Дослiдження способiв пiдвищення ефективності паросилових циклiв
Мiністерство освіти і науки України
Одеський нацiональний полiтехнiчний унiверситет
Кафедра теоретичної, загальної та нетрадицiйної енергетики
Курсова робота з дисципліни
“Технiчна термодинамiка “
“Дослiдження способiв пiдвищення ефективності паросилових циклiв”
Керiвник
Попова Т.М.
Одесса 2011 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 тиску пари
Підвищення початкового тиску пари
Проміжний або повторний перегрів пари
Гранична регенерація
Часткова регенерація
Висновки
Література
Призначення теплоенергетичних установок (ТЕУ)
Призначення ТЕУ – перетворення теплоти палива в роботу з подальшим виробленням електричної та теплової енергії. Існують стаціонарні і транспортні ТЕУ. Серед стаціонарних найбільше поширення отримали ПСУ (паросилові установки), а серед транспортних – ДВС (двигуни внутрішнього згорання) і ГТУ (газотурбінні установки).
Термодинамічну ефективність роботи ТЕУ характеризує тепломеханічний коефіцієнт ht, який дорівнює відношенню роботи до підведеної теплоти. Для підвищення термодинамічної ефективності застосовують різноманітні методи, які і розглядаються в цій роботі.
У зв’язку зі складністю реальних процесів перетворення теплоти в роботу за основу розрахунку приймається ідеальний тепломеханічний цикл на водяній парі, якому відповідає базовий цикл Ренкіна, що складається з двох ізобар і двох ізоентроп. Після розрахунку цього циклу застосовуються декілька методів інтенсифікації базового циклу та проводиться порівняння нового та базового тепломеханічних коефіцієнтів.
Принцип дії ПСУ
На рис. 1 наведена принципова схема ПСУ, на рис. 2- цикл Ренкіна та еквівалентний йому цикл Карно
Рис. 1. Принципова схема ПСУ
Вода в стані 4 подається в парогенератор, де за рахунок первинних енергоресурсів (палива) перетворюється в суху насичену пару (СНП), а потім в перегріту пару (ПП); далі ПП в стані 1 надходить в парову турбіну, де без підводу і відведення тепла розширяється і здійснює механічну роботу. Відпрацьована пара в стані 2 з турбіни надходить в конденсатор, де за рахунок віддачі тепла охолоджуючій воді перетворюється в конденсат. Далі ця рідина за допомогою живильного насоса знову подається 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 ПСУ
Таблиця 1
Властивості водяної 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.Цикл Ренкіна та еквівалентний йому цикл Карно в діаграмі Т-S
При Р2=0,05 Бар s`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h«=2561 кДж/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=1938 кДж/кг
1. Питомий теплопідвід q1 = h1-h4 =3015-141= 2874 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід 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 << lt роботою в насосі нехтуємо.
5. Питома корисна робота в циклі Ренкіна lt = lt – lн = 1077-3,2= 1073 кДж/кг.
6. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ht = lt/q1 = 1073/2874 = 0,374
7. ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну Д=N/(h1-h2) = 1000000/(3015-1938) = 928 кг/с.
7. Питома витрата пари dt=Д/N = 928/1000000 = 0,000929 кг/кДж.
9. Витрата палива В = Д(h1 — h3)/Q = 928(3015-137)/16000=167 кг/с.
10. Питома витрата палива bt=B/N=167/1000000 = 0,00017 кг/кДж.
11. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2 — h3)/(h6 – h5)= 928*(1938-137)/(117-33) = 19947 кг/с,
12. Кратність охолоджування
n = W/Д = 19947/928 = 21.5
Переваги базового циклу Ренкіна
1. Процеси підведення і відведення тепла ізобарні, що полегшує інженерне здійснення циклу.
2. Повна конденсація водяної пари позитивно позначається на габаритах насоса
Недолік циклу Ренкіна полягає в його низькій ефективності.
Методи підвищення ефективності цикла Ренкіна
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 початковими параметрами пари.
Зв’язане підвищення початкової температури і тиску пари.
Властивості робочого тіла перехідних точках циклу з підвищеними початковими параметрами пари.
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`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h«=2561 кДж/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=1938 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомий теплопідвід
q1 = h1-h4 = 3226 – 147 = 3079 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід
q2 = h2t – h4 = 1937 – 147 = 1791 кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні
lt = h1 — h2t = 3226 – 1937 = 1278 кДж/кг.
4. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ht = lt/q1 = 1284/3085 = 0,415
5. ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/(h1-h2t) = 1000*103/(3226 — 1938) = 776 кг/с.
7. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1/(h1-h2t) = 1/(3226 — 1938) = 0,000776 кг/кДж.
8. Витрата палива
В = Д(h1 — h3)/Q = 776*(3226 – 137)/(16*103)=150 кг/с.
9. Питома витрата палива
bt=B/N=150/(1000*103)=0,00015 кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2t — h3)/( h6 – h5)= 776*(1938 – 137)/(117-33) = 16678 кг/с.
