Цикл ПСУ із проміжним перегрівом пари

Застосування проміжного перегріву пари дозволяє одержати пpийнятнi значення вологості пари наприкінці процесу розширення й сприяє збільшенню тепломеханічного коефіцієнта циклу Ренкiна. Схема установки представлена на мал. 11

Мал. 11 Схема ПСУ із проміжним перегрівом пари.

І- парогенератор, 2 і 3- пароперегрівники, 4- теплофікаційна парова турбіна, що складається із частини високого тиску (ЧВД) і низького тиску (ЧНД), 5- генератор електричного струму, що приводиться в дію турбіною, 6- конденсатор, 7- конденсатний насос, 8- 8- живильний насос, 9- живильний бак.

Пара з параметрами , (точка 1, мал. 12) з основного перегрівника 2 надходить у перший щабель (ЧВД) турбіни 4, у якій розширюється до стану "а" (процес 1- а, мал.12), після чого виходить із турбіни й направляється у вторинний перегрівник 3, де при знову перегрівається (процес а- в) і направляється у другий щабель (ЧНД) турбіни з параметрами , . розширюється до кінцевого тиску в конденсаторі (процес В-2пр, мал.12).

У діаграмі водяної пари процес розширення пари в турбіні із проміжним перегрівом зображується таким чином (Рис.12. а, в, с). На перетині ізобари і початкової температури пари при вході в турбіну знаходимо точку 1. Точка 1 – початковий стан пари при вході в турбіну. Потім із точки 1 опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізобарою (тиск, при якому пара перегрівається у другому пароперегрівнику). Одержуємо точку "а". Точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари (Рис. 12 б) і в області перегрітої пари (мал. 12 c).

Відрізок 1- а - адіабатичне розширення пари в турбіні в частині високого тиску (адіабатний теплоперепад ). Потім пара перегрівається при (процес а – в). На перетині тиску і температури пари – (після другого пароперегрівника) знаходимо точку "в", котра відповідає стану пари при вході в частину низького тиску. Із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетину з ізобарою (точка 2ін) - тиск у конденсаторі. Відрізок В-2ін - адіабатичне розширення пари в частині низького тиску (адіабатний теплоперепад - ). При відсутності вторинного перегріву пари процес розширення закінчився б у точці – 3 з неприпустимо більшим значенням вологості пари При наявності проміжного перегріву кінцева вологість значно менше.

Тепломеханічний коефіцієнт такого циклу визначається

де , - адіабатний тепло перепад в першому і в другому щаблях турбіни

- ентальпія киплячої рідини при тиску в конденсаторі.

Порівнюючи отримане значення тепломеханічного коефіцієнта циклу із проміжним перегрівом пари з тепломеханічним коефіцієнтом простого (основного) циклу ПСУ, одержуємо, що

Цикл із проміжні перегрівом пари в діаграмі показаний на рис. 12 (а, в, с).

Верхні й нижня прикордонні криві виконуються аналогічно описаному в розділі ІІІ.І. Будуємо цикл паросилової установки із промiжним перегрівом пари. Точка 1 перебуває на перетині температури пари , що надходить у частину високого тиску й значення ентропії яке береться з діаграми водяної пари (мал.12 а, в, с) . Потім із крапки Й опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізотермою, відповідаючи температурі пари в крапці "а". Це значення температури вибирається з діаграми - водяної пари (мал. 12). При цьому точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари ( мал. 12 в) і в області перегрітої пари (мал. 12 с) . Процес І-a – процес розширення пари в турбіні в частині високого тиску. точка "в" перебуває на перетинанні значення ентропії S₂, обумовлене з діаграми водяної пари (мал. 12 ) і ізобари . Лінія " а-в" – процес перегріву пари у вторинному пароперегрівнику. Потім із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетинання з тиском Р2 і одержуємо точку 2, що відповідає стану пари при виході з турбіни. Процес "В" – 2пр – процес розширення пари в частині низького тиску.

