Национальный исследовательский

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Энергетический

Направление подготовки 130301 «Теплоэнергетика и теплотехника»

Кафедра АТЭС

Отчет по лабораторной работе №2

на тему: «Исследование экономичности циклов паротурбинных установок»

Выполнила студентка гр. 5Б4ВБалахнина Ю.Е

Дата сдачи работы преподавателю _____ ___________ 20____г.

Принял ассистент кафедры АТЭС _________ Зайцев А.С.
^{(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись) (Ф.И.О)}

____ __________ 20___г.
^{(Дата проверки)}

Томск – 2017 г.

Цель работы: исследование влияния на термический КПД и на степень сухости пара на выходе из цилиндров следующих параметров паротурбинной установки: р₀, t₀, р_К, р_РАЗД.

Исходные данные:

Таблица 1. Исходные данные

Объект изучения: идеальная паротурбинная установка (ПТУ), работающая по циклу:

1– Ренкина на перегретом паре;

2– с однократным газовым промперегревом (ЦВД+ПП+ЦНД);

3– Ренкина на насыщенном паре;

4– с внешней сепарацией (ЦВД+С+ЦНД);

5– с внешней сепарацией и паровым ПП (ЦВД+С+ПП+ЦНД).

Работа 1. Цикл Ренкина на перегретом паре. (h_t=f(р₀), h_t=f(t₀), h_t=f(р_К);)

Рисунок 1- Схема цикла Ренкина

Рисунок 2 – Результат аргумента – давление свежего пара

Вывод: при увеличении значения давления свежего пара термический КПД цикла увеличивается лишь до определенного значения. Такое изменение КПД объясняется тем, что с увеличением начального давления относительное увеличение теплоты, подведенной к рабочему телу q₁ сперва возрастает, а затем уменьшается, в то время как относительное изменение теплоты, отведенной от рабочего тела в цикле ПТУ q₂изменяется с постоянной интенсивностью. Необходимо отметить нецелесообразность использования давления выше представленной точки пика. Оптимальное значение давления свежего пара для достижения максимального КПД P_o = 33,86 Мпа.

Рисунок 3- Результат аргумента – температура свежего пара

Вывод: Очевидно, что при повышении начальной температуры пара повышается средняя температура подвода теплоты, а это при неизменных значениях начального давления р₁ и давления в конденсаторе р₂ приводит к повышению термического КПД цикла. Причем теоретически ограничения по температуре нам могут быть установлены только металлом, из которого изготовлен аппарат.

Рисунок 4 – Результат аргумента – давление отработавшего пара

Вывод: Термический КПД цикла паротурбинной установки существенно зависит от давления пара в конденсаторе, поскольку оно определяет температуру конденсации пара, которая является средней температурой отвода теплоты в цикле. При уменьшении давления температура конденсации пара, а, следовательно, и температура отвода теплоты в цикле, понижаются и термический и внутренний КПД цикла возрастают.

Работа 2 – Цикл с однократным газовым промперегревом (ЦВД+ПП+ЦНД);

Рисунок 5 – Схема цикла с однократным газовым промперегревом

Рисунок 6 – Результат аргумента – разделительное давление

Вывод: Оптимальное значение для разделительного давления в цикле с однократным «газовым» промперегревом пара Р_р = 2,786 Мпа. При данном давлении наблюдается максимальное значение термического КПД и минимальные затраты на создание данного давления. Значение КПД близко к значению КПД в цикле Ренкина.

Рисунок 7 – Результат аргумента – давление свежего пара

Вывод: существует оптимальное значение давления начала вторичного перегрева пара, при котором обеспечивается максимальный прирост термического КПД цикла Т за счет вторичного перегрева. Оптимальное значение Р_о = 27,57 МПа. Необходимое давление значительно ниже давления, которое используется в цикле Ренкина. КПД же, в свою очередь, близки по значениям.

Рисунок 8 – Результат аргумента – температура свежего пара

Рисунок 9 – Результат аргумента – температура после ПП1

Вывод: При увеличении значения температуры свежего пара или пара после ПП1, значение термического КПД увеличивается.

Задание 3 –ЦиклРенкина на насыщенном паре

Рисунок 10 – Результаты аргумента – давление свежего пара

Вывод: Термический КПД цикла Ренкина на насыщенном паре ниже, чем КПД цикла Ренкина на перегретом паре.

Рисунок 11 – Результаты аргумента – давление отработавшего пара

Задание 4– Цикл с внешней сепарацией h_t=f(р_РАЗД); и h_t=f(р₀), h_t=f(р_К) (при р_РАЗД оптимальном);

Рисунок 12 – Схема цикла с внешней сепарацией

Рисунок 13 – Результат аргумента – разделительное давление

Вывод: Термический КПД цикла достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное. Оптимальное давление равно 0,186 Мпа.

Рисунок 14 – Результат аргумента – давление свежего пара

Вывод: При увеличении давления, термический КПД возрастает. Оптимальное значение давления свежего пара Р_о=18,57 МПа.

Рисунок 15 – Результат аргумента – давление отработавшего пара

Вывод: Давление отработавшего пара в цикле с однократной внешней сепарацией значительно ниже, чем давление отработавшего пара в цикле Ренкина.

Задание 5 – Цикл с внешней сепарацией и паровым ПП h_t=f(р_РАЗД); и h_t=f(р₀), h_t=f(р_К) (при р_РАЗД оптимальном);

Рисунок 16 – Схема цикла с внешней сепарацией и паровым ПП

Рисунок 17 – Результаты аргумента – разделительное давление

Вывод: при увеличении значения разделительного давления после ЦВД термический КПД цикла возрастает до некоторого максимального значения. После достижения точки оптимума значение КПД уменьшается. Оптимальное значение Рр = 0,779МПа.

Рисунок 18 – Результат аргумента – давление свежего пара

Вывод: При увеличении значения давления свежего пара увеличивается значение термического КПД цикла. Полученное значение выше, чем значение в цикле Ренкина при насыщенном паре.

Рисунок 19 – Результат аргумента – давление отработавшего пара

Вывод: При увеличении давления отработавшего пара уменьшается значение термического КПД цикла. Связано это с потерей теплоты и уменьшении работы цикла.

Заключение

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы были построены зависимости термического КПД от входных параметров: давления отработавшего пара, давления свежего пара, разделительного давление после ЦВД. Учитывали влияние начальной температуры и температуры пароперегревателя. Полученные результаты помогли сделать следующие заключения:

1. Термический КПД цикла достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное.

2. В цикле с одноступенчатым паровым промперегревом повышение разделительного давления влечет повышение влажности, что в свою очередь вызывает уменьшение относительного, а также абсолютного КПД.

3. В цикле с внешней сепарацией и одноступенчатым паровым промперегревом пара термический КПД достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное. повышение разделительного давления больше оптимального влечет повышение влажности, а также большее подведение теплоты, чем приращение теплоперепада, что в свою очередь вызывает уменьшение абсолютного КПД.

4. Цикл Ренкина для перегретого пара является оптимальным циклом работы ПТУ.