11. Кратність охолоджування
n = W/Д = 16678/776 = 21,5
Підвищення початкового тиску пари
Властивості робочого тіла перехідних точках циклу з підвищеними початковими параметрами пари.
Підвищуємо тиск на 10 бар
Таблиця 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`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h«=2561 кДж/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=1929 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомий теплопідвід
q1 = h1-h4 = 2985 – 141,9 = 2843,1 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід
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. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ht = lt/q1 = 1051,9/2843,1 = 0,381
5. ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/(h1-h2t) = 1000*103/(2985 — 1929) = 920 кг/с.
7. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1/(h1-h2t) = 1/(2985 — 1929) = 0,000921 кг/кДж.
8. Витрата палива
В = Д(h1 — h3)/Q = 947*(2985 – 138)/(16*103)=163 кг/с.
9. Питома витрата палива
bt=B/N=168/(1000*103)=0,00016 кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2t — h3)/( h6 – h5)= 947*(1929 – 138)/(117-33) = 19352 кг/с.
11. Кратність охолоджування
n = W/Д =20241/947 = 21.016
Підвищуємо тиск ще на 10 бар
Таблиця 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`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h«=2561 кДж/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=1867 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомий теплопідвід
q1 = h1-h4 = 2953 – 142,9 = 2810,1 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід
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. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ht = lt/q1 = 1080,9/2810,1 = 0,385
5. ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/(h1-h2t) = 1000*103/(2963 — 1867) = 920 кг/с.
7. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1/(h1-h2t) = 1/(2953 — 1867) = 0,000921 кг/кДж.
8. Витрата палива
В = Д(h1 — h3)/Q = 947*(2953 – 138)/(16*103)=162 кг/с.
9. Питома витрата палива
bt=B/N=162/(1000*103)=0,000162 кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2t — h3)/( h6 – h5)= 920*(1867 – 138)/(117-33) = 19000 кг/с.
11. Кратність охолоджування
n = W/Д =20241/947 = 20,63
Підвищуємо тиск ще на 10 бар
Таблиця 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`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг К)
h`=137.8 кДж/кг h«=2561 кДж/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=1833 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з підвищеними початковими параметрами пари.
1. Питомий теплопідвід
q1 = h1-h4 = 2918 – 143,9 = 2774,1 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід
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. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ht = lt/q1 = 1078,9/2774,1 = 0,389
5. ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/(h1-h2t) = 1000*103/(2918 — 1833) = 921 кг/с.
7. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1/(h1-h2t) = 1/(2918 — 1833) = 0,000922 кг/кДж.
8. Витрата палива
В = Д(h1 — h3)/Q = 947*(2918 – 138)/(16*103)=160 кг/с.
9. Питома витрата палива
bt=B/N=162/(1000*103)=0,00016 кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2t — h3)/( h6 – h5)= 920*(1833 – 138)/(117-33) = 18644 кг/с.
11. Кратність охолоджування
теплоенергетичний установка 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 виник як технологічний засіб боротьби з вогкістю пари на виході з турбіни. Як надалі з’ясувалося, при РПП=(0,15…0,25)Р1 ефективність циклу Ренкіна збільшується. Це пов’язано із збільшенням Т1m.
На рис. 4 показана схема ПСУ з повторним перегрівом пари.
Рис. 4 . Принципова схема ПСУ з повторним перегрівом пари
Процеси в циклі Ренкіна з проміжним перегрівом пари
4-1 — ізобарне підведення теплоти в парогенераторі;
1-с – ізоентропне розширення пари у ЦВТ (циліндрі високого тиску ) , процес здійснення роботи;
с-d – ізобарне підведення теплоти у повторному перегрівачі ;
d-2 – ізоентропне розширення пари у ЦНТ ( циліндрі низького тиску ), процес здійснення роботи;
2-3 – ізобарно-ізотермічний процес відведення тепла в конденсаторі;
3-4 – ізоентропне стиснення в насосі.
Цикл Ренкіна з проміжним перегрівом пари
Таблиця 6
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з проміжним 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«=2777 кДж/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`=0,47 кДж/(кг К) s«=8,4 кДж/(кг.К)
h`=138 кДж/кг h«=2561 кДж/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
Характеристики циклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари
1. Питомий зовнішній теплопідвід
q1 = (h1 — h4) + (hd — hc) = (3015 – 141) + (3116 — 2676) = 3314 кДж/кг .
2. Питомий зовнішній тепловідвід
q2 = h2пп – h = 2206 – 141 = 2065 кДж/кг .
3.Корисна робота в циклі
lт t = q1 – q2 = 3314 – 2065 = 1249 кДж/кг .
4.Питома робота пари в турбіні
lт = (h1 – hc) + (hd – h2пп) = (3015 — 2676) + (3116 – 2206) = 1249 кДж/кг.
5. ТМК
ht = lt/q1 = 1249/3314 =0,376
6.ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/(h1-h2пп) = 1000*103/(3015 — 2206) = 1236 кг/с.
8. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1/(h1-h2пп) = 1/(3015 — 2206) = 0,00123 кг/кДж.
