Задание на курсовую работу

Учебное пособие по дисциплине «Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий»

Курсовая работа на тему «Анализ эффективности паросиловой установки методами коэффициентов полезного действия, энтропийным и эксергетическим»

Контрольные задания

Лабораторные работы

Йошкар‑Ола

УДК 621.00

ББК 31.00

Авторы:

В.Г. Соловьев, А.И. Орлов, Е.В. Хлытина, Я.О. Мотченко

Рецензенты:

зам. директора ОАО «Энергия» И.В. Соловьев;

профессор кафедры «Электроснабжения и технической диагностики» ФГБОУ «МарГУ», д‑р техн. наук, проф. С.Я. Алибеков

Т 00 Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий : учебное пособие / В.Г. Соловьев, А.И. Орлов, Е.В. Хлытина, Я.О. Мотченко – Йошкар‑Ола: Марийский государственный технический университет, 2012. – 117 с.

Приведены основные теоретические сведения об основных теплоэнергетических системах, методические указания по выполнения курсовой работы с примером расчета, контрольные задания и лабораторные работы.

Для студентов специальностей 140104 «Промышленная теплоэнергетика», 140211 «Электроснабжение», по направлениям подготовки бакалавров 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника», по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

УДК 621.00

ББК 31.00

Содержание

Предисловие...............................................................................

Введение....................................................................................

1. Показатели эффективности паросиловой установки................

Задание на курсовую работу.......................................................

Методические указания по выполнению курсовой работы
с примером расчета................................................................

2. Контрольные задания..............................................................

3. Описание лабораторных работ

3.1. Производство этилена.....................................................

3.2. Производство изопрена методом двухстадийного
дегидрирования................................................................

3.3. Производство синтетического этилового спирта
прямой гидратацией этилена.............................................

3.4. Производство триацетатцеллюлозной основы
пленочных кинофотоматериалов.......................................

Приложение...............................................................................

Принятые обозначения...............................................................

Заключение................................................................................

Библиографический список........................................................

Предисловие

Учебное пособие по объему и содержанию материала соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта (ГОС) специальности «Промышленная теплоэнергетика».

Пособие содержит:

1) теоретическую часть, в которой приведены основные технические показатели эффективности паросиловой установки;

2) задание на курсовую работу с вариантами исходных данных;

4) методические указания с примером расчета эффективности паросиловой установки методом КПД, энтропийным и эксергетическим методами;

5) контрольные задания с пояснениями и примерами решения по следующим темам:

– пароконденсатный баланс производственного участка и определение его тепловых потерь;

– вторичное вскипание насыщенного конденсата высокого давления при его расширении;

– оптимальный коэффициент теплофикации ТЭЦ;

– паропроизводительность котла-утилизатора теплоты газов;

– экономия при использовании возобновляемых энергетических ресурсов на предприятии;

– тепловой баланс трубчатой печи;

7) лабораторные работы с контрольными вопросами;

6) приложения, включающие таблицы свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения (по температуре и давлению) и перегретого пара, а также таблицы, необходимые для решения контрольных заданий;

7) список принятых обозначений.

8) заключение.

9) библиографический список.

Введение

Получение объективных и точных характеристик паросиловой установки (ПСУ) позволяет специалисту-теплоэнергетику определить ее элементы и параметры требующие улучшения в первую очередь. Необходимым условием для этого является владение методами анализа их эффективности. Оценка эффективности паросиловой установки включает в себя:

1) определение величины КПД обратимого цикла паросиловой установки, факторов, влияющих на него и действий по его увеличению;

2) вычисление необратимых потерь в реальном цикле установки, их распределения по отдельным элементам цикла и выявление элементов паросиловой установки, на которые следует обратить внимание с целью уменьшения степени необратимости цикла (и, следовательно, увеличения его КПД).

В соответствии с этим анализ циклов паросиловых установок проводится в два этапа: 1) анализ обратимого цикла; 2) анализ реального цикла с учетом основных источников необратимости.

Показатели эффективности
паросиловой установки

Оценка эффективности паросиловой установки требует:

1) определения величины КПД обратимого цикла паросиловой установки, факторов, влияющих на него и действий по его увеличению;

2) вычисления необратимых потерь в реальном цикле установки, их распределения по отдельным элементам цикла и выявление элементов паросиловой установки, на которые следует обратить внимание с целью уменьшения степени необратимости цикла (и, следовательно, увеличения его КПД).

