Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина

Параметры
t1, ОС 300 – 600
р1, МПа
р2, кПа 3,5 4,0 4,5 5,0 4,0 4,5 5,0 5,5 4,5 5,0

Задача 2.Определить расход пара и термический КПД паротурбинной электростанции мощностью 12 МВт с начальными параметрами пара р0 = = 3,5 МПа; t0 = 435 ОС; давление в конденсаторе рК = 5кПа; внутренний относительный КПД турбины hОi = 0,82; электромеханический КПД hЭМ = = 0,92.

Решение. Расход пара в паровой турбине связан с мощностью

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru (3.1)

где NЭ – электрическая мощность турбогенератора, кВт; D – расход пара на турбину при работе без отборов, кг/с; h0, hKS – энтальпия пара в начальной точке (перед турбиной) и в конце изоэнтропного расширения (в конденсаторе), кДж/кг.

По заданным начальным и конечным параметрам р0, t0, рК можно определить значения h0 и hKS по таблицам и диаграммам водяного пара. На рис. 3.1 показан процесс расширения пара в h-s-диаграмме водяного пара.

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru
а б
Рис. 3.1. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор; 4 – конденсатный насос

Точку 0 находят в поле диаграммы на пересечении начальной изобары р0 и начальной изотермы t0. В точке 0 определяют начальную энтальпию h0 = = 3303 кДж/кг и энтропию s0 = 6,9589 кДж/кг. От точки 0 строят изоэнтропийный процесс расширения пара в проточной части турбины (s0 = const) до пересечения с конечной изобарой рК. В точке пересечения определяют hKS = = 2124 кДж/кг – энтальпию пара в конце расширения.

На рис. 3.1 также показан действительный процесс расширения пара с учетом потерь, характеризуемых hОi. Для построения действительного процесса находят конечную энтальпию:

hK = h0 – (h0 – hKS) hОi = 3303 – (3303 – 2124)×0,82 = 2336 кДж/кг.

На пересечении изобары рК и энтальпии hК находят конечную точку процесса К и соединяют ее с начальной точкой 0. Зная энтальпию h0, hKS, по заданной мощности NЭ находят расход пара на турбогенератор, используя формулу (3.1):

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Для определения термического КПД цикла без учета работы питательного насоса необходимо определить энтальпию конденсата на выходе из конденсатора паровой турбины h'K. Если считать, что конденсат в конденсаторе не переохлаждается, то значение энтальпии жидкости h'K = hЖ находят по давлению в конденсаторе рК, пользуясь таблицами свойств водяного пара: при 5 кПа h'К = 137,8 кДж/кг.

Термический КПД цикла Ренкина

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход пара и термический КПД паротурбинной электростанции с начальными параметрами пара перед турбиной: р0, t0; давление пара за турбиной рК; внутренний относительный КПД турбины hОi = 0,82; электромеханический КПД hЭМ = 0,92; мощность турбины N. Турбина работает с выключенной регенерацией. Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

  Параметры Варианты заданий
р0, МПа
t0, ОС
рК, кПа 6,0 7,0 8,0 5,0 6,0 7,0 8,0 5,0 6,0 7,0
NЭ, МВт

Задача 3. Как изменится расход пара на турбину (см. задачу 2), если будет применен регенеративный подогрев питательной воды паром из отбора турбины рОТБ = 0,1 МПа в смешивающем подогревателе до температуры tПВ = 100 ОС (рис. 3.2)? Определить, как изменится термический КПД цикла с введением регенеративного подогрева.

Решение. Расход пара на турбину с отбором при той же электрической мощности NЭ = 12 МВт находится по формуле В.И. Гриневецкого:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru (3.2)

где y = (hОТБ – hК)/(h0 – hК) – коэффициент недовыработки мощности паром турбины; DОТР – расход пара из отбора турбины на регенеративный подогрев конденсата.

  Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.2. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор; 4 – конденсатный насос; 5 – регенеративный смешивающий подогреватель

Отбор DОТБ обычно выражают в долях расхода пара на турбину: DОТБ = aDТ, где a – доля отбора для смешивающего подогревателя. Эта доля определяется по тепловому балансу подогревателя и составляет

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Подставляя в (3.2) выражение для DОТБ, находим

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Таким образом, расход пара на турбину с отбором находят через ранее известное значение расхода пара на турбину D и значения a и y.

Для определения y находят энтальпию пара в отборе hОТБ и конечную энтальпию пара hК, пользуясь таким же методом построения процесса расширения пара, как и в задаче 2: hОТБ = 2653 кДж/кг; hК = 2336 кДж/кг.

