Определить термический КПД регенеративного цикла с одной ступенью регенерации теплоты. Параметры газа перед турбиной: давление Р1, температура t1; давление в конденсаторе Р2 = 0,04 бар; давление отбора пара на регенерацию Ррег; расход пара через турбину Gт, расход пара на регенерацию Gрег =0,1 Gт . Найти параметры состояния – температуры, энтальпии, энтропии – в характерных точках цикла. Рассчитать значения подведенной, отведенной теплоты и работы цикла. Значения исходных данных приведены в таблице 5.
При решении задач использовать I – s диаграмму водяного пара и термодинамические таблицы «Насыщенный пар и вода на линии насыщения». Значения параметров состояния для характерных точек цикла необходимо свести в таблицу.
Сравнить циклы по эффективности.
Таблица 3.1
Последняяцифра шифра P1 , бар t1 , °С Предпоследняяцифра шифра Ррег , бар Gт, кг/с
2 60 500 0 4 10
Решение
Параметры воды и водяного пара, представленные в таблице 3.2, были вычислены с помощью программы REFPROP, жирным шрифтом отмечены те известные параметры, по которым были вычислены все остальные.
Таблица 3.2
Термодинамические параметры воды в характерных точках цикла Ренкина
t, ℃
p, бар
h, кДж/кг
s, кДж/кг∙К
х *
1 500 60 3423,1 6,8826 —
2''
28,96 0,04 2553,7 8,4734 1
2s
28,96 0,04 2073,1 6,8826 0,8024
3=2'
28,96 0,04 121,39 0,42239 0
4s
29,09 60 127,40 0,42239 —
5=1''
275,58 60 1213,9 3,0278 0
6=1'
275,58 60 2784,6 5,8901 1
* х — степень сухости влажного насыщенного пара.
ИНДЕКСЫ:
'- насыщенная жидкость; ''- сухой насыщенный пар;
s- изоэнтропный процесс.
Синим цветом показана вспомогательная точка (2'') на линии сухого насыщенного пара.
Степень сухости влажного пара на выходе из турбины при изоэнтропном расширении (в точке 2s) была найдена по формуле:
х2=h2s-h2'h2''-h2'=2073,1-121,3912553,7-121,39=0,8024 .
Работа, теплоты и КПД цикла Ренкина при изоэнтропном расширении:
Работа пара на турбине
lтs = h1-h2s=3423,1-2073,1=1350,0 кДж/кг .
Теплота, подведенная в котлоагрегате
q1=h1-h4s=3423,1-127,40=3295,7 кДж/кг
.
Теплота, отведенная в конденсаторе
q2=h2s-h2'=2073,1-121,39=1951,71 кДж/кг .
Работа насоса
lнs = h4s-h2'=127,40-121,39=6,01 кДж/кг .
КПД идеального цикла Ренкина
ηts=h1-h2h1-h3=h1-h2sh1-h2'=3423,1-2073,13423,1-121,39=0,4089 .
Проверка энергобаланса:
lтs-lнs=q1-q2 ;
1350,0-6,01=3295,7-1951,71 ;
1350,0-6,01=3295,7-1951,71 ;
1343,99 кДжкг=1343,99 кДж/кг ,
баланс выполняется.
При расчете регенеративного цикла Ренкина необходимы величины параметров насыщенной воды, сухого насыщенного пара и перегретого пара при давлении pрег=4 бар.
Таблица 4.1
Термодинамические параметры воды и водяного пара при давлении регенерации pрег=4 бар
t, ℃
p, бар
h, кДж/кг
s, кДж/кг∙К
х *
1 500 60 3423,1 6,8826 —
2р''
143,61 4 2738,1 6,8955 1
2рs
143,61 4 2732,7 6,8826 0,9975
2р'
143,61 4 604,65 1,7765 0
Обозначим отношение расхода пара на регенерацию Gрег к расходу пара на входе в турбину Gт
γ=GрегGт,
(по условию γ=0,1).
В этом случае удельная изоэнтропная работа пара на турбине несколько уменьшается
lрегтs =1-γ∙h1-h2s + γ∙h1-h2рs=1-γ∙lтs + γ∙h1-h2рs;
lрег_тs=0,9∙1350,0+0,1∙3423,1-2732,7=0,9∙1350,0+0,1∙690,4==1284,04 кДж/кг .
Удельная энтальпия воды после насоса перед котлом составит:
hрег_4=1-γ∙h4s-γ∙h2s=0,9∙127,40+0,1∙2732,7=387,93 кДж/кг .
В случае регенерации также уменьшается удельная подведенная в котлоагрегате теплота:
qрег_1=h1-hрег_4=3423,1-387,93=3035,17 кДж/кг
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
