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 P_п1=85 бар. Насос (1) повышает давление (1-q) части пара до P_рег=0,6 бар. В этом цикле пар расширяется в турбине до температуры t₇ и давления Р_рег, где часть пара отбирается на регенерацию, а остальная часть расширяется до давления Р_к. 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=Р_рег=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=P_рег=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 =Р_рег=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 t_s=50 ⁰C на Dt_в=6 ⁰С, т.е. =t_s-Dt_в=50-6=44 ⁰С.

Р_9’=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=i_1’-i₁=121,5–121,4=0,1 кДж/кг;

q^e=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;

q^e=Di=62,76 кДж/кг; l=q^e-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;

q^e=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;

q^e=Di=1147,66 кДж/кг; l=q^e-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 Р_рег .

Du=u₇-u₅=2470–3465=-995 кДж/кг;

Di=i₇-i₅=2650–3890=-1240 кДж/кг;

q^e=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;

q^e=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.