9. Витрата палива
В = bt*N = 0.000166*1000000 = 166 кг/с.
10. Питома витрата палива
bt=1/Q*ht =1/(16000*0,376) =0,000166 кг/кДж.
11. Витрата охолоджуючої води
W=Д(h2пп — h3)/( h6 – h5)= 1236*(2206 – 138)/(117-33) = 30430 кг/с.
12. Кратність охолоджування
n = W/Д =30430/1236 = 24,61
Гранична регенерація
Регенерація – це метод зменшення безповоротності процесу з використанням повторних енергоресурсів. Гранично регенеративним циклом Ренкіна називається гіпотетичний цикл, в якому робоче тіло H2O входить в парогенератор в стані насиченої рідини при початковому тиску Р1. Вода гріється до температури кипіння при даному тиску в результаті внутрішнього тепловідводу на інших ділянках циклу.
На рис 6 зображений гранично-регенеративний цикл Ренкіна ( при lН=0 ).
Рис.6. Цикл ПСУ з граничною регенерацією
Процеси в циклі ПСУ з граничною регенераціею
3-а — внутрішній теплопідвід;
а-1 — зовнішній теплопідвід;
1-с — ізоентропне здійснення роботи в ЦВТ;
с-d — внутрішнє відведення 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 з граничною 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)
Характеристики циклу Ренкіна з граничною регенерацією пари.
1. Питомий зовнішній теплопідвід
q1 = h1 — h4 = 1860 кДж/кг .
2. Питомий зовнішній тепловідвід
q2 = hd – h3 = 1047 кДж/кг .
3.Корисна робота в циклі
lт t = q1 – q2 = 813 кДж/кг .
4. ТМК
ht = lt/q1 = 0.437 > hисх (hисх = 0,374)
5.ТМК еквівалентного 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 пари на турбіну
Д=N/lTt = 1000*103/813 = 1230 кг/с.
8. Питома витрата пари
dt=Д/N = 1230/1000*103 = 0,00123 кг/кДж.
9. Витрата палива
В = 1/Q*ht = 1/16000*0,435= 143 кг/с.
10. Питома витрата палива
bt=B/N=220/(1000*103)=0,00014 кг/кДж.
11. Витрата охолоджуючої води
W=Д(hd — h3)/( h6 – h5)= 1230*(1188 – 147)/(117-33) = 15243 кг/с.
12. Кратність охолоджування
n = W/Д =15243/1230 = 12.4
Часткова регенерація
На практиці використовується підігрівання поживної води при кінцевому числі регенеративних підігрівачів поверхневого або змішуючого типу. На малюнку зображена схема ПСУ з п’ятьма підігрівачами змішуючого типу.
Температурний натиск та розподіл температур
Таблиця 8
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з частковою 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
Характеристики циклу Ренкіна з граничною регенерацією пари
1. Питомий теплопідвід q1 = h1 – h’O1 = 3015 – 968.6 = 2046.4 кДж/кг
2. Питомий тепловідвід 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. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК
ηt = lt/q1 = 862/2046 = 0.421
5. Витрата пари на турбіну Д = N/lt = 1000000/862 = 1160 кг/с
6. Питома витрата пари dt = Д/N = 1160/1000000 = 0.00116 кг/кДж
7. Питома витрата палива bt = 1/(QpH * ηt) = 1/(16000*0.421) = 0.000148 кг/кДж
8. Витрата палива B = bt *N = 0,000148*1000000 = 148 кг/с
9. Витрата охолоджуючої води W=Д*(h2 – h3)/(h6 – h5) = 1160*1796/84 = 24801 кг/с
10. Кратність охолоджування n = W/Д = 24801/1160 = 21,38
Результати обчислень характеристик циклу зводимо у таблицю
Таблиця 9
Назва 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. Збільшення ефективності у циклі Ренкіна при одночасному зв’язаному підвищенні p1 і t1 пояснюється збільшенням середньотермодинамічної температури робочого тіла у процесі підведення теплоти (T1m). Іншою перевагою цього способу є сталий ступінь сухості вологі насиченої пари на виході з турбіни.
2. Введення промперегріву додатково впливає на ефективність циклу Ренкіна тільки при оптимальному виборі проміжного тиску пари у повторному перегрівачі pпп = pc = pd = (0.15 — 0.25) p1 При цьому, крім збільшення Т1m зростає також ступінь сухості пари (Х2пп > X2), що добре впливає на експлуатаційні характеристики турбіни.
3. Серед розглянутих способів підвищення ТМК ПСУ найбільш ефективним є цикл Ренкіна з граничною регенерацією (при z -> ∞). Однак на практиці застосовується регенеративний підігрів живильної води при кінцевому числі ступенів z = 3 — 12, причому збільшення г приводить до збільшення ефективності.
4. Оптимальне число підігрівачів повинно вибиратися на основі техніко-економічного розрахунку паросилової 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. Техническая термодинамика Конспект лекций. — Одесса ОГПУ, 1996. — 74 І