В соответствии с этим анализ циклов паросиловых и холодильных установок проводится в два этапа: 1) анализ обратимого цикла; 2) анализ реального цикла с учетом основных источников необратимости.

Термин «термический КПД» ( ) употребляется для обозначения обратимого цикла, КПД реального необратимого цикла называют «внутренним КПД» или «внутренним абсолютным КПД» .

В соответствии с этим

; (1)

, (2)
где индексы «обр» и «действ» относятся соответственно к обратимому и реальному необратимому (действительному) циклам.

Степень совершенства обратимых циклов полностью характеризуется термическим КПД в сравнении с термическим КПД цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур. Методы анализа циклов можно оценивать по значению внутреннего КПД, определяемого соотношением (2). При анализе реальных необратимых циклов используется понятие об относительном КПД цикла, определяемом следующим образом. Уравнение (2) для внутреннего КПД может быть записано в следующем виде:

; (3)
обозначая

(4)
и учитывая (1), получаем

.

Величину называют внутренним относительным КПД цикла. Она характеризует внутреннего КПД действительного цикла в , т.е. степень совершенства реального цикла.

Помимо необратимых потерь, в процессах, осуществляемых собственно рабочим телом в цикле (эти потери учитываются внутренним относительным КПД цикла ), работа реальной паросиловой установки сопряжена с необратимостью процессов в отдельных элементах всей паросиловой установки: тепловых, механических и электрических. К ним относятся потери на трение в подшипниках турбины, в паропроводах, электрические потери в электрогенераторе и т.д.

С учетом этого эффективность паросиловой установки в целом характеризуется эффективным КПД . Это отношение работы, отданной паросиловой установкой внешнему потребителю, к количеству теплоты, подведенной к установке.

Другой способ оценки эффективности паросиловой установки использует понятие эксергии (работоспособности) системы. Подсчитывая потерю эксергии системы в каждом из основных элементов установки, можно оценить каждую из составных частей потери эксергии в целом для всей системы «горячий источник – паросиловая установка – холодный источник» и на этой основе найти КПД.

Количественно (с позиций первого закона термодинамики) результаты анализа эффективности реальных необратимых циклов не зависят от того, каким из названных способов они выполняются. Однако метод, основанный на подсчете потерь эксергии, позволяет провести важный качественный анализ, во многих случаях выяснить основные источники необратимости в цикле.

Цель анализа цикла Ренкина – выяснить, в каких элементах паросиловой паротурбинной установки имеют место основные необратимые потери.

Задание на курсовую работу

Исходные данные на проектирование:

– давление пара на входе в турбину

– температура пара входе в турбину

– давление пара в конденсаторе

– внутренний относительный КПД турбины

– внутренний относительный КПД насоса

– механический КПД турбины

– КПД электрогенератора

– КПД котлоагрегата

– КПД паропровода

Определить методом коэффициента полезного действия:

– термический КПД обратимого цикла Ренкина, ;

– термический КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого в том же диапазоне температур, что и в цикле Ренкина, ;

– внутренний относительный КПД комплекса «турбина-насос», ;

– абсолютный эффективный КПД турбоустановки, ;

– абсолютный эффективный КПД теплогенераторной установки, ;

– эффективный абсолютный КПД паросиловой установки, ;

– относительные потери тепла в каждом из основных элементов паросиловой установки;

– удельный расход условного топлива на отпуск 1 кВт·ч электроэнергии, ;

– построить диаграмму теплового баланса ПСУ;

– построить диаграммы потерь эксергии.

Энтропийным методом определить потери работоспособности в следующих элементах ПСУ:

– котлоагрегате;

– паропроводе;

– турбогенераторной установке;

– конденсаторе;

– насосе;

– в целом по паросиловой установке.

По результатам расчетов определить максимальную работу в системе «горячий источник – холодный источник» по циклу Карно и в паросиловой установке, работающей по циклу Ренкина, относительный коэффициент работоспособности и абсолютный эффективный КПД паросиловой установки.

Рассчитать потери работоспособности в тех же элементах паросиловой установки эксергетическим методом, сравнить результаты расчета потерь работоспособности с полученными энтропийным методом, построить диаграмму потерь эксернии.

По результатам анализа ответить на вопросы.

1. Насколько велик КПД обратного цикла паросиловой установки?

