Расчет цикла паротурбинной установки

                          Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное агентство по сельскому хозяйству

ФГОУ  ВПО Костромская  ГСХА 

Кафедра «Безопасность  жизнедеятельности

 и теплоэнергетики» 
 

 Расчет  цикла паротурбинной установки 

Вариант №85 
 
 

                  Выполнил:

                  студент 721 гр. факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства

                  Козлов Павел Анатольевич

                  Принял:

                  Трофимов Михаил Александрович 
                   

                Кострома 2010 

ЗАДАНИЕ К РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ  РАБОТЕ

    Для паротурбинной установки, работающей по обратимому (теоретическому) циклу  Ренкина, расчетом определить:

  • параметры воды и пара в характерных точках цикла;
  • количество тепла, подведенного в цикле;
  • количество отведенного тепла в цикле;
  • работу, произведенную паром в цикле;
  • термический КПД цикла;
  • теоретические удельные расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.

    Расчет  выполнить при заданных параметрах острого пара перед турбиной и  одинаковом значении давления пара в  конденсаторе P2 для четырех случаев:

  1. ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1;
  2. ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1;
  3. ПТУ работает на перегретом паре с параметрами P1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Pn;
  4. ПТУ работает на перегретом паре с параметрами P1 и t1, но при этом используется регенерация с одним отбором пара при давлении отбора Pотб.
 

Исходные  данные

Номер варианта Начальные параметры пара Параметры пара после вторичного перегрева Давление  отбора

Pотб, МПа

 Конечное  давление пара

P2, кПа

Давление

P1, МПа

 Температура

t1, °C

 Давление

Pn, МПа

 Температура

tn, °C

85 9,2 510 2,3 530 0,09 3,5
 
 
 
 

1)ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1

Принципиальная  схема ПТУ:                   Схема паровой установки:

    ПГ –  парогенератор;

                                                                      ПТ – паровая турбина;

                                                                     ЭГ – электрогенератор;

                                                                    К – конденсатор;

                                                                      ПН – питательный насос.

                                                                 

                                                               

    Фазовые Pv-, Ts-, hs-диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (H2O) и его параметры в цикле Ренкина.

1) Параметры воды и пара в характерных точках цикла:

№ Р, МПа t ,
h, кДж/кг V S, кДж/кг X
1 9,2 304,93 2739,5 0,019961 5,6662 1
2 0,0035 26,67     5,6662  
3 0,0035 26,67 111,8 0,0010034 0,3907 0
4 9,2 304,93 1372,7 0,0014249 3,3017 0
3`          9,2         26,67 111,8 0,0010034 0,3907 -
 
 
 
 

2) Количество тепла, подведенного в цикле (процесс 3-4-1):

кДж/кг

- энтальпия острого пара перед  турбиной, кДж/кг,

- энтальпия воды, поступающей  в парогенератор, кДж/кг.

  1. Количество тепла, отведенного в цикле (процесс 2-3):
 

- энтальпия отработавшего пара, кДж/кг,

- энтальпия воды на выходе  из конденсатора, кДж/кг.

4) Работа, совершенная паром в турбине, в адиабатном процессе расширения определяется величиной располагаемого теплового перепада: 

Можно считать, что полученная в цикле  работа равна работе, совершенной  паром в турбине:

              

5) Термический КПД цикла Ренкина: 

6) Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:

  • Теоретический удельный расход пара:
 
  • Теоретический удельный расход тепла:
 
 
 
 
 
 

2)ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1

Принципиальная  схема ПТУ:                   Схема паровой установки:

              ПГ – парогенератор;

                                                                      ПТ – паровая турбина;

                                                                     ЭГ – электрогенератор;

                                                                    К – конденсатор;

                                                                      ПН – питательный насос;

                                                                      ПП – пароперегреватель.

                                                               

    Фазовые Pv-, Ts-, hs-диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (H2O) и его параметры в цикле Ренкина.

  1.  Параметры  воды и пара в характерных  точках цикла:
№ Р, МПа t ,
h, кДж/кг V S, кДж/кг X
1 9,2 510 3410,2 0,0365491 6,6801 -
2 0,0035 26,67     6,6801 0,774
3 0,0035 26,67 111,8 0,0010034 0,3907 0
3`          9,2         26,67 111,8 0,0010034 0,3907 -
5 9,2 304,93 1372,7 0,0014249 3,3017 0
6 9,2 304,93 2739,5 0,019961 5,6662 1
 
 
 
 

2) Количество тепла, подведенного в цикле (процесс 3-4-1):

  кДж/кг

- энтальпия острого пара перед  турбиной, кДж/кг,

- энтальпия воды, поступающей  в парогенератор, кДж/кг.

3) Количество тепла, отведенного в цикле (процесс 2-3): 

- энтальпия отработавшего пара, кДж/кг,

- энтальпия воды на выходе  из конденсатора, кДж/кг.

