Схема паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем

    «Московский государственный машиностроительный  университет»

(МАМИ)

Институт инженерной экологии и химического машиностроения

Факультет «Химико-технологического оборудования»

Кафедра: «Термодинамика, теплотехника и энергосбережение»

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

По дисциплине «Техническая термодинамика»

Студента второго курса сокращённого срока обучения

Специальности 140100.62 «Промышленная теплоэнергетика»

2013/2014 учебный год

 

 

 

 

 

Выполнил: Бугаев Р.Ю.

Учебный шифр: 112526

 

 

Проверил: Скачко И.М.

 

 

 

 

 

Москва 2014 г.

 

                                       

                                                   Содержание.

 

1	Задание	3
2	Введение	4
3	Параметры в характерных точках цикла	6
4	Термический к.п.д. цикла и сопоставление значение этого к.п.д. с его аналогом для цикла без вторичного перегрева	7
5	Термический к.п.д. цикла Карно, проведенного в том же температурном интервале, что и цикл с промежуточным интервалом	9
6	Внутренний абсолютный к.п.д. цикла	10
7	Список используемой литературы	11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    

 

 

                                                          Задание.

 

В паротурбинной установке к соплам турбины пар поступает с начальными параметрами Р1(МПа) и t1(°С).После расширения в части высокого давления (ЧВД) до Рпр (МПА) он направляется в промежуточный пароперегреватель, где его температура повышается до первоначального значения tпр= t1.Затем пар расширяется в части низкого давления (ЧНД) до давления в конденсаторе Р2=0,004 МПа. Внутренний относительный к.п.д. в обоих частях турбины одинаков: ηoiчвд= ηoiчнд=0,8.

Изобразить тепловую схему установки.

Рассчитать термодинамический цикл установки, определив:

1)параметры в характерных  точках цикла;

2)термический к.п.д. цикла  и сопоставить значение этого к.п.д. с его аналогом для цикла без вторичного перегрева;

3) термический к.п.д. цикла  Карно, проведенном в том жн  температурном интервале, что и  цикл с промежуточным перегревом;

4)внутренний абсолютный  к.п.д. цикла (потерями от необратимости  процессов в насосе пренебречь).

Изобразить цикл вместе с соответствующими линиями в масштабе в T-s- координатах        (полностью) и в h-s-координатах (частично).

 

                                                          Исходные данные.

 

Р1, МПа	16
t1, °С	530
Рпр, МПа	3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Введение.

 

       Схема паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем.

 

                 

рис. 1.1

Несмотря на то, что в настоящее время осуществляется массовое освоение высоких и сверхвысоких параметров пара (p1=23,0÷30,0 МПа; t1= 570÷600 0С), термический к. п. д. цикла Ренкина не превышает 50%. В реальных установках доля полезной использованной теплоты еще меньше из-за потерь, связанных с внутренней необратимостью процессов. В связи с этим были предложены другие способы повышения тепловой эффективности паросиловых установок.

Одним из таких способов является промежуточный перегрев пара (рис. 1.1). Здесь пар перегревается в пароперегревателе 2 парогенератора 1 и подаётся в цилиндр высокого давления 3, в котором находятся ступени турбины, рассчитанные на пар с высоким давлением. В цилиндре высокого давления пар производит механическую работу, его давление и температура снижаются. Из цилиндра высокого давления пар направляют в промежуточный пароперегреватель 4, где его температуру повышают, передавая ему некоторое количество тепла q1’. Из промежуточного пароперегревателя пар направляют в цилиндр низкого давления 5, где он производит механическую работу, снижая своё давление и температуру до давления и температуры конденсатора 7. Из конденсатора насосом 8 конденсат подаётся в парогенератор. Цилиндры низкого и высокого давления находятся на одном валу с электрогенератором 6.

 Количество тепла q2 отдаваемое  паром в конденсаторе, остаётся постоянным, а количество тепла q1, сообщаемое пару в котлоагрегате увеличивается на q1’, подводимое к пару в промежуточном пароперегревателе. Поэтому термический к. п. д. паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем выше, чем у паросиловой установки без промежуточного пароперегревателя. Увеличение термического к. п. д. в этом случае не превышает 2-3%.

