Определение расхода охлаждающей воды в конденсаторе

Исходными данными для расчета являются следующие параметры:

T_6g=T₁=301,96 K; t_{в охл}=13 ^oC; i₁=121,4 кДж/кг; i_6g=2402,3 кДж/кг;

P_6g=P₁=0,04 бар; P₀=1 бар.

Рис.4.1. Схема принципиальная конденсатора.

Зададим подогрев охлаждающей воды до температуры конденсации пара (на линии насыщения) t_в=t₁=28,96 ^oС. Для охлаждающей воды энтальпия

входа и выхода определяются в виде:

i_вх = кДж/кг;

i_вых= кДж/кг.

Запишем уравнение теплового баланса в конденсаторе:

.

Для идеального цикла с регенерацией:

,

где g=0,025 – доля пара, отбираемого на регенерацию (раздел 6.4).

Расчёт идеального цикла Ренкина

С промежуточным перегревом пара.

Схема теплоэнергетической установки.

Рис.5.1. Схема принципиальная теплоэнергоустановки с промежуточным перегревом пара и идеальный цикл в T-s, P- и i-s диаграммах: 1- насос, 2 – барабан котла, 3 - пароперегреватель, 4 – турбина паровая, 5 - конденсатор, 6 – электрогенератор, 7 – дополнительный пароперегреватель.

В этом цикле подводится теплота к пару также в дополнительном пароперегревателе (7), где температура пара повышается до температуры t_п. Затем пар снова поступает в турбину низкого давления (8). При этом на последних ступенях турбины получаем более сухой пар.

Параметры узловых точек и процессы цикла.

Параметры точек цикла остаются такими же, как для идеального цикла Ренкина, но добавляются следующие точки:

Точка 10.

Точка соответствует параметрам пара после ТВД. Давление P₁₀=P_п2=13 бар. Процесс в турбине идеальный адиабатный (s₁₀=s₅=7,25 кДж/(кгК)). По этим параметрам, интерполируя, находим остальные:

t₁₀=370 ^oC; м³/кг; i₁₀=3200 кДж/кг;

u₁₀=i₁₀ кДж/кг;

ex₁₀=(i₁₀-i₀) -T₀(s₁₀-s₀)=(3200-15,13)-288(7,25-0,0615)=1114,582 кДж/кг.

Точка 11.

Точка соответствует параметрам пара перед ТНД. Давление P₁₁=P₁₀=13 бар. t₁₁=t₅=700 ⁰C. По диаграмме находим остальные параметры:

s₁₁=8,15 кДж/(кгК); м³/кг; i₁₁=3925 кДж/кг; u₁₁=i₁₁ кДж/кг;

ex₁₁=(i₁₁-i₀)–T₀(s₁₁-s₀)=(3925-15,13)–288(8,15-0,0615)=1580,382 кДж/кг.

Точка 12.

Точка соответствует состоянию влажного пара, поступающего в

конденсатор. P₁₂=P_к=0,04 бар и s₁₂=s₁₁=8,15 кДж/(кгК). По диаграмме

находим остальные параметры:

i₁₂=2450 кДж/кг; м³/кг; t₁₂=30 ^oC;

u₁₂= кДж/кг;

ex₁₂=(i₁₂–i₀)–T₀(s₁₂–s₀)=(2450–15,13)–288(8,15–0,0615)=105,382 кДж/кг.

Степень сухости х=0,955.

Рассмотрим процессы 5–10, 10–11, 11–12 и 12–1.

Процесс 5–10 – адиабатное расширение в турбине.

Du=u₁₀–u₅=2907,5–3465=-557,5 кДж/кг;

Di=i₁₀–i₅=3200–3890=-690 кДж/кг;

q^e=0; l=-Du=557,5 кДж/кг; l^/=-Di=690 кДж/кг;

Dex=ex₁₀-ex₅=1114,582–1804,582=-690 кДж/кг.

Процесс 10–11 – изобарный вторичный перегрев пара

в пароперегревателе.

Du=u₁₁-u₁₀=3470–2907,5=562,5 кДж/кг; Di=i₁₁-i₁₀=3925–3200=725 кДж/кг;

q^e=Di=725 кДж/кг; l=q^e-Du=725–562,5=162,5 кДж/кг; l^/=0;

Dex=ex₁₁-ex₁₀=1580,382–1114,582=465,8 кДж/кг.

Процесс 11–12 – обратимое расширение в турбине рабочего тела.

Du=u₁₂-u₁₁=2310–3470=-1160 кДж/кг;

Di=i₁₂-i₁₁=2450–3925=-1475 кДж/кг;

q^e=0; l=-Du=1160 кДж/кг; l^/=-Di=1475 кДж/кг;

Dex=ex₁₂-ex₁₁=105,382–1580,382=-1475 кДж/кг.

Процесс 12–1 – изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе

до состояния насыщения воды при t=28,96 ^oC.

Du=u₁-u₁₂=121,396–2310=-2188,604 кДж/кг;

Di=i₁-i₁₂=121,42–2450=-2328,58 кДж/кг;

q^e=Di=-2328,58 кДж/кг; l=q^e-Du=-2328,58–(-2188,604)=-139,976 кДж/кг; l^/=0; Dex=ex₁-ex₁₂=2,331–105,382=-103,051 кДж/кг.

5.3. Проверка.

åDu=0,104+1207,29+1235,805+900,405-557,5+562,5-1160-2188,604=0; åDi=8,6+1210,7+1410,3+1139-690+725-1475-2328,58=0;

åDex=8,619+396,966+700,754+695,912-690+465,8-1475-103,051=0;

ål=-0,104+3,41+174,495+238,595+557,5+162,5+1160-139,976=2156,4 кДж/кг;

ål^/=-8,6+0+0+0+690+0+1475+0=2156,4 кДж/кг;

åq=0+1210,7+1410,3+1139+0+725+0-2328,58=2156,4 кДж/кг.