м3/кг
Температура t,0С
Удельная энтальпия ј, кДж/кг
Удельная энтропия S, кДж/(кг*к)
Степень сухости x
12000000
0,2875
540
3452,3
6,6200
1,000
4000
26,69
28,6
1991,6
6,6200
0,770
4000
0,001
28,6
121,41
0,4224
12000000
0,000987
31,5
131,93
0,4224
1,000
Расчет цикласведен в таблице 2.
Таблица 2. Расчётцикла ПТУ, работающей по циклу РенкинаПоказатели Расчетные формулы Размерность Цифровое значение
Теоретическая работа турбины
Теоретическая работа насоса
Подведенное тепло
Отведенное тепло
Полезная работа на 1 кг пара в идеальном цикле
Термический КПД цикла Ренкина
Термический КПД цикла без учета работы насоса
Относительная разность КПД ht, ht1
Термический КПД цикла Карно в том же интервале
Отношение КПД цикла Ренкина к КПД цикла Карно
Удельный расход пара на
/>теоретический, кВт*ч
Часовой расход пара
lT = i1 – i2
lН = i3 – i12
q1 = i1 – i3
q2 = i2 – i¢2
lц= q1 – q2 = lт – lн
/>
/>
/>
/>
/>
/>
D0 = d0* N
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
–
–
%
–
кДж/кг
кг/(кВт*ч)
кг/ч
1459,7
11,778
3323,1
1875,1
1447,9
0,4377
0,4357
0,4574
0,629
0,696
2,4662
2466190,9
После расчётаидеального цикла переходим к расчёту цикла с учётом потерь (таблица 3).
Таблица 3. Расчетцикла Ренкина с учетом потерьПоказатели Расчётные формулы Размерность Цифровое значение
Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в турбине
Степень сухости в конце действительного процесса расширения
Энтропия в конце действительного процесса расширения
Внутренний КПД цикла
КПД установки брутто (без учёта расхода энергии на собственные нужды)
Удельный расход пара на выработку электроэнергии
Часовой расход пара
Часовой расход топлива (условного)
Удельный расход топлива (условного)
Удельный расход количества теплоты
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
/>
/>/>
/>
кДж/кг
_
кДж/(кг*К)
_
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/ч
Кг/(кВт*ч)
Кг/(кВт*ч)
2440,1
0,8606
7,3569
0,372
0,3184
2,9905
299052,8
38591,2
0,3859
11307,2
Изображение вH-S координатах цикла ПТУ работающейпо циклу Ренкина и с учетом потерь приведена в приложении №1.
2. Расчетцикла ПТУ с промежуточным перегревом пара
/>На рисунке 2 показана схема цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара.
Рисунок 2.
Параметры вовсех точках цикла определяем при помощи «Water Stem Pro» и сводим в таблицу 4.
Таблица 4. Параметрыводы и водяного пара в характерных точках циклаПараметры Обозначение точек 1 b a 2
2I 3
Давление P, Па
Удельный объем v, м 3/кг
Температура t,0С
Удельная энтальпия h, кДж/кг
Удельная энтропия S, кДж/кг
Степень сухости x
120*105
0,0294
540
3454,8
6,6315
-
25*105
0.0961
293.95
2996.3
6.6315
-
25*105
0.1506
540
3550.6
7.4450
-
0.04*105
30.885
28.63
2240.6
7.4450
0.87
0,04*105
0,0010
28,98
121,41
0,4224
-
120*105
0,0010
31,46
131,70
0,4224
-
Расчет циклаПТУ с промежуточным перегревом без учета работы насосов сведен в таблице 5.