Мал.12.а Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

Мал.12.б Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

Мал.12.с. Зображення процесу розширення пари в турбіні в і координатах із проміжним перегрівом пари.

ВИСНОВОК

1. Для підвищення ефективності використання енергоресурсів у ПСУ необхідно підвищувати початкові параметри пари ( , ) і знижувати кінцевий тиск пари .

2. Найбільш сприятливі результати дає одночасне підвищення початкового тиску й температури пари ( , ).

3. Остаточний вибір значень початкових і кінцевих параметрів пари проводиться на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням факторів, пов'язаних зі зміною параметрів пари (економія палива, витрати метала і його якість, організація водопостачання для охолодження конденсатора і ін.).

ЛІТЕРАТУРА

1. Ривкiн С.Л., Александров А.А. Термодинамічні властивості води й водяної пари. - М. "Енергія", 1985р.

2. Кирилін В. А., Сичев В. В., Шейндлин А.Е. Технічна термодинаміка – М., "Енергія", 1987р.

3. Андрюценко А.И. Основи термодинаміки циклів теплоенергетичних установок. - М. "Вища школа" 1987р.

4. Мартиновський В.С. Аналіз дійсних термодинамічних циклів. М., "Енергія", 1977р.

5. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. Москва, Издательский центр "Академия", 2007 г.

ЗМІСТ

ВСТУП ………………………………………………………………………………4

1. Умови для виконання розрахунково-графічної роботи ………………………..4

2. Обсяг і план виконання розрахунково-графічної роботи ……………… ……6

3. Загальна характеристика циклів паросилових установок (ПСУ) теплових електростанцій ( Т Э С )…………………………………………………………6

4. Прості термодинамічні цикли паросилових установок ТЭС…………… ……8

5. Аналіз впливу початкових і кінцевих параметрів робочого тіла на термодинамічну ефективність паросилової установки ………………………… ……12

5.1. Вплив початкового тиску пари ………………………………………………12

5.2. Вплив початкової температури пари, що надходить у турбіну ……………18

5.3. Вплив кінцевого тиску………………………………………………………...21

6. Цикл ПСУ із проміжним перегрівом пари ……………………………………23

7. ВИСНОВОК ……………………………………………………………………..27

ЛІТЕРАТУРА ………………………………………………………………………28

Додаток 1. Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» (Таблиця №1, 2, 3, 4) ………………………………………………………………………………29

Додаток 2. Термодинамічні властивості води та водяної пари в стані насичення

(по тисках) (Таблиця №5) …………………………………………………………33

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка»

Таблиця 1

№ п/п	Тиск пару перед турбіною	Температура пару перед турбіною	Тиск відбору	Тиск пару у конденсаторі	Тиск па­ру після пароперегрiвника	Температура пару після пароперегрiвника
P1, МПа	P1', МПа	t1, °С.	t1', °С	Ро, МПа	Р2, кПа	Р2', кПа	Рпр бар	tпр, °С
	17,0	21,0			0,30	4,3	3,0	3,0
	16,0	22,0			0,34	4,26	3,0	3,5
	15,0	19,0			0,46	4,3	3,0	4,0
	16,5	20,0			0,48	4,0	3,0	4,5
	15,5	18,5			0,30	4,18	3,0	4,0
	17,7	21,5			0,47	4,23	3,0	3,0
	17,0	20,0			0,40	4,0	3,0	3,5
	17,0	22,0			0,44	4,2	3,0	5,5
	15,0	18,0			0,41	4,4	3,0	4,5
	14,5	18,5			0,39	4,2	3,0	4,0
	16,0	19,0			0,28	4,7	3,5	3,5
	15,5	18,5			0,37	4,1	3,0	3,0
	15,0	19,0			0,52	4,0	3,0	5,0
	16,0	21,0			0,40	4,0	3,0	5,5
	17,0	21,0			0,42	4,5	3,0	4,4
	16,0	22,0			0,33	4,0	3,0	3,5
	17,5	23,0			0,35	4,1	3,0	3,0
	17,0	20,5			0,40	4,2	3,0	3,0
	16,5	19,0			0,45	4,25	3,0	3,5
	16,0	18,5			0,50	4,3	3,0	4,5
	16,5	20,0			0,55	4,35	3,0	4,0
	17,0	22,0			0,52	4,4	3,0	4,0
	17,5	22,0			0,48	4,3	3,0	3,5
	16,5	19,5			0,34	4,4	3,0	4,0
	16,0	21,0			0,43	4,1	3,0	5,0

