Конденсационная паровая турбина служит для привода генератора мощностью Nэл. Параметры пара на входе в турбину Р1, t1; давление в конденсаторе Р2; внутренний КПД турбины η, механический ηмех.
Определить секундный и удельный (на один кВт.ч) расходы пара на турбину и термический КПД цикла Ренкина. Найти, как изменится мощность турбины и термический КПД цикла при дроссельном регулировании, если начальное давление пара уменьшится на 40% при постоянном массовом расходе пара. Изобразить примерный вид процессов в Ts- и hs - диаграммах состояния.
Исходные данные (5 вар.)
Nэл=4500 кВт;
Внутренний КПД турбины η=0,72;
Начальные параметры пара:
Давление P1=9 МПа;
Температура t1=5100C;
Давление в конденсаторе p2=0,0055 МПа;
ηмех=0,9.
Решение
Найдем параметры рабочего тела цикла в характерных точках по h,s – диаграмме.
Точка 1 получается пересечением линии P1=9 МПа и линии t1=5100C. Точка характеризует состояние пара после пароперегревателя перед расширением в паровой турбине. Определим параметры перегретого пара в этой точке по h,s – диаграмме:
Энтальпия h1=3412,5 кДж/кг;
Энтропия s1=6,69 кДж/(кг·К);
Определим параметры пароводяной смеси на входе в конденсатор после адиабатного теоретического расширения пара в паровой турбине (точка 2). Из точки 1 по линии s=const опускаемся вниз до пересечения с линией p2=0,0055 МПа:
Энтальпия h2=2050,7 кДж/кг;
Энтропия s2=6,69 кДж/кг;
Температура t2=34,580С;
Определим параметры конденсата в состоянии насыщения после конденсации пара в конденсаторе паровой турбины (точка 3) по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара при давлении P=0,0055 Мпа [3]:
Энтальпия h3=144,9 кДж/кг;
Энтропия s3=0,5 кДж/(кг·К);
Определим параметры воды в точке 4 после нагрева воды до состояния насыщения, определяется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения при P1=9 МПа [3]
Энтальпия h4=1363,7 кДж/кг;
Энтропия s4=3,29 кДж/(кг·К);
Температура t4=303,30C;
Определим располагаемый теплоперепад в турбине:
H0=h1-h2;кДж/кг
H0=3412,5-2050,7=1361,8 кДж/кг
Определим расход пара через турбину по формуле:
D=NэлH0·η·ηм;кг/с
D=45001361,8·0,72·0,9=5,1 кг/с
Переведем значение расхода пара через турбину из кг/с в кг/ч по формуле:
D=5,1·3600=18360 кг/ч
Определим удельный расход пара по формуле:
dэ=DNэ;кг/(кВт·ч)
dэ=183604500=4,08 кг/(кВт·ч)
Определим термический КПД цикла Ренкина по формуле без учета изменения энтальпии воды после питательного насоса:
ηt=H0h1-h3
ηt=1361,83412,5-144,9=0,42
Определим, как изменится мощность турбины и термический КПД цикла при дроссельном регулировании, если начальное давление пара уменьшится на 40% при постоянном массовом расходе пара.
Определим давление пара после дросселирования:
P1д=P1-P1·0,4=9-9·0,4=5,4 МПа
Процесс дросселирования протекает при постоянной энтальпии, поэтому параметры пара перед турбиной (точка 1д) определим с помощью h,s – диаграммы пересечением линии P1д=5,4 МПа и линии h1=3412,5 кДж/кг
Температура t1д=492,6 0С;
Энтропия s1д=6,92 кДж/(кг·К);
Определим параметры точки 2д после адиабатного расширения пара в турбине при дроссельном регулируовании, получаем пересечением линии s1д=6,92 кДж/(кг·К) и изобары P2=0,0055 МПа:
Энтальпия h2д=2119,2 кДж/кг;
Температура t2=34,58
Точки 3д после конденсации пара в конденсаторе и 4д после подогрева воды до состояния кипения (при дроссельном регулировании) совпадают с точками 3 и 4 (без дроссельного регулирования).
Определим располагаемый теплоперепад в турбине при дроссельном регулировании:
H0=h1д-h2д;кДж/кг
H0=3412,5-2119,2=1293,3 кДж/кг
Определим мощность турбины при дроссельном регулировании:
Nэл=D·H0·η·ηм;кВт
Nэл=5,1·1293,3·0,72·0,9=4274,1 кВт
Определим термический КПД цикла Ренкина при дроссельном регулировании по формуле без учета изменения энтальпии воды после питательного насоса:
ηt=H0h1-h3
ηt=1293,33412,5-144,9=0,4
Построим процесс в T,s и h,s – диаграммах:
Рис 5
Рис 6
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