Таблица 5Расчет цикла ПТУ с промежуточным перегревомПоказатели Расчётные формулы Размерность Цифровое значение
Теоретическая работа/> турбины
Подведённое тепло
Отведённое тепло/>
Термический КПД
Отношение КПД цикла к КПД цикла Карно Удельный расход пара (теоретический)
Часовой расход топлива (теоретический)
Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения
Внутренний КПД цикла
КПД установки брутто Удельный расход пара на выработку электроэнергии
Часовой расход пара
Часовой расход топлива
Удельный расход топлива
Удельный расход тепла
Повышение экономичности от применения промперегрева
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
/>
/>
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
-
-
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кДж/кг
кДж/кг
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/ч
кг/(кВт*ч)
кДж/(кВт*ч)
%
1768,5
3889,1
1875,1
0,4547
0,7231
2,0356
203561,3
2437,1
3065,1
0,3865
0,3308
2,4684
246839,7
37147,7
0,3715
10884,3
3,8858
Изображение вH-S координатах цикла ПТУ спромежуточным перегревом пара приведена в приложении №2.
3. Расчетцикла ПТУ с регенеративным отбором пара
С подогревателямисмешивающего типа
На рисунке 3показана схема с регенеративным отбором пара с подогревателями смешивающеготипа.
/>
Рисунок 3
Параметры вовсех точках цикла определяем при помощи «Water Stem Pro» и сводим в таблицу 6.
Таблица 6. Параметрыводы и водяного пара в характерных точках циклаПараметры Обозначение точек 1
О1
О2
О3 2
2I
Давление P, Па
Удельный объем v, м 3/кг
Температура t,0С
Удельная энтальпия h, кДж/кг
Удельная энтропия S, кДж/(кг*К)
Степень сухости x
Удельная энтальпия конденсата, кДж/кг
120*105
0,0294
540
3454,8
6,6315
-
-
8*105
0,2427
169,61
2751,1
6,6315
0,99
717,43
4*105
0,4459
142,93
2624,5
6,6315
0,95
601,64
1*105
1,5165
99,09
2400,9
6,6315
0,89
415,26
0.04*105
30.885
28.63
2240.6
7.4450
0.87
-
0,04*105
0,0010
28,98
121,41
0,4224
-
-
Долиотбираемого пара составляет:
α1= (h1о1 – h2o1) / (h1o-h2o1) = 0,054
α2= h2 – h3 – α1*(h1 – h2) / (h20-h2o1)= 0.08
α3= (h3o1 – h21) – (α1 –α2)* (h2o1 – h3o1) / (h30– h2o1)=0.11
Данныерасчетов сводятся в таблицу 7.
Таблица 7. Расчетцикла ПТУ с регенеративным отбором пара с подогревателями смешивающего типаПоказатели Расчетные формулы Размерность Цифровое значение
Теоретическая работа турбины
Подведенное тепло
Отведенное тепло
Термический КПД цикла с регенерацией
Удельный расход пара
Часовой расход пара (теоретический)
Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева
КПД установки брутто (где /> взяты из условия задания)
Удельный расход пара на выработку электроэнергии
Часовой расход пара
Часовой расход топлива
Удельный расход топлива
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>%
/>
/>
/>
/>
/>
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
%
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/ч
кг/(кВт*ч)
1323.24
2737.34
1414,1
0,4834032
2,720597
272059,7
10,44
0,352
3.2990
29901,3
34944,32
0,3494432
С подогревателямиповерхностного типа
На рисунке 4показана схема цикла ПТУ с регенеративным отбором пара с подогревателямиповерхностного типа.
/>
Рисунок 4
Параметры вовсех точках цикла будут точно такими же, как в предыдущей схеме (таблица 6).
Долиотбираемого пара составят:
α1= (h1о1 – h2o1) / (h1o-h2o1) = 0,057
α2 =(1– α1)* (h2o1 – h3o1) / (h20– h3o1) = 0,89
α3 =(1 – α1 – α2)* (h3o1 – h21) / (h30– h21) = 0,14
Расчет циклаПТУ с регенеративным отбором пара с подогревателями поверхностного типаприведен в таблице 8.