2. От каких факторов зависит КПД обратного цикла паросиловой установки и что следует сделать для его увеличения?

3. Насколько велики необратимые потери в цикле Ренкина, как они распределяются по отдельным элементам установки?

4. На усовершенствование какой части паросиловой установки следует обратить внимание с целью повышения степени необратимости цикла и увеличения КПД установки?

Варианты исходных данных для курсовой работы

	Параметры пара	КПД элементов системы
Вар.	, МПа	, °С	, кПа
	15,0		4,0	0,87	0,88	0,90	0,96	0,87	0,99
	16,7		3,5	0,85	0,90	0,97	0,98	0,91	0,99
	20,0		4,0	0,85	0,90	0,88	0,97	0,93	0,95
	18,0		4,5	0,80	0,95	0,90	0,96	0,90	0,98
	15,0		3,0	0,81	0,94	0,92	0,98	0,81	0,96
	16,9		2,0	0,80	0,90	0,97	0,97	0,85	0,99
	16,3		2,5	0,82	0,88	0,98	0,98	0,87	0,95
	15,6		3,0	0,84	0,86	0,99	0,98	0,86	0,95
	15,0		5,0	0,86	0,87	0,95	0,96	0,88	0,96
	14,6		5,5	0,86	0,87	0,98	0,95	0,89	0,97
	16,0		6,0	0,88	0,85	0,96	0,986	0,89	0,97
	16,5		6,5	0,90	0,84	0,97	0,988	0,90	0,98
	17,5		7,0	0,82	0,81	0,98	0,97	0,92	0,98
	17,0		8,0	0,84	0,80	0,985	0,96	0,93	0,97
	18,5		4,0	0,86	0,81	0,97	0,95	0,94	0,96
	18,0		4,0	0,90	0,82	0,975	0,94	0,95	0,95
	16,7		6,0	0,92	0,84	0,90	0,93	0,94	0,96
	10,0		4,0	0,90	0,85	0,88	0,94	0,92	0,97
	10,0		4,0	0,88	0,86	0,86	0,98	0,90	0,98
	15,0		6,0	0,86	0,87	0,88	0,99	0,88	0,99
	18,0		4,0	0,84	0,91	0,98	0,97	0,85	0,98
	20,0		4,0	0,83	0,92	0,90	0,98	0,87	0,97
	22,0		4,0	0,82	0,95	0,94	0,99	0,88	0,97
	15,0		3,0	0,81	0,94	0,92	0,98	0,81	0,96
	14,6		6,0	0,86	0,87	0,95	0,984	0,88	0,96
	16,0		5,0	0,88	0,85	0,96	0,986	0,89	0,97
	16,5		7,5	0,90	0,84	0,97	0,988	0,90	0,98
	17,2		5,5	0,8	0,82	0,98	0,95	0,91	0,99
	17,0		6,5	0,86	0,81	0,95	0,97	0,9	0,99
	17,5		4,0	0,82	0,81	0,92	0,97	0,92	0,98
	18,5		5,0	0,87	0,89	0,93	0,97	0,91	0,97
	15,5		4,0	0,81	0,88	0,92	0,98	0,93	0,96
	16,0		5,0	0,88	0,96	0,96	0,98	0,9	0,98
	16,5		5,0	0,88	0,96	0,96	0,98	0,9	0,98
	18,5		4,0	0,9	0,84	0,97	0,988	0,9	0,98
	15,0		4,0	0,84	0,91	0,98	0,97	0,85	0,98
	14,6		4,0	0,83	0,92	0,9	0,98	0,87	0,97
	16,0		4,0	0,82	0,95	0,94	0,99	0,88	0,97
	14,6		3,0	0,81	0,94	0,92	0,98	0,81	0,96
	16,9		6,5	0,86	0,81	0,95	0,97	0,9	0,99
	11,5		4,0	0,88	0,84	0,86	0,98	0,91	0,98
	15,6		5,0	0,90	0,85	0,985	0,96	0,90	0,98
	15,0		5,0	0,88	0,86	0,97	0,95	0,81	0,96
	14,6		4,0	0,86	0,87	0,975	0,94	0,85	0,99
	16,0		4,0	0,84	0,91	0,90	0,93	0,87	0,95
	16,5		4,0	0,83	0,92	0,88	0,94	0,86	0,95

Номер варианта соответствует номеру фамилии студента в списочном составе группы по данным деканата.