Курсовая работа : Расчёт цикла паротурбинной установки (работа 2) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Курсовая работа >> Промышленность, производство


Расчёт цикла паротурбинной установки (работа 2)




ФГОУ ВПО

Костромская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Кафедра: "Безопасность жизнедеятельности и теплоэнергетики"

Расчетно-графическая работа

"Расчёт цикла паротурбинной установки"

Выполнил: студент 2 курса 5

группы факультета электрификации и

автоматизации сельского хозяйства

Принял: Шабалина Л. Н.

Кострома 2004

Введение

В современной теплоэнергетике широко используются паросиловые установки. Наибольшее распространение получили стационарные паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электрических станций (ТЭС), на долю которых приходится более 80% вырабатываемой в стране электроэнергии.

Эти установки работают по циклу, предложенному шотландским инженером и физиком Ренкиным. В качестве рабочего тела в цикле используют водяной пар, который в различных элементах схемы ПТУ изменяет своё состояние вплоть до полной конденсации. В области близкой к сжижению свойства паров сильно отличаются от идеального газа, что исключает возможность применения уравнений и законов идеальных газов для паров. В этом случае процессы и циклы рассчитывают при помощи таблиц и диаграмм водяного пара.

Целью данной работы является более глубокое самостоятельное изучение студентами раздела "Цикла паровых установок".

Студенты должны овладеть навыком работы с hs – диаграммой и таблицей свойств водяного пара, научится определять по ним параметры пара различного состояния, уметь исследовать и анализировать циклы с помощью диаграмм.

Задание

Для паротурбинной установки (ПТУ), работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчетом определить:

- параметры воды и пара в характерных точках цикла,

- количества тепла, подведенного в цикле,

- количество отведенного тепла в цикле

- работу, произведенную паром в турбине

- работу, затраченную на привод питательного насоса,

- работу, совершенную в цикле

- термический КПД цикла,

- теоретические удельные расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.

Расчет выполнить при заданных параметрах острого пара в перед турбиной и одинаковом значении давления пара в конденсаторе Р2 для четырех случаев:

1) ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давление Р1;

2) ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами Р1, t1

3) ПТУ работает на перегретом паре начальным давлением Р1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Рn.

4) ПТУ работает на перегретом паре с давлением P1 и t1, но при этом используется регенерация с одним отбором пара при давлении отбора Pотб.

Таблица 1 Исходные данные

Начальные параметры

пара

Параметры пара после

вторичного перегрева

Давление отбора

Pотб, МПа

Конечное давление пара

Р2, кПа

Давление

Р1, МПа

Температура

t1, ºC

Давление

Pn, МПа

Температура

tn, ºC

13

490

3.3

510

0.38

4.5

I. ПТУ работает на сухом насыщенном паре

Структурная схема ПТУ:

где

ПГ - парогенераторПТ - паровая турбинаЭГ - электрогенераторК - конденсаторПН - питательный насос

Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

а) в Pv-диаграмме, б) в Ts-диаграмме, в) в hs-диаграмме;

1-2 — адиабатное расширение пара в турбине;

2-3 — изобарно-изотермическая конденсация влажного пара в конденсаторе (Р2 - const, t2 = const);

3 – 3’— адиабатное сжатие воды в насосе, т.к. вода практически не сжимается, этот процесс можно считать и изохорным (данный процесс показан только на Pv - диаграмме);

3(3’) -4 — изобарный процесс подогрева воды в экономайзере парогенератора (P1 = const);

4-1 — изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе (P1= const, t1 = const).

Таблица 2 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на сухом насыщенном паре

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

S,

кДж/кг*К

Х

1

13

330.86

2662

0.012

5.39

1

2

0.0045

31

1645.7

19.43

5.39

0.624

3

0.0045

31

130

0.001

0.45

0

4

13

330.86

1532

0.0015

3.56

0

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:

кДж/кг

Удельный отвод теплоты в конденсаторе:

кДж/кг

Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения определяется величиной располагаемого теплового перепада Hp:

кДж/кг

Если пренебречь работой, затраченной на сжатие в насосе, будем считать, что полученная в цикле работа равна работе, совершаемой паром в турбине:

кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина :

Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:

кг/( кВт*ч)

Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:

кДж/( кВт*ч)