Таблица 8.Расчет цикла ПТУ с регенеративным отбором пара с подогревателями поверхностноготипаПоказатели Расчетные формулы Размерность Цифровое значение
Теоретическая работа турбины
Подведенное тепло
Отведенное тепло
Термический КПД цикла с регенерацией
Удельный расход пара
Часовой расход пара (теоретический)
Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева
КПД установки брутто (где /> взяты из условия задания)
Удельный расход пара на выработку электроэнергии
Часовой расход пара
Часовой расход топлива
Удельный расход топлива
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>%
/>
/>
/>
/>
/>
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
%
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/ч
кг/(кВт*ч)
1305,93
2737,34
1348,46
0,4771
2,7567
275665,4
8,99
0,347
3,3427
334273,6
35407,44
0,354
Изображение вH-S координатах цикла ПТУ с регенеративнымотбором пара приведена вприложении №3.
4. Расчет теплофикационногоцикла с противодавлением
На рисунке 5показана схема теплофикационного цикла ПТУ с противодавлением.
/>
Рисунок 5
Параметры вовсех точках цикла определяем при помощи «Water Stem Pro» и сводим в таблицу 9.
Таблица 9. Параметрыводы и водяного пара в характерных точках циклаПараметры Обозначение точек 1
От
От1 2
2I
Давление P, Па
Удельный объем v, м 3/кг
Температура t,0С
Удельная энтальпия h, кДж/кг
Удельная энтропия S, кДж/(кг*К)
Степень сухости x
120*105
0,0294
540
3454,8
6,6315
-
1,7*105
0,94795
114,58
2482,2
6,6315
-
1,7*105
0,001
114,58
483,22
1,4752
-
1,4*105
1,1255
108,75
2451,9
6,6315
-
1,4*105
0,001
108,75
458,42
1,4109
-
Расчеттеплофикационного цикла ПТУ с противодавлением приведен в таблице 10.
Таблица 10.Расчет теплофикационного цикла ПТУ с противодавлениемПоказатели Расчётные формулы Размерность Цифровое значение
Теоретическая работа/> турбины
Подведённое тепло
Отведённое тепло/>
Термический КПД
Коэффициент использования теплоты
КПД установки брутто
Удельный расход пара на выработку электроэнергии
Часовой расход пара
Часовой расход топлива на выработку электроэнергии и тепла
Удельный расход топлива
Тепло, отданное потребителю
Коэффициент использования теплоты действительный
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
/>
/>
/>
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
_
_
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/(кВт*ч)
кг/(кВт*ч)
кДж/ч
_
1002,9
2998,8
1995,9
0,3344
1
0,2433
4,35284
435284
50510,06
0,50510
868773300
0,83028
Изображение вH-S координатах теплофикационногоцикла ПТУ с противодавлением приведена в приложении №4.
5. Расчет цикла ПТУ степлофикационным отбором пара
На рисунке 6показана схема цикла ПТУ с теплофикационным отбором пара.
/>
Рисунок 6.
Количествоотбираемого пара на теплофикацию задано потреблением тепла на производственныенужды и отопление, поэтому в расчете условно принимаем его равным 40% от общегорасхода пара, то есть доля отбираемого пара будет равна />.
Параметры вовсех точках цикла будут точно такими же, как в предыдущей схеме (таблица 9).
Таблица 11.Расчет цикла ПТУ с теплофикационным отбором параПоказатели Расчетные формулы Размерность Цифровое значение
Энтальпия после смешения потоков
Теоретическая работа турбины
Подведенное тепло
Тепло, отданное потребителю
Термический КПД
Коэффициент использования тепла
КПД установки брутто
Удельный расход пара
Часовой расход пара
Часовой расход топлива
Удельный расход топлива
Тепло, отданное потребителю
Коэффициент использования тепла
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
_
_
_
кг/(кВт*ч)
кг/ч
кг/ч
кг/(кВт*ч)
кДж/ч
_
1106,32
1264,86
3190,54
800,61
0,3964
0,6474
0,2884
3,4513
345128,7
42609,7
0,426097
11052520
0,3769
Литература
1. Сборник задач потехнической термодинамике /Т.И. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев,С.А. Ремизов – М.: Энергия, 1971.
2. Ривкин С.Л. Термодинамическиесвойства газов. – М.: Энергия, 1973.
3. Кириллин В.А., Сычев В.В.,Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1976.
4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамическиесвойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1975.