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Додаток 1

. Таблиця 2

№ п/п	Тиск пару перед турбіною	Температура пару перед турбіною	Тиск відбору	Тиск пару у конденсаторі	Тиск пару після пароперегрiвника	Температура пару після пароперегрiвника
P1, МПа	P1', МПа	t1, °С.	t1', °С	Ро, МПа	Р2, Кпа	Р2', КПа	Рпр , бар	tпр, °С
	15,2	19,2			0,41	4,4	3,0	5,0
	14,8	19,8			0,39	4,21	3,0	5,0
	16,0	19,0			0,28	4,7	3,5	5,5
	15,6	20,5			0,37	4,1	3,0	5,5
	15,0	21,0			0,52	4,0	3,0	6,0
	16,0	20,0			0,40	4,0	3,0	6,0
	17,0	21,0			0,42	4,5	3,0	4,0
	16,0	20,0			0,33	4,0	3,0	4,5
	17,5	22,0			0,35	4,1	3,0	5,5
	17,0	22,0			0,40	4,2	3,0	3,0
	16,5	19,5			0,45	4,25	3,0	3,5
	16,0	21,0			0,50	4,30	3,0	3,5
	16,5	19,5			0,55	4,35	3,0	4,0
	17,5	21,0			0,512	4,40	3,0	4,5
	17,5	19,5			0,48	4,30	3,0	3,5
	16,5	20,0			0,34	4,40	3,0	5,5
	16,0	22,0			0,43	4,1	3,0	4,0
	15,5	20,5			0,27	4,6	3,0	4,5
	16,5	22,0			0,38	4,6	3,0	4,5
	18,0	22,0			0,27	4,4	3,0	5,0
	18,0	22,0			0,32	4,6	3,0	3,5
	18,0	22,5			0,38	4,3	3,0	3,0
	17,5	21,0			0,42	4,0	3,0	4,0
	16,5	19,5			0,35	4,2	3,0	4,0

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Таблиця 3

№ п/п	Тиск пару перед турбіною	Температура пару перед турбіною	Тиск відбору	Тиск пару у конденсаторі	Тиск пару після пароперегрiвника	Температура пару після пароперегрiвника
P1, МПа	P1’, Мпа	t1, °С.	t1’, ОС	Ро Мпа	Р2, кПа	Р2’, кПа	Рпр Мпа	tпp, °С
		22.0			0,41	4,4	3,5	2.0
					0,39	4.2	3,0	1,2
					0.37	4,7	4,0	1,4
					0,40	4,0	3,5	1,8
					0,44	4,0	3,5	2.0
					0,51	4,5	4,0	3,0
					0,40	4.0	3.5	1.8
					0,52	4.0	3.5	2.5
					0,50	4,1	3,5	2.0
					0,45	4,2	3,5	1,8
					0,48	4,25	3,5	1,8
					0,44	4,3	3,5	2,0
					0,42	4,35	3,5	1,0
					0,43	4,4	3,5	1,2
					0,46	4.3	3.5	1.4
					0,48	4,4	4.0	1,0
	15.5				0,47	4,1	3,5	1.8
					0,50	4,6	4,0	2.0
					0,52	4,6	4,0	2,2
					0,45	4,4	4,0	2,4
					0,46	4.6	4,0	2.6
					0,48	4,3	3.5	2,8
					0,40	4,0	3,5	3,0
					0,44	4,2	3,5	2,2
					0,42	4,3	3,5	2,2

