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;
s2а = 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=NЭ/ηГ =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 | ||||||||
2а | 2д | 4а | 4д | |||||
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.
2а | 2д | 4а | 4д | |||||
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 Т4Д 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 p2Д и T2Д. 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:
- Анализ цикла паротурбинной установки. Методические указания по выполнению курсовой работы, Новосёлов И.В. , Кузнецова В.В. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1999.