Определяют значения a и y по приведенным выше формулам, предварительно находя по таблицам воды и водяного пара Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 413 кДж/кг при tПВ = 100 ОС, Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 137,7 кДж/кг, tК = 32,9 ОС:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

По известным значениям a, y, D далее находят

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru кг/с;

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru кг/с.

Проверка правильности решения:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru кг/с.

Термический КПД цикла с регенерацией

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Относительный прирост КПД

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Как изменится расход пара на турбину (см. задачу 2), если будет применен регенеративный подогрев питательной воды паром из отбора турбины рОТБ в смешивающем подогревателе до температуры tПВ? Определить также, как изменится термический КПД цикла с введением регенеративного подогрева.

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

  Параметры Варианты заданий
р0, МПа
t0, ОС
рК, кПа 6,0 7,0 8,0 5,0 6,0 7,0 8,0 5,0 6,0 7,0
NЭ, МВт
рОТБ, МПа 0,11 0,12 0,13 0,11 0,12 0,13 0,11 0,12 0,13 0,12
tПВ, ОС

Задача 4. Определить расход пара и термический КПД паротурбинной установки с параметрами р0 = 4 МПа; t0 = 450 ОС; рК = 4 кПа с регенеративным подогревом конденсата в трех смешивающих подогревателях (рис. 3.3) до температуры питательной воды tПВ = 150 ОС; hОi = 0,85; hЭМ = 0,93; NЭ = 25 МВт.

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru
  Рис. 3.3. Принципиальная схема паротурбинной установки с тремя регенеративными смешивающими подогревателями: 1 – паровой котел; 2 – турбогенератор; 3 – конденсатор; 4 – регенеративный смешивающий подогреватель; 5 – насосы  

Решение. Задача решается таким же методом, что и задача 3. Предварительно определяют параметры и расход отборов пара на регенерацию D1, D2, D3 в долях общего расхода пара на турбину DT:

D1 = a1DT; D2 = a2DT;

D3 = a3DT.

Параметры отборов р1, р2, р3 и h1, h2 и h3 определяют построением процесса расширения пара в h-s-диаграмме (рис. 3.4). Давления в отборах определяют по температурам насыщения в смешивающих подогревателях при заданном равномерном распределении подогрева по ступеням. Интервал регенеративного подогрева определяют заданной tПВ = 150 ОС и tК = 28,6 ОС при рК = 4 кПа. Интервал подогрева

Dt = tПВ – tК = 150 – 28,6 = 121,4 ОС.

На ступень подогрева будет приходиться

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.4. Процесс расширения в диаграмме

Температура насыщения третьего регенеративного отбора

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

По таблицам при найденной температуре t = 69,1 ОС давление в третьем отборе составит р3 = 30 кПа.

Аналогично находят t и р2; t и р1:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Так как tПВ = 150 ОС, подогрев в последней ступени следует принять равным 40,4 ОС. Тогда

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

и р1 = 0,475 МПа.

По процессу расширения пара в h-s-диаграмме с учетом hOi находят h0 = 3332 кДж/кг; hК = 2281 кДж/кг; h3 = 2508 кДж/кг; h2 = 2718 кДкг; h1 = 2908 кДж/кг. Затем по тем же формулам, что и в решении задачи 3, находят a1, y1, a2, y2, a3, y3:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Определяют расход пара на турбину с учетом регенеративных отборов:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Термический КПД цикла с регенерацией

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Термический КПД цикла без регенерации (для этих же параметров)

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Приращение КПД вследствие регенерации составит

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход пара и термический КПД паротурбинной установки с параметрами р0; t0; рК с регенеративным подогревом конденсата в трех смешивающих подогревателях (рис. 3.4) до температуры питательной воды tПВ ; hОi = 0,85; hЭМ = 0,93; NЭ .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

  Параметры Варианты заданий
р0, МПа 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0
t0, ОС
рК, кПа 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8
tПВ, ОС
NЭ, МВт

Задача 5. Рассчитать принципиальную схему станции с турбиной Р-100-13/15 (ЛМЗ) при следующих исходных данных [1]:

- начальные параметры пара перед турбиной р0 = 12,74 МПа, t0 = 560 ОС;

- давление за турбиной рК = 1,0 МПа;

-отпуск пара внешнему потребителю из противодавления DВП = 540 т/ч;

- внутренний относительный КПД турбины hОi = 0,844;

- электромеханический КПД турбогенератора hЭМ = 0,97;

- число отборов пара на регенерацию n = 3;

- доля возвращаемого конденсата jВК = 0,85; tВК = 70 ОС;

- давление в деаэраторе рД = 0,588 МПа;

- температура химически очищенной воды tХОВ = 30 ОС;

- продувка котла aПРОД = 10 % DТ;

- потеря пара и конденсата внутри станции aУТ = 1,2 % DТ (условно принято из деаэратора);

- продувочная вода котла после подогревателя химически очищенной воды сливается в канализацию с температурой tСВ = 60 ОС.