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Таблиця 4

№ п/п	Тиск пару перед турбіною	Температура пару перед турбіною	Тиск відбору	Тиск пару у конденсаторі	Тиск па­ру після пароперегрiвника	Температура пару після пароперегрiвника
P1. МПа	P1/. МПа	tl. °С.	t1/ , ОС	Ро, МПа	Р2, кПа	Р2', кПа	Рпр, МПа	tпp, °С
	15,0	18,5			0.5	4.4	4,0	2,2
	15,5	19,5			0,52	4,2	3,5	2,0
	18,5	21,0	5-20		0,45	4,7	4,0	3,0
	18,0				0,48	4,0	3,5	2,8
	15,5	19,0			0,46	4,2	3,5	2,6
	15,0	20,5			0,44	4,0	3,0	2,4
	16,0	20,5			0,47	4,5	4,0	2,5
	16,0	20,5			0,5	4,0	3,5	2,0
	18,5	20,0			0,52	4.1	3,5	1,8
	15,0	20,0			0,55	4,2	3,7	1,6
	18,0	20,5			0,45	4,3	3,5	1,4
	16,0	20,0			0,4	4,3	3,5	1,2
	18,0	20,0			0,42	4,4	4.0	1,0
	19,0	20,0			0,44	4,5	4,0	2,0
	17.0	21.0			0.43	4,3	3,7	1,8
	18,0	22.0			0.4	4,4	4,0	1,6
	16.0	21,0			0,41	4,1	3,5	1,4
	18,0	20,0			0,5	4,0	4,0	1,2
	15,5	19,5			0,52	4,6	,4,0	1,0
	20,5	22,0			0,45	4.4	4,0	2,0
	18,0	21,5			0,52	4.6	4,0	1,8
	16,0	22,0			0,4	4,3	3,8	1,6
	17,0	21.0			0.45	4,0	3,5	1,4
	16,0	21,0			0,5	4,2	3,5	1,0
	19,0	22,0			0,45	4,3	3,6	1,0

