Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина. Давление и температура пара на входе в турбину p1 и t1. Давление в конденсаторе p2 = 4 кПа. Внутренние относительные КПД турбины и насоса соответственно равны и .
Определить параметры пара на выходе из турбины, термический и внутренний абсолютный КПД цикла. Сравнить термический КПД данного цикла Ренкина с термическим КПД цикла Карно в том же интервале температур.
Найти необходимый расход пара, если мощность на валу турбины N, МВт, а механический КПД турбины ηм = 0,98.
Задачу решить с применением h,s – диаграммы водяного пара. Численные значения p1, t1, N принять по табл. 8.
Таблица 8
Последняя цифра шифра t1,°С p1, МПа Предпоследняя цифра шифра N, МВт
8 540 13 8 140
Решение
По заданным параметрам свежего пара p1, t1 и давлению в конденсаторе p2 на h,s – диаграмме строят график процесса расширения пара в турбине – линии 1-2 и 1-2д (рис.1).
Рис.1. Цикл Ренкина: 1-2 – изоэнтропное (теоретическое) расширение пара в турбине; 1-2д – действительное расширение пара в турбине; 2-3 – изобарно-изотермический процесс в конденсаторе; 3-4 – изоэнтропный (теоретический) процесс в насосе; 3-4д – действительный процесс в насосе; 4-1 – изобарный процесс в котле.
Изоэнтропный (теоретический) процесс изображается вертикальной прямой 1-2, точка 2 лежит на заданной изобаре p2
. Располагаемый теплоперепад турбины Ho, кДж/кг, равен разности энтальпий пара в точках 1 и 2 цикла:
h1=3450 (кДж/кг)
s1=6,6(кДж/кг*К)
h2=2610 (кДж/кг)
s2=6,6(кДж/кг*К)
Определяют параметры пара в точке 2: температуру t2, степень сухости x2, удельный объем v2 удельную энтропию s2.
р2 = 0,04 МПа, h2 = 2610кДж/кг, v2 = 0,06 м3/кг, s2=6,6 кДж/кг∙К;t2= 76оС. Пар влажный.
Точка 3. Конденсат водяного пара, р3= р2 = 0,04 МПа, s3=1,028 кДж/кг∙К,
h3 = 318,2 кДж/кг, v2 = 0,001 м3/кг, t3= t2=76оС, x2=0,94
h'3≈ h3= 318,2 кДж/кг.
Точка 4. Кипящая жидкость:Р4=Р1=13 МПа,
Энтальпия питательной воды h4 в теоретическом цикле превышает энтальпию конденсата на величину удельной работы насоса при изоэнтропном повышении давления.
,
где vв – удельный объем воды, можно принять vв=0,001 м3/кг; p4, p3 – давления воды в точках 4 и 3 цикла, кПа.
h4= 318,2+0,001*(13-0,04) =318,21( кДж/кг.)
Работу насоса , кДж/кг, определяют с учетом внутреннего относительного КПД насоса :
lн=(318,21-318,2 )/0,85=0,0118(кДж/кг)
Энтальпия питательной воды в действительном цикле, кДж/кг:
.
h4Д= 318,2+0,011 =318,211( кДж/кг.)
Подведенная теплота:
q1= h1- h3
q1=3450-318,2 = 3131,8 (кДж/кг.)
Отведенная теплота:
q2= h2- h3
q2=2610-318,2 = 2291,8 (кДж/кг.)
Работа цикла:
l=(q1- q2)/ηТ0і=(3131,8-2291,8)/0,87 =965,52 (кДж/кг.)
Необходимый расход пара, если мощность на валу турбины N, МВт, а механический КПД турбины ηм = 0,98.
m=140*103*0,98/965,52=142,1(кг/сек)
Термический КПД цикла Ренкина:
ητ =(3450-2610-318,21+318,21)/(3450-318,2)=0,268
Термический КПД цикла Карно:
где Т1 =813 К и Т2 =359 К– максимальная и минимальная абсолютные температуры рассматриваемого цикла, К.
ητКарно =(813-359)/813=0,56
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
