Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких параметров на примере паротурбинной установки, работающей по циклу Ренкина, определив для двух значений начального давления Р1 и начальной температуры t1 (при одинаковом конечном давлении Р2=4 кПа), термический КПД цикла и теоретический удельный расход пара. Схему решения представить в hS-диаграмме. Изобразите схему ПТУ, дайте ее краткое описание. Для второго варианта определить также внутреннюю энергию пара перед конденсатором.
Значения параметров принять:
1 вариант: Р1=2,0 МПа; t1=250 ˚C;
2 вариант: Р1=9,0 МПа; t1=520 ˚C
На основе расчета проанализировать характер зависимости термического КПД паротурбинной установки от изменения начальных параметров пара.
Объяснить, чем ограничены выбор параметров перегретого пара и давления в конденсаторе. Задачу решить с помощью hS-диаграммы.
Решение
Термический КПД цикла Ренкина выражается формулой:
ηt=i1-i2i1-i2'
где i1 - энтальпия перегретого пара, кДжкг; i2 - энтальпия пара в конце расширения, кДжкг; i2' - энтальпия конденсата кДжкг, определяется выражением:
i2'=cp×t2
где cp=4,19кДжкг×К - теплоемкость конденсата; t2 - температура конденсата при давлении Р2.
Величину i1-i2 называют располагаемым теплоперепадом, за счет которого производится полезная работа в цикле Ренкина. Величина i1-i2' отражает количество теплоты, затраченной в цикле.
Для определения значения энтальпии i1, находим на диаграмме i-s водяного пара изобару Р1=2,0 МПа (Р1=9,0 МПа) и изотерму t1=250 ˚C (t1=520 ˚C). Пересечение этих линий образует точку 1, которая соответствует состоянию перегретого пара. По этой точке на оси ординат определяем величину i1=2903,3кДжкг (i1=3437,65кДжкг).
Так как в цикле Ренкина процесс расширения пара осуществляется по адиабате (изоэнтропийно), то на диаграмме i-s он изображается вертикальной линией 1-2. В свою очередь, при пересечении адиабаты расширения, проведенной из точки 1, с изобарой Р2=4 кПа получаем точку 2, соответствующую состоянию пара в конце расширения
. По этой точке на оси ординат определяем величину энтальпии i2=1972,1кДжкг (i2=2025,5кДжкг).
I вариант II вариант
i1=2903,3кДжкг
i1=3437,65кДжкг
i2=1972,1кДжкг
i2=2025,5кДжкг
t2=29 ˚C
t2=29 ˚C
i1-i2=2903,3-1972,1=931,2кДжкг
i1-i2=3437,65-2025,5=1412,15кДжкг
i1-i2'=2903,3-4,19×29=2781,8кДжкг
i1-i2'=3437,65-4,19×29=3316,14кДжкг
ηt=931,22791,8=0,333
ηt=1412,153316,14=0,426
d=3600i1-i2=3600931,2=3,867кгВт×ч
d=3600i1-i2=36001412,15=2,55кгВт×ч
Для случая II изменение внутренней энергии равно: s1×t1-t2=6,53×520-29=3206,23кДжкг
Характер зависимости термического КПД паротурбинной установки от изменения начальных параметров пара: растет с увеличением начального давления и температуры.
Чем ограничены выбор параметров перегретого пара и давления в конденсаторе: ограничивается постоянством температуры в конденсаторе.
Схема графического решения задачи по диаграмме водяного пара.
Схема простейшей паросиловой установки.
Краткое описание паросиловой установки:
В паровом котле паросиловой установки 1 за счет подвода теплоты Q1, получаемой за счет сгорания топлива в топке, образуется пар при постоянном давлении P1
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