II. ПТУ работает на перегретом паре

Структурная схема ПТУ

Где

ПГ - парогенератор

ПП - пароперегреватель

ПТ - паровая турбина

ЭГ - электрогенератор

К - конденсатор

ПН - питательный насос

Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре

Таблица 3

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

S,

кДж/кг*К

Х

1

13

490

3309

0.024

6.4

1

2

0.0045

31

1940.8

23.2

6.4

0.746

3

0.0045

31

130

0.001

0.45

0

4

13

330.86

1532

0.0015

3.56

0

5

13

330.86

2662

0.012

5.39

1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:

кДж/кг

Удельный отвод теплоты в конденсаторе:

кДж/кг

Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:

кДж/кг

Работf, совершаемая паром в турбине:

кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина:

Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:

кг/( кВт*ч)

Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:

кДж/( кВт*ч)

III. ПТУ работает на перегретом паре с вторичным перегревом

В этом цикле используется многоступенчатую турбину, состоящую из цилиндра высокого давления и нескольких низкого давления. Пар из парового котла направляется сначала в цилиндр высокого давления, где расширяясь, совершает работу. После этого пар возвращается в паровой котел (промежуточный пароперегреватель), где осушается и нагревается до более высокой температуры (но уже при более низком и постоянном далении) и поступает в цилиндр низкого давления, где, продолжая расширяться, снова совершает работу.

Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Таблица 4 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре насыщенном паре с вторичным перегревом

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

S,

кДж/кг*К

Х

1

13

490

3309

0.024

6.4

1

а

3.3

283.14

2939.6

0.07

6.4

1

b

3.3

510

3476.3

0.0107

7.2

1

2

0.0045

31

2188.1

26.4

7.2

0.85

3

0.0045

31

130

0.001

0.45

0

4

13

330.86

1532

0.0015

3.56

0

5

13

330.86

2662

0.012

5.39

1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:

кДж/кг

Удельный отвод теплоты в конденсаторе:

кДж/кг

Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:

кДж/кг

Работа, совершаемая паром в турбине:

кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина :

Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:

кг/( кВт*ч)

Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:

кДж/( кВт*ч)

IV. ПТУ работает на перегретом паре, при этом используется регенерация с одним отбором пара

В данном цикле используется отработавший пар для подогрева воды, полученной после конденсации основного парового потока. При этом конденсат греющего пара смешивается с основным потоком питательной воды

Процесс парообразование в PV, hS и TS диаграммах, выглядит следующим образом:

Таблица 4 Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре насыщенном паре с вторичным перегревом

Точки цикла

Р,

МПа

t,

° C

h,

кДж/кг

ν,

S,

кДж/кг*К

Х

1

13

490

3309

0.024

6.4

1

а

0.38

141.77

2525

0.437

6.4

0.9

b

0.38

141.77

596.8

0.0011

1.76

0

2

0.0045

31

1940.8

23.2

6.4

0.746

3

0.0045

31

130

0.001

0.45

0

4

13

330.86

1532

0.0015

3.56

0

5

13

330.86

2662

0.012

5.39

1

Параметры определяются по hs – диаграммам и таблицам свойств водяного пара

Доля отобранного пара:

кг/кг

где ha – энтальпия пара, отбираемого из турбины;

hb – энтальпия конденсата при давлении отбора.

Полезная работа в регенеративном цикле:

кДж/кг

Количество подведенной теплоты в данном цикле:

кДж/кг

Удельный отвод теплоты в конденсаторе:

кДж/кг

Работе, совершаемая паром в турбине:

кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина :

Теоретический удельный расход пара d0 необходимый для выработки одного кВт*ч электроэнергии:

кг/( кВт*ч)

Теоретический удельный расход тепла q0, необходимый для выработки одного кВт*ч:

кДж/( кВт*ч)

Таблица 5 Результаты расчетов

Параметры цикла

Цикл паротурбинной установки

на сухом насыщенном паре

На перегретом

паре

с вторичным

перегревом пара

с регенеративным отбором

Количество подведенной теплоты q1, кДж/кг

2532

3179

3715.7

2712.2

Количество отведенной теплоты q2, кДж/кг

1515.7

1810.8

2058.8

1810.8

Полученная работа в цикле lц , кДж/кг

1016.3

1368.2

1368.8

1257.2

Теоретический удельный расход пара d0, кг/кВт*ч

3.54

2.63

2.17

2.86

Теоретический удельный расход тепла q0, кДж/ кВт*ч

8969

8361

8063.1

7757

Термический КПД цикла, ηT

0.4

0.43

0.45

0.46

Вывод

Рассчитав паротурбинную установку, работающую по циклу Ренкина, видно, что термический кпд таких установок очень низок (около 40%). Но так как термический вид энергии очень распространен, необходимо искать методы повышения кпд ПТУ. В данной работе мы увидели три способа повышения термического кпд. Комбинируя эти методы можно повысить кпд на 10-20%, что делает данный способ получения энергии более перспективным.