Р, Па	t, °С	і', кДж/кг	s", кДж/кгК	s", кДж/кгК
3,00·103	24,098	101,00	0,3543	8,5776
3,20·103	25,178	105,51	0,3695	8,5545
3,40·103	26,200	109,78	0,3838	8,5327
3,50·103	26,692	111,84	0,3907	8,5224
3,60·103	27,172	113,84	0,3973	8,5123
3,80·103	28,097	117,71	0,4102	8,4930
4,00·103	28,981	121,41	0,4224	8,4747
4,20·103	29,828	124,94	0,4341	8,4573
4,40·103	30,640	128,34	0,4453	8,4407
4,50·103	31,034	129,98	0,4507	8,4327
4,60·103	31,420	131,60	0,4560	8,4249
4,80·103	32,172	134,74	0,4663	8,4097
1,90·105	118,62	497,85	1,5127	7,1458
2,00·105	120,23	507,4	1,5301	7,1286
2,10·105	121,78	511,3	1,5468	7,1123
2,20·105	123,27	517,6	1,5628	7,0967
2,30·105	124,71	523,7	1,5781	7,0819
2,40·105	126,09	529,6	1,5929	7,0676
2,50·105	127,43	535,4	1,6072	7,0540
2,60·105	128,73	540,9	1,6209	7,0409
2,70·105	129,98	546,2	1,6342	7,0282
2,80·105	131,20	551,4	1,6471	7,0161
2,90·105	132,39	556,6	1,6596	7,0044
3,00·105	133,54	561,4	1,6717	6,9930
3,10·105	134,66	566,2	1,6834
3,20·105	135,76	570,9	1,6948	6,9714
3,30·105	136,82	575,5	1,7059	6,9611
3,40·105	137,86	579,9	1,7168	6,9511
3,50·105	138,88	584,3	1,7273	6,9414
3,60·105	139,87	588,5	1,7376	6,9320
3,70·105	140,84	592,7	1,7476	6,9228
3,80·105	141,79	596,8	1,7575	6,9138
3,90·105	142,72	600,8	1,7670	6,9051
4,00·105	143,62	604,7	1,7764	6,8966
4,10·105	144,52	608,5	1,7856	6,8883
4,20·105	145,39	612,3	1,7946	6,8802
4,30·105	146,25	616,0	1,8034	6,8723
4,40·105	147,09	619,6	1,8120	6,8645
4,50·105	147,92	623,2	1,8204	6,8570
4,60·105	148,73	626,7	1,8287	6,8496
4,70·105	149,53	630,1	1,8386	6,8424
4,80·105	150,31	633,5	1,8448	6,8352
4,90·105	151,09	636,8	1,8527	6,8283
5,00·105	151,85	640,4	1,8604	6,8215
5,20·105	153,33	646,5	1,8754	6,8083
Р, Па	t,°С	і', кДж/кг	s", кДж/кгК	s", кДж/кгК
5,40·105	154,77	652,8	1,8899	6,7955
5,50·105	155,47	655,8	1,8970	6,7893
5,60·105	156,16	658,8	1,9040	6,7832
5,80·105	157,52	664,7	1,9176	6,7713
6,00·105	158,84	670,4	1,9308	6,7598
6,20·105	160,12	676,0	1,9437	6,7487
6,40·105	161,38	681,5	1,9562	6,7379
6,50·105	161,99	684,2	1,9623	6,7326
6,60·105	162,60	686,8	1,9684	6,7274
6,80·105	163,79	692,0	1,9803	6,7173
9,50·105	177,67	752,8	2,1166	6,6025
9,60·105	178,12	754,8	2,1210	6,5989
9,80·105	179,01	758,7	2,1297	6,5917
1,00·106	179,88	762,6	2,1382	6,5847
1,05·106	182,01	772,0	2,1588	6,5677
1,10·106	184,06	781,1	2,1786	6,5515
1,15·106	186,04	789,9	2,1976	6,5359
1,20·106	187,96	798,4	2,2160	6,5210
1,25·106	189,81	806,7	2,2338	6,5066
1,30·106	191,60	814,7	2,2509	6,4927
1,35·106	193,35	822,5	2,2675	6,4794
1,40·106	195,04	830,1	2,2836	6,4665
1,45·106	196,68	837,5	2,2992	6,4539
1,50·106	198,38	844,7	2,3144	6,4418
1,55·106	199,84	851,7	2,3292	6,4300
1,60·106	201,37	858,6	2,3436	6,4187
1,65·106	202,85	865,3	2,3576	6,4075
1,70·106	204,30	871,8	2,3712	6,3967
1,75·106	205,72	878,3	2,3846	6,3862
1,80·106	207,10	884,6	2,3976	6,3759
1,85·106	208,46	890,7	2,4103	6,3659
1,90·106	209,79	896,8	2,4227	6,3561
1,95·106	211,09	902,7	2,4349	6,3466
2,00·106	212,37	908,6	2,4468	6,3373
2,05·106	213,62	914,3	2,4585	6,3281
2,10·106	214,85	919,9	2,4699	6,3192
2,15·106	216,05	925,5	2,4812	6,3104
2,20·106	217,24	930,9	2,4922	6,3018
2,25·106	218,40	936,3	2,5030	6,2934
2,30·106	219,54	941,6	2,5136	6,2851
2,35·106	220,67	946,8	2,5240	6,2771
2,40·106	221,78	951,9	2,5343	6,2691
2,45·106	222,86	957,0	2,5444	6,2613
2,50·106	223,94	962,0	2,3543	6,2536
2,55·106	224,99	966,9	2,5640	6,2460