4) Работа, совершенная паром в турбине, в адиабатном процессе расширения определяется величиной располагаемого теплового перепада: 

Можно считать, что полученная в цикле  работа равна работе, совершенной  паром в турбине:

              

5) Термический КПД цикла Ренкина: 

6) Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:

  • Теоретический удельный расход пара:
 
  • Теоретический удельный расход тепла:
 
 
 

3)ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Pn 

Принципиальная схема ПТУ:                   Схема паровой установки:

                   ПГ – парогенератор;

                                                                      ПТ – паровая турбина;

                                                                     ЭГ – электрогенератор;

                                                                    К – конденсатор;

                                                                      ПН – питательный насос;

                                                                      ВПП – вторичный перегрев пара.

>                                                               

    Фазовые Pv-, Ts-, hs-диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (H2O) и его параметры в цикле Ренкина.

    

1) Параметры воды и пара в характерных точках цикла:

№ Р, МПа t ,
h, кДж/кг S, кДж/кг X
1    9,2 510 3410,2 0,0365491 6,6801 -
А 2,3 219,56 2800,9 0,0868125 6,6801 -
B 2,3 530 3531,5 0,1587238 7,4504 -
2 0,0035 26,67     7,4504  
3 0,0035 26,67 111,8 0,0010034 0,3907 0
3`          9,2         26,67 111,8 0,0010034 0,3907 -
5 9,2 304,93 1372,7 0,0014249 3,3017 0
6 9,2 304,93 2739,5 0,019961 5,6662 1
 
 
 
 
 
  1. Количество  тепла, подведенного в цикле (процесс 3-4-1):

  кДж/кг

- энтальпия пара, после вторичного  перегрева, кДж/кг,

- энтальпия пара на выходе  из части высокого давления  турбины (до вторичного перегрева), кДж/кг.

  1. Количество тепла, отведенного в цикле (процесс 2-3):
 
  1. Работа, производимая паром в турбине:
 
 
 
  1. Термический КПД цикла Ренкина:
 
  1. Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:
  • Теоретический удельный расход пара:
 
  • Теоретический удельный расход тепла:
 
 
 
 
 

4)ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1, но при этом используется регенерация пара с одним отбором при давлении отбора Pn 

Принципиальная схема ПТУ:                   Схема паровой установки:

              ПГ – парогенератор;

                                                                      ПТ – паровая турбина;

                                                                     ЭГ – электрогенератор;

                                                                    К – конденсатор;

                                                                      ПН – питательный насос;

                                                                      ТР – теплообменник регенеративный.                                                               

    Фазовые Pv-, Ts-, hs-диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (H2O) и его параметры в цикле Ренкина.

  1. Параметры воды и пара в характерных точках цикла:
Точки цикла P,МПа t, °C h, кДж/кг V, м3/кг S, кДж/кг·K X
1 9,2 510 3410,2 0,0365491 6,6801 -
2 0,0035 26,67     6,6801 0,774
3 0,0035 26,67 111,8 0,0010034 0,3907 0
3’          9,2         26,67 111,8 0,0010034 0,3907 -
4 9,2 304,93 1372,7 0,0014249 3,3017 0
5 9,2 304,93 2739,5 0,019961 5,6662 1
c 0,09 96,69     6,6801  
d 0,09 96,69 405,1 0,0010409 1,2694 0
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. Количество  тепла, подведенного в цикле:

кДж/кг

  1. Количество тепла, отведенного в цикле:
 
  1. Работа, произведенная  паром в цикле:
  • Работа, производимая паром в турбине:
 
  •  Работа, совершенная в цикле:
 
 
 
  1. Термический КПД цикла Ренкина:
 
  1. Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:
  • Теоретический удельный расход пара:
 
  • Теоретический удельный расход тепла:
 
 
 
 

Результаты  расчетов

Параметры цикла Цикл  ПТУ
На  сухом насыщенном паре На перегретом паре Со вторичным  перегревом пара С регенеративным отбором пара
Количество  тепла, подведенного в цикле

q1 , кДж/кг

       
Количество  тепла, отведенного в цикле

q2 , кДж/кг

        
Работа, совершенная в цикле

Lц , кДж/кг

        
Теоретический удельный расход пара

d0 , кДж/Вт

ч

        
Теоретический удельный расход тепла

q0 , кДж/Вт

ч

        
Термический кпд цикл

η , %

        
 
 
 
 
 

Вывод: В результате расчётов мы получили, что наименьшее КПД в цикле сухого насыщенного пара 39,79 %,затем в цикле с перегретым паром 42,810%,потом в цикле с регенеративным отбором пара 45,25% и наибольшее в цикле со вторичным перегревом пара 47,48%.Наибольшая работа получилась в цикле со вторичным перегревом пара, наименьшая в цикле на сухом насыщенном паре. 
 
 

Список  литературы:

  1. Теплотехника. Расчет цикла паротурбинной установки. Методические указания к расчетно- графической работе для студентов специальности 110302 «Электрификация и автоматизация с/х» очной формы обучения / сост. Л. Н. Шабалина, М. А. Трофимов. – Кострома: КГСХА, 2007. – 18 с.
  2. H- S диаграмма
  3. Александров А.А, Григорьев В.А.- Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.