Похожие работы:

  • Установка ПГУ-325

    Дипломная работа >> Промышленность, производство
    ... совершенствование её паросилового цикла. Простейшая паросиловая установка, состоящая из ... конденсатора Основным назначением конденсационной установки паротурбинного агрегата является конденсация ... 'год (18) 10 Расчёт срока чистки кондесатора турбины ...
  • Системная Энергетика

    Реферат >> Остальные работы
    ... него КАУ 1,1 1,3 3,6 - 1,3 3,9 - Анализ результатов проведённых расчётов показывает, что обе АЭС (Дальневосточная ... чисто паротурбинные установки, не смотря на достижение самых низких температур отвода теплоты в цикле ...
  • Автоматизированные теплофикационные системы управления турбины с отопительными отборами

    Курсовая работа >> Промышленность, производство
    ... заметного снижения тепловой экономичности установки. В современных теплофикационных паротурбинных установках приблизительно 15% электрической ... вычисления сглаженного значения в очередном i-том цикле расчёта: (18) К достоинствам алгоритма экспоненциальной ...
  • Влияние схем включения подогревателей энергоблока на тепловую эффективность подогрева

    Курсовая работа >> Физика
    ... . СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 Глава 1. Расчёт принципиальной схемы ТЭС. 7 1.1. ... формируются парогазовые установки (ПГУ). Представляющие собой надстройку паротурбинного цикла, где в ... энергоблока электростанции. Глава 1. Расчёт принципиальной схемы ТЭС. 1.1. ...
  • Проектирование электрической части ТЭЦ 180 МВт

    Реферат >> Технология
    ... Применение современного оборудования паротурбинных энергоблоков при сжигании ... Конструкция турбины 2.4. Тепловой цикл турбинной установки 3. Электрическая часть 3.1. ... 3.1.3.1. Расчёт капиталовложений 3.1.3.2. Расчёт ежегодных расходов 3.1.3.3. Расчёт из- ...
  • Получение и использование электрической энергии

    Реферат >> Физика
    ... на основании технико-экономического расчёта. Протяжённость современных деривационных ... бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать ... этом если в наземной паротурбинной установке теплота конденсации отводится циркулирующей водой ...
  • Diplom po TEC

    Реферат >> Технология
    ... указывается в перечне теплообменного оборудования паротурбинной установки, поставляемого в комплекте с ... обеспечивать нормальную одновременную подпитку цикла и 30 % расхода ... реконструкции: = 460 12.5.1 Расчёт абсолютных и удельных вложений капитала ...
  • Реконструкция котла - утилизатора КСТ-80

    Дипломная работа >> Промышленность, производство
    ... сжигания в турбине, в цикле УСТК может нагреваться воздух и ... . Для выполнения гидравлических расчётов трубопроводов необходимо располагать параметрами ... П.Н. Шляхин, М.А. Бершадский. Краткий справочник по паротурбинным установкам.- М.: Энергия, 2003.- 216 с. - ...
  • География морского транспорта России

    Реферат >> Экономическая география
    ... не может самостоятельно обеспечить полный цикл перемещения по схеме «от ... судна. Используется как показатель для расчёта сборов и пошлин в морских портах. ... 340 м, ширина – 55 м, осадка – 21,4 м, паротурбинная установка – 34 тыс. л.с., скорость – 15,5 узла ...
  • Система автоматизации на котлоагрегатах

    Реферат >> Остальные работы
    ... помещении, образуют котельную установку. Котельная установка может состоять и ... тепловой энергии. Паротурбинные электростанции выгодно отличаются ... со стороны комплекса. Цикл работы контуров регулирования ... Ниже приведён пошаговый расчёт значений разгонной ...