Принципиальная схема турбоустановки представлена на рис. 3.5.

  Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.5. Принципиальная схема турбоустановки Р-100-130/15: К – котел; Т – турбина; П – тепловой потребитель; Д – деаэратор; КН – конденсатный насос; ПН – питательный насос; ПВД – подогреватель высокого давления; С – сепаратор

Решение. Расчет принципиальной схемы противодавленческой турбины сводится к определению расхода пара на турбину и развиваемой ею электрической мощности. При наличии нерегулируемых отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды и возвращаемого конденсата с производства с незаданной наперед температурой питательной воды данная задача может быть решена лишь методом предварительной оценки расхода пара на турбину с последующим уточнением (метод последовательных приближений).

Для предварительной оценки расхода пара на турбину расчетную схему представим в ином виде, заменив регенеративную систему из трех поверхностных подогревателей одним условным смешивающим регенеративным подогревателем (рис. 3.6). В этом случае расход пара на турбину

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Здесь DВП – отпуск пара внешнему потребителю; DП – расход пара на деаэратор; DР – расход пара из отбора в условном смешивающем регенеративном подогревателе.

  Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.6. К решению задачи 5: РП – регенеративный подогреватель смешивающего типа

Строим рабочий процесс в турбине в h-s-диаграмме (рис. 3.7) и находим hК = 2930 кДж/кг.

На основе материального и теплового балансов оцениваем расход пара на деаэратор:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где DВК – расход возвращаемого конденсата, т/ч.

Расход химически очищенной воды

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Предположим DУТ + D'ПРОД ~ 15 т/ч. Тогда

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

  Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.7. Процесс расширения пара в турбине Р-100-130/15 ЛМЗ в h-s-диаграмме

Предварительный расход пара из противодавления

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Задаемся температурой питательной воды tПВ = 230 ОС.

Определяем параметры среднего условного регенеративного отбора пара. Температура питательной воды в смешивающем регенеративном подогревателе

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Давление в среднем регенеративном отборе

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

По h-s-диаграмме находим Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 2990 кДж/кг.

Определяем расход пара в условном регенеративном подогревателе. Уравнение теплового баланса

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где hТА = 0,98 – КПД теплообменного аппарата; отсюда

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Предварительный расход пара на турбину

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

При номинальной нагрузке и при конечном давлении рК = 1,47 МПа турбина Р-100-130 согласно заводским данным имеет следующую характеристику: Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 760 т/ч; давления и температуры в отборах: Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 3,4 МПа; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 385 ОС; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 2,28 МПа; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 335 ОС; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 1,47 МПа; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = = 284 ОС.

Используя формулу Флюгеля, определяем давление в первом отборе при расходе пара на турбину DТ = 746,7 т/ч и конечном давлении рК = 1,0 МПа:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

На h-s-диаграмме находим hОТБ1 = 3180 кДж/кг (см. рис. 2.7); Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = = 236,9 ОС.

Принимаем недогрев q = 4,9 ОС, тогда температура питательной воды на входе в котел tПВ = 232 ОС.

Расход питательной воды

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Расход продувочной воды Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Расчет сепаратора непрерывной продувки

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru (см. задачу 14).

где Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 1565 кДж/кг (при рКУ = 13,8 МПа); Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = 2755,5 кДж/кг; Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru = = 666,8 кДж/кг.

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Количество продувочной воды, сливаемой в дренаж,

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Температура добавочной химически очищенной воды после охладителя продувки

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Определяем интервал подогрева питательной воды в регенеративных подогревателях

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

При трехступенчатом равномерном подогреве питательной воды в каждой ступени

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Температура питательной воды перед ПВД

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Расход пара на ПВД1

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Температура насыщения пара второго отбора

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

давление отбора рОТБ2 = 1,985 МПа.

Проверка давления в камере второго отбора по формуле Флюгеля:

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

С помощью h-s-диаграммы определяем энтальпию пара во втором отборе: hОТБ2 = 3070 кДж/кг; h'ОТБ2 = 908 кДж/кг. Температура воды перед подогревателем ПВД2 t'2 = tBОТБ3 - q = 180 – 4 = 176 ОС.

Уравнение теплового баланса ПВД2

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Отсюда

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Температура насыщения пара третьего отбора tНОТБ3 = 180 ОС (рОТБ3 = 1,0 МПа). Энтальпия пара третьего отбора hОТБ3 = 2930 кДж/кг; h'ОТБ3 = 764,2 кДж/кг.

