Эксергетический баланс регенеративного цикла

Исходные данные

Вариант Nэ, МВт p1, МПа t1, °С pк, МПа , МДж/кг Изменение параметра Давление отбора
Δp1, % Δt1, % Δpк, % pП1, МПа pП2, МПа pП3, МПа
0,035 0,80 0,85 0,82 -25 - - 0,7 - 0,3

;

.

3. РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ

Расчет характеристических точек цикла Ренкина.

Схема простой ПТУ: КА - котлоагрегат, Т – турбина, ЭГ – электрогенератор, К – конденсатор, КН – конденсатный насос, ПП – пароперегреватель.

Рис.1. Схема простой ПТУ

Точка 1:

р1 = 12 МПа

t1 = 475 °C

;

;

.

Точка 2а:

При p=0,035 МПа:

V'=0,0010244 м3/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,52855 м3/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К), t=72,68 0C;

s = s1 = 6,3998

t2а = 72,68 °C

Точка 2д:

Точка 3:

x3 = 0

pк = 0,035 МПа

t3 = t2a = 72,68°C.

;

;

.

Точка 4а:

s4a=s3=0,98745 .

,

;

.

Точка 4д:

Точка 5:

p5 = p4a =13МПа,

x5 = 0

t5 = 324,65°C:

;

;

.

Точка 6:

x6 = 1

p6 = p1 = 13МПа

t6 = t5 = 324,65 °C:

;

;

.

Расчет идеального цикла ПТУ

.

,

.

.

.

.

.

.

.

,

,

.

.

;

.

;

.

.

Расчет действительного цикла ПТУ

.

,

.

.

.

.

.

,

,

.

.

;

.

;

.

.

Тепловой баланс действительного цикла

Котельный агрегат

;

.

.

Турбина

Ne=NЭГ =70/0,99=70,7.

.

Конденсатор

.

Электрогенератор

.

;

;

.

Эксергетический баланс действительного цикла

Параметры окружающей среды:

T0 = 273,15 К, h0 = 84 , s0 = 0,2963 .

Котельный агрегат

.

.

.

Турбина

,

.

.

Электрогенератор

.

Конденсатор

,

.

.

Насос

,

.

.

.

;

3.6 Характеристические точки цикла Ренкина  
 
p, МПа 0,035 0.035 0.035
v, м3/кг 0,02605 3,623 4,03 0,0010244 0,0010193 0,010197 0,0015283 0,01419
T, K 345,8 345,8 345,8 346,3 597,8 597,8
s, кДж/ (кг·град) 6,3998 6,3998 6,975 0,98745 0,98745 0,9933 3,4997 5,4911
h, кДж/кг 3281,25 2165,36 2388,54 304,22 316,6 318,8 1493,4 2684,5

 
 

4 РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ С ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРА

Расчет характеристических точек цикла ПТУ с изменением параметра

Изменяется давление р1 на -25%, т.е. р1=9 МПа

Точка 1:

T=748К;

;

;

.

Точка 2а:

V'=0,0010244м3/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,5286 м3/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К)

;

Точка 2д:

Точка 3:

x3 = 0

pк = 0,035 МПа

t3 = t2a = 72,68°C.

;

;

.

Точка 4а:

s4a=s3=0,98745 .

,

;

.

Точка 4д:

Точка 5:

p5 = p4a = 9МПа,

x5 = 0

t5 = ts5 = 303,35°C:

;

;

.

Точка 6:

x6 = 1

p6 = p1 = 9 МПа

t6 = t5 = 303,35°C:

;

;

.

Расчет действительного цикла ПТУ с изменением параметра

.

,

.

.

.

.

.

.

,

,

.

.

;

;

.

.

