Определение КПД цикла
Для расчёта цикла с промежуточным пароперегревом воспользуемсяформулой:
Расчёт идеального цикла Ренкина с регенеративным отбором пара.
Схема установки.
Рис.6.1. Схема принципиальная теплоэнергоустановки с регенерацией тепла и идеальный цикл в T-s, P- и i-s диаграммах: 1- насос, 2 – барабан, 3 – пароперегреватель, 4 – турбина паровая, 5 – конденсатор, 6 – эл. генератор, 7 – линия отбора пара, 8 – бак питательной воды, 9 – водоподогреватель, 10 – насос высокого давления.
Появляется дополнительный насос (10), для повышения давления смешанных потоков до Pп1=85 бар. Насос (1) повышает давление (1-q) части пара до Pрег=0,6 бар. В этом цикле пар расширяется в турбине до температуры t7 и давления Ррег, где часть пара отбирается на регенерацию, а остальная часть расширяется до давления Рк. Отобранная часть пара конденсируется в регенеративном теплообменнике (9), нагревая питательную воду, перед её поступлением в котёл. Затем конденсат смешивается с основным потоком в питательном баке.
Параметры в узловых точках цикла и процессы цикла.
Дополнительными точками к идеальному циклу Ренкина являются точки: 7, 8, 9¢ и 9. Определим параметры в этих точках.
Точка 7.
Отбор пара на регенерацию при давлении Р7=Ррег=0,6 бар. Для идеального, обратимого расширения в турбине s7=s5=7,25 кДж/(кгК). Остальные параметры находим по таблице:
м3/кг; t7=80 0C; i7=2650 кДж/кг;
u7 =i7 кДж/кг;
ex7 =(i7 - i0)–T0(s7 – s0)=(2650–15,13)–288(7,25–0,0615)=564,582 кДж/кг.
Точка 8.
Состояние насыщения регенерационной воды. P8=Pрег=0,6 бар. t8=t7=80 0C. Остальные параметры находим по таблице:
м3/кг; i8=334,95 кДж/кг; s8=1,0754 кДж/(кгK);
u8=i8 кДж/кг;
ex8 =(i8–i0)–T0(s8 – s0)=(334,95–15,13)–288(1,0754–0,0615)=27,82 кДж/кг.
Точка 1¢.
Смешивание основной части пара и пара отбираемого на регенерацию происходит при давлении =Ррег=0,6 бар.
=s1=0,4224 кДж/(кгK). По таблицам для воды и перегретого пара, интерполируя, определяем:
м3/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг.
Точка 9¢.
Параметры воды поступающей в питательный насос. Вода недогрета до
температуры насыщения ts=50 0C на Dtв=6 0С, т.е. =ts-Dtв=50-6=44 0С.
Р9’=0,6 бар. Остальные параметры находим по таблице:
=0,6255 кДж/(кгK);
=184,26 кДж/кг;
м3/кг;
кДж/кг;
=(
–i0)–T0(
-s0)=(184,26–15,13)–288(0,6255–0,0615)=6,7 кДж/кг.
Точка 9.
По известным Р9=85 бар и s9= =0,6255 кДж/(кгК). По таблицам для воды и перегретого пара, интерполируя, определяем:
кДж/кг;
м3/кг;
кДж/кг;
ex9=(i9–i0)–T0(s9–s0)=(193,04–15,13)–288(0,6255–0,0615)=15,48 кДж/кг.
Процесс 1-1¢ - адиабатное повышение давления при помощи
конденсатного насоса.
Du= -u1=121,44–121,396=0,044 кДж/кг;
Di=i1’-i1=121,5–121,4=0,1 кДж/кг;
qe=0; l=-Du=-0,044 кДж/кг; l/=-Di=-0,1 кДж/кг;
Dex= -ex1=2,43-2,331=0,099 кДж/кг.
Процесс 1¢-9¢ -изобарный подогрев воды в регенеративном подогревателе.
Du= -
=184,2–121,44=62,76 кДж/кг;
Di= -
=184,26–121,5=62,76 кДж/кг;
qe=Di=62,76 кДж/кг; l=qe-Du=62,76–62,76=0 кДж/кг; l/=0;
Dex= -
=6,7-2,43=4,27 кДж/кг.
Процесс 9¢-9 – адиабатное повышение давления до давления в котле.
Du=u9– =184,49–184,2=0,29 кДж/кг;
Di=i9- =193,04–184,26=8,78 кДж/кг;
qe=0; l=-Du=-0,29 кДж/кг; l/=-Di=-8,78 кДж/кг;
Dex=ex9- =15,48–6,7=8,78 кДж/кг.
Процесс 9–3- изобарный подогрев воды в котле.
Du=u3-u9=1328,79–184,49=1144,3 кДж/кг;
Di=i3-i9=1340,7–193,04=1147,66 кДж/кг;
qe=Di=1147,66 кДж/кг; l=qe-Du=1147,66–1144,3=3,36 кДж/кг; l/=0;
Dex=ex3-ex9=407,916–15,48=392,436 кДж/кг.
Процесс 5–7 – обратимое расширение пара в турбине до давления Ррег .
Du=u7-u5=2470–3465=-995 кДж/кг;
Di=i7-i5=2650–3890=-1240 кДж/кг;
qe=0; l=-Du=995 кДж/кг; l/=-Di=1240 кДж/кг ;
Dex=ex7-ex5=564,582–1804,582=-1240 кДж/кг.
Процесс 7–6- изоэнтропное расширение в турбине оставшейся после
отбора части (1-q) пара.
Du=u6-u7=2040–2470=-430 кДж/кг;
Di=i6-i7=2180–2650=-470 кДж/кг;
qe=0; l=-Du=430 кДж/кг; l/=-Di=470 кДж/кг;
Dex=ex6-ex7=94,582–564,582=-470 кДж/кг.
6.3. Проверка.
åDu=0,044+62,76+0,29+1144,3+1235,805+900,405-995-430-1918,604=0;
åDi=0,1+62,76+8,78+1147,66+1410,3+1139-1240-470-2058,6=0;
åDex=0,099+4,27+8,78+392,436+700,754+695,912-1240-470-92,251=0;
ål=-0,044+0-0,29+3,36+174,495+238,595+995+430-139,996=1701,12 кДж/кг;
ål¢=-0,1+0-8,78+0+0+0+1240+470+0=1701,12 кДж/кг;
åq=0+62,76+0+1147,66+1410,3+1139+0+0-2058,6=1701,12 кДж/кг.