Расход пара из третьего отбора

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

где h'ПВ = h'Д + DhПН – энтальпия питательной воды за питательным насосом;

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

h'ПВ = 666,8 + 25 = 692 кДж/кг.

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Тепловой баланс деаэратора

DД hK hД + dСЕП h"СЕП + (DОТБ1 + DОТБ2 + DОТБ3) h'ОТБ3 +

+ DВК h'ВК + DДОБ h'ДОБ = (DПВ + DУТ) h'Д;

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Полный расход пара в турбине

DТ = DОТБ1 + DОТБ2 + DОТБ3 + DД + DВП =

= 41,24 + 50,15 + 11,26 + 95,57 + 540 = 738,22 т/ч.

По сравнению с первоначально принятым расходом пара расхождение составляет

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Дальнейшей корректировки расхода пара не делаем (расхождение допускается до 2 %).

Электрическая мощность турбины

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Перегрузка турбины вызвана завышенным расходом пара внешним потребителем при пониженном (против расчетного) противодавлении.

Задача 6. Определить расход пара на турбину номинальной электрической мощностью NЭ = 60 МВт, отпускающей из отбора пар в количестве DОТБ = 120 т/ч (рис. 3.8). Давление в отборе рП = 1,0 МПа; начальные параметры пара перед турбиной р0 = 12,7 МПа, t0 = 540 ОС. Давление в конденсаторе турбины рК = 4 кПа. Средний внутренний относительный КПД турбины hOi = 0,85; электромеханический КПД турбогенератора hЭМ = 0,98.

Решение. По известным значениям р0 и t0 и h-s-диаграмме определяем энтальпию h0 = 3440 кДж/кг.

На пересечении линии s0 = const и давления в конденсаторе рК = 4 кПа находим энтальпию пара в конце изоэнтропного расширения hКS = 1980 кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад пара на турбину составляет

DhS = h0 – hKS = 3440 – 1980 = 1460 кДж/кг.

Действительный теплоперепад пара на турбине

Dh = DhS hOi = 1460×0,85 = 1241 кДж/кг.

  Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.8. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор

Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения (в конденсаторе)

hK = h0 – Dh = 3440 – 1241 = 2200 кДж/кг.

Параметры пара в конце действительного процесса определяются точкой К, которая лежит на пересечении линий hК и рК .

Процесс 0-К – действительный процесс расширения пара в турбине.

Действительная энтальпия газа в отборе определяется пересечением линии процесса 0-К и давлением пара рП = 1,0 МПа. Энтальпия hОТД = 2962 кДж/кг.

Коэффициент недовыработки мощности отборным паром

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Расход пара на турбину

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Задача 7. Определить расход греющего пара GП атмосферного смешивающего деаэратора (рис. 3.9) (давление рП = 2·105 Па, температура tП = 130 0С), если конечная температура деаэрированной воды 100 ОС и в деаэраторе нагревается:

- поток турбинного конденсата GWТК = 6 кг/с с температурой tТК = 30 ОС и рТК = 3·105 Па;

- поток химически очищенной воды GWХО = 7 кг/с, температурой tХО = 40 ОС и рХО = 5·105 Па.

Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru  
Рис. 3.9. Деаэратор  

Решение. Тепловой расчет деаэратора основывается на составлении и решении уравнений материального и теплового балансов.

1. Энтальпию греющего пара определяем по рП, tП и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (ТСВВП) – hП = 2727,5 кДж/кг.

2. Энтальпию турбинного конденсата определяем по рТК, tТК и таблицам ТСВВП – hТК = 125,9 кДж/кг.

3. Энтальпию химически очищенной воды определяем по рХО, tХО и таблицам ТСВВП – hХО = 167,8 кДж/кг.

4. Энтальпию деаэрированной воды определяем по давлению рВ = 1·105 Па, tВ = 100 0С и таблицам ТСВВП – hВ = 419 кДж/кг.

5. Тепловой баланс деаэратора составит

(GП hП + GWTK hTK + GWХО hХО) h = (GП + GWTK + GWХО) hВ

или

(GП × 2727,5 + 6 × 125,9 + 7 × 167,8) × 0,95 = (GП + 6 + 7) × 419.

Откуда GП = 1,59 кг/с.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход греющего пара GП атмосферного смешивающего деаэратора (давление рП, температура tП), если конечная температура деаэрированной воды 100 ОС и в деаэраторе нагревается:

- поток турбинного конденсата GWТК с температурой tТК и рТК;

- поток химически очищенной воды GWХО с температурой tХО и рХО.

Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Параметры Варианты заданий
рП, МПа 0,2 0,2 0,2 0,2 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
tП, ОС
рТК, МПа 0,3 0,3 0,3 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
tТК, ОС
рХО, МПа 0,45 0,45 0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,45
tХО, ОС
GWТК, кг/с
GWХО, кг/с

Задача 8. Для подачи потребителю пара в сухом насыщенном состоянии давлением р3 = 6·105 Па используется пар, вырабатываемый котлами при р1 = 40·105 Па и t1 = 350 0С (рис. 3.10). После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждение при неизменном давлении. Сколько теплоты за 1 сек отводится от пара в охладителе, если расход его составляет G = 1,4 кг/с.

Решение. Начальное состояние пара, вырабатываемого котлами, определяется точкой 1, после дросселирования – точкой 2 и направляемого потребителю – точкой 3 (рис. 3.11).

Поскольку охлаждение пара в поверхностном охладителе происходит при р = const, то отводится теплота, равная

Q = G (h2 – h3) = 1,4 (3088 – 2760) = 460 кДж/кг.

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru   Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru
Рис. 3.10. Поверхностный пароохладитель   Рис. 3.11. Процессы обработки пара

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Для подачи потребителю пара в сухом насыщенном состоянии давлением р3 используется пар, вырабатываемый котлами при р1 и t1. После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждение при неизменном давлении. Сколько теплоты за 1 сек отводится от пара в охладителе, если расход его составляет G?

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

  Параметры Варианты заданий
р3, МПа 0,5 0,55 0,6 0,65 0,65 0,6 0,55 0,5 0,7 0,75
р1, МПа 4,0 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5 4,5 5,0 5,0
t1, ОС
G, кг/с 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

Задача 9. В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) имеются пиковые (рис. 3.12, а) и основные (3.12, б) подогреватели. Первые обогреваются паром, имеющим давление р1 = 5×105 Па и температуру 250 ОС, а вторые – паром р2 = 1,2×105 Па и температурой 130 ОС. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1) массовый расход воды, которую следует подогреть, GW = 8 кг/с;

вода в установке подогревается с t3 = 60 ОС до t5 = 110 ОС;

2) разность между температурой воды, выходящей из основных подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара Dt = 8 ОС;

3) КПД подогревателей h = 98 %.

    Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru
Рис. 3.12. Подогреватели сетевой воды: а - пиковый; б - основной

Решение. Температура насыщения пара при р2 = 1,2×105 Па, t2" = 104,81 ОC, следовательно, при входе в пиковые подогреватели сетевая вода будет иметь температуру

t4 = t2" - Dt = 104,81 – 8 = 96,81 ОС.

Энтальпия пара при р1 = 5×105 Па и температуре 250 ОС равна h1 = = 2958 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р1 = 5×105 Па - h1' = 640,1 кДж/кг.

Уравнение теплового баланса пикового подогревателя

GW (t5 – t4) cW = G1 h (h1 – h1'),

где сW = 4,1868 кДж/(кг×К) – теплоемкость воды.

Расход пара на пиковые подогреватели составляет

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru

Энтальпия пара при р2 = 1,2×105 Па и температуре 130 ОС равна h2 = = 2735 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р2 = 1,2×105 Па - h2' = 439,4 кДж/кг.

Суммарный теплосъем с основных подогревателей равен

qОП = GW (t4 – t3) cW = 8·(96,81 – 60)×4,1868 = 1234 кДж/кг,

из которых на конденсат пиковых подогревателей приходится

q' = h G1 (h1' – h2') = 0,95×0,195×(640 – 439,4) = 38,2 кДж/с

и на пар при р2 = 1,2×105 Па

qОП – q' = 1234 – 38,2 = 1195,8 кДж/с.

Расход пара на основные подогреватели

Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина - student2.ru кг/с.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) (рис. 3.12) имеются пиковые (а) и основные (б) подогреватели. Первые обогреваются паром, имеющим давление р1 и температуру t1, а вторые – паром р2 и температурой t2. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1) массовый расход воды, которую следует подогреть, GW;

вода в установке подогревается с t3 до t5;

2) разность между температурой воды, выходящей из основных подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара Dt = 8 ОС;

3) КПД подогревателей h .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.8.

Таблица 3.8

<

Наши рекомендации

Параметры Варианты заданий
р1, МПа 0,5 0,55 0,6 0,5 0,55 0,6 0,5 0,55 0,65 0,7
t1, ОС
р2, МПа 0,12 0,13 0,14 0,15 0,12 0,13 0,14 0,15 0,13 0,15
t2, ОС
GW, кг/с