Характеристические точки цикла Ренкина с измененным параметром.

 
p, МПа 0,035 0,035 0,035
v, м3/кг 0,0352 3,759 4,166 0,0010244 0,00102 0,00103 0,0014181 0,02049
T, К 345,8 345,8 345,8 346,27 346,6 576,5 576,5
s, кДж/кг∙К 6,576 6,576 7,176 0,98745 0,98745 0,992 3,2866 5,679
  h,кДж/кг 3323,4 2235,16 2452,81 304,22 313,37 314,98 1363,7 2742,9

 
 

5 Регенеративный цикл ПТУ

Расчет регенеративного цикла ПТУ

Схема ПТУ с регенерацией

На рис. 4 представлена схема ПТУ с регенерацией. На ней: КА - котлоагрегат, Т – турбина, П1, П2, П3-теплообменники

,

hpiопределим из таблиц, а hПiиз hs-диаграммы:

hП1 =2760 кДж/кг;

hП2 =2645 кДж/кг;

hp1 = 697,1 кДж/кг;

hp2 = 561,5 кДж/кг;

Определим α1 , α2 и α3:

;

;

;

.

;

.

;

;

;

.

,

где , т. к. работой насоса пренебрегли.

.

;

.

;

.

.

5.2 Тепловой баланс регенеративного цикла ПТУ

Тепловой расчет регенератора

Количество теплоты, поступающее с i-го отбора турбины на i-й регенеративный подогреватель:

.

Количество теплоты, выходящее с i-го подогревателя:

.

Тогда:

;

;

; ;

Котельный агрегат

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива:

;

теплота, расходуемая на нагрев воды и ее превращение в пар:

.

Потери теплоты в котле составят:

.

Турбина

Эффективная мощность турбины

.

Механические потери в турбине составляют:

.

Конденсатор

Теплота, отводимая в конденсаторе:

.

Электрогенератор

Механические и электрические потери в электрогенераторе составляют:

.

Насос

Тепловой баланс регенеративного цикла:

;

;

;

Эксергетический баланс регенеративного цикла

Параметры окружающей среды:

T0 = 273,15 К, h0 = 84s0 = 0,2963 .

Котельный агрегат

В котлоагрегат входит поток воды, имеющий температуру Т при давлении p1; эксергия воды:

.

В котлоагрегат вводится и теплота от горячего источника (горящее топливо); эксергия этой теплоты:

.

Из котла выходит пар с температурой Т1 и давлением р1; его эксергия

.

Поскольку полезная работа в котле не производится, то потери эксергии в котле:

.

Турбина

В турбину подается пар с начальными параметрами p1 и T1, параметры пара на выходе из турбины p и T. Соответственно:

,

=

Генератор

Конденсатор

Теплообменник 2

Теплообменник 1

Насос

Эксергетический баланс

6 Основные характеристики циклов ПТУ.

  Идеальный цикл Действительный цикл Действительный цикл с изменением параметра Регенеративный цикл
q1, кДж/кг 2964,16 2962,5 3008,42 2584,15
q2, кДж/кг 1861,14 2084,32 2148,59 1726,44
lT, кДж/кг 1115,9 892,7 870,59 841,6
lH, кДж/кг 12,38 14,56 10,76 14,56
lЦ, кДж/кг 1103,52 878,18 859,83 841,6
ηt 0,37 0,37 0,36 0,43
ηoi 0,796 0,796 0,76
ηi 0,37 0,29 0,28 0,33
D, кг/с 64,66 80,82 82,9 85,7
dЭ, кг/кВт·ч 3,325 4,16 4,26 4,41
Q1, МДж/с 191,69 239,43 249,4 221,46
qT, МДж/кВт·ч 9,858 12,31 12,83 11,39
Q2 МДж/с 120,34 168,45 178,12
B, кг/с 7,084 8,85 9,22 8,18
bЭ, кг/кВт·ч 0,364 0,455 0,474 0,421
Ni, МВт 72,15 72,15 72,15 72,15
ηЭ 0,365 0,292 0,28 0,316
ηex - 0,243 - 0,25

Вывод

Применение регенеративного цикла повысило термический, внутренний абсолютный, абсолютный электрический и эксергетический КПД цикла, снизило потери теплоты в конденсаторе турбины с охлаждающей водой. Наиболее эффективным для данной ПТУ является регенеративный цикл.

Список использованной литературы:

  1. Анализ цикла паротурбинной установки. Методические указания по выполнению курсовой работы, Новосёлов И.В. , Кузнецова В.В. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1999.

 
 

Наши рекомендации