На солнечной электростанции башенного типа установлено n гелиостатов, каждый из которых имеет поверхность Fгм2. Коэффициент отражения гелиостата Rотр. Максимальная облученность зеркала гелиостата Ег.
Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетическая освещенность Епр. Коэффициент поглощения приемника Апогл. Степень черноты приемника ɛпр.
В приемнике нагревается и испаряется рабочее тело (вода) до температуры t0. Давление рабочего тела составляет р0. Полученный перегретый пар направляется в турбину мощностью Nэ, работающую по циклу Ренкина. Давление пара за турбиной составляет рк. Относительный внутренний КПД турбины ηоi . Механический КПД ηм = 0,975. КПД электрогенератора ηэ = 0,985. Работой насоса, потерями тепла при его транспортировке, собственными нуждами – пренебречь.
Определить:
расход пара на турбину D0, кг/с;
площадь поверхности приемника Fпри тепловые потери в нем Qпот, вызванные излучением и конвекцией. Принять, что конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения;
энергию, полученную приемником от солнца через гелиостаты (кВт);
количество гелиостатов – n, шт;
как изменится мощность СЭС, если вместо паротурбинной установки применить кремниевые преобразователи с КПД ηфэ = 0,141, занимающие ту же площадь, что и зеркала гелиостатов.
Поверхность гелиостата, Fг,м2 61
Коэффициент отражения гелиостата, Rотр
0,81
Максимальная облученность зеркала гелиостата, Ег, Вт/м2
575
Максимальная энергетическая освещенность приемника, Епр, МВт/м2
2,1
Коэффициент поглощения приемника, Апогл
0,96
Степень черноты, ɛпр
0,95
Начальная температура, t0,℃
580
Начальное давление р0,МПа 11
Мощность СЭС, Nэ, МВт 3
Конечное давление пара, рк, кПа 5
Относительный внутренний КПД турбины, ηоi
0,84
Нужно полное решение этой работы?
Решение
1. Изобразим схематично солнечную электростанцию башенного типа (рис.1).
5
4
h0
p0t0
1
2
3
3
3
hк
Pк
6
h'к
7
Рис. 1. Схема солнечной электростанции башенного типа:
1 – солнечная башня; 2 – приемник; 3 – гелиостаты; 4 – паровая турбина; 5 электрогенератор; 6 – конденсатор; 7 – насос.
p0
2. Построим процесс расширения пара в турбине в h–s диаграмме (рис.2).
hkt
t
hk
kt
k
pk
s
t0
0
hk
h0
Рис. 2. Процесс расширения пара в турбине в h–sдиаграмме:
0 – kt – теоретический процесс; 0 – k – действительный процесс.
3. Теоретический (располагаемый) теплоперепад турбины:
Н0=h0-hkt=3567,5-2075=1492,5 кДж/кг,
где
h0 – энтальпия пара на входе в турбину - точка 0 (рис. 2). Определяется из таблиц свойств воды и водяного пара по p0=11 МПа и t0=580 °С.
hkt – энтальпия пара на выходе из турбины в теоретическом процессе – точка kt
. Определяется из таблиц свойств воды и водяного пара pk=5 кПа и s0=6,8 кДж/(кг∙К) (т.к. процесс 0 – kt происходит при s=const).
4. Действительный теплоперепад турбины:
Нi=H0∙ηoi=1492,5∙0,84=1253,7 кДж/кг.
где
ηoi – относительный внутренний КПД турбины, известен по заданию.
5. Энтальпия пара на выходе из турбины в действительном процессе:
hк=h0- Hi = 3567,5-1253,7=2313,8 кДж/кг.
6. По давлению pk=5 кПа из таблиц свойств воды и водяного пара находим значение энтальпии конденсата hk'=137,77 кДж/кг.
7. Расход пара на турбину определяется из основного энергетического уравнения турбины:
D0=1000∙NэHi∙ηм∙ηэ=1000∙31253,7∙0,975∙0,985=2,492 кг/с.
8
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