 

Процессы цикла ПТУ (чертеж 1): 5-6 – повышение давления в питательном насосе; 6-7 – изобарический нагрев воды до температуры кипения в ПК; 7-8 – парообразование в котле; 8-1 – перегрев пара в пароперегревателе при p = const; 1-2 – адиабатное расширение пара в ЧВД турбины; 2-3 – вторичный перегрев пара; 3-4 – адиабатное расширение пара в ЧНД турбины; 5-4 – процесс конденсации пара в конденсаторе; точка 9 соответствует конечному состоянию пара после процесса адиабатного расширения при отсутствии вторичного перегрева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для построения цикла и пограничных кривых составим таблицу значений для заданных величин давлений.

 1. Параметры в характерных точках цикла.

Для построения T-s диаграммы составим таблицу значений, используя справочные данные (на интервале T от 300 ºС до 530 °С).

Для давления  Р = 16 МПА:

T, °С	S, кДж/кгК
300	3,223569
350	5,304461
400	5,817705
450	6,093515
500	6,304534
530	6,414625

Для давления Для давления р = 3 МПа:

T, °С	S, кДж/кгК
300	6,541211
350	6,744920
400	6,923259
450	7,085322
500	7,235592
530	7,321211

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С помощью h-s диаграммы определяем значения энтропии и энтальпии в необходимых точках циклического процесса:

S1 = 6,415кДж/кгК	h1 = 3384 кДж/кг
S8 = 5,246 кДж/кгК	h8 = 2581 кДж/кг
S2 = 6,415кДж/кгК	h2 = 2924 кДж/кг
S3 = 7,321кДж/кгК	h3 = 3525 кДж/кг
S4 = 7,321кДж/кгК	h4 = 2206 кДж/кг

 

 

2.Термический к.п.д. цикла и сопоставление значение этого к.п.д. с его аналогом для цикла без вторичного перегрева.

 

Удельная работа пара в части высокого давления турбины:

 

LЧВД = h1 – h2 = 3384 – 2924 = 460 кДж/кг

 

где h1 и h2 - энтальпия пара соответственно на входе и выходе ЧВД турбины.

 

Удельная работа пара в части низкого давления турбины:

 

LЧНД = h3 – h4 = 3525 – 2206 = 1319 кДж/кг

 

где h3 и h4 - энтальпия пара соответственно на входе и выходе ЧНД турбины.

 

Суммарная удельная работа:

 

Lm = LЧВД + LЧНД = 460 + 1319 = 1779 кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество теплоты, подведенное в ПК и ПП:

q1 = h1 – h6 , где h6 - энтальпия конденсата (определяется по таблицам воды и водяного пара на линии насыщения)

температура конденсата при давлении р2 = 0,004 (МПа):

tк = 28,96 ºC

Сpb = 4,19 кДж/кгК

h6 = Сpb ∙ Тк = 4,19 · 28,96 = 121,34

q1 = 3384 – 121,34 = 3262,66   кДж/кг

 

Количество теплоты, подведенное при вторичном перегреве:

qвп = h3 – h2 = 3525 – 2924=601 кДж/кг

 

Количество теплоты, подведенное в цикле:

qц = q1 – qвп = 3262,66– 601 = 2661,66 кДж/кг

 

Термический КПД цикла:

, где  Lн = h6 – h5  - удельная работа, затраченная в питательном насосе.

При практических расчетах работой насоса обычно пренебрегают, и термический КПД рассчитывают по приближенной формуле:

 

 

 

 

 

Произведем расчет для цикла без вторичного подогрева.

Lm = h1 – h8 = 3384 – 2581 = 803  кДж/кг

Следовательно, сравнив полученные значения можно сделать вывод, что при вторичном подогреве к.п.д. цикла значительно больше. Для конкретного рассматриваемого случая в 1,91 раза.

 

                    3. Термический к.п.д. цикла Карно, проведенного в том же температурном интервале, что и цикл с промежуточным интервалом.

 

Найдем термический коэффициент полезного действия цикла Карно в тех же температурных пределах, что и в рассмотренном примере. Температуру воды в конденсаторе уже определили по таблице насыщенного водяного пара при р2 = 0,004 (МПа), tк = 28,96 ºC.

Следовательно, получим:

ηкt = 1 – T2/T1 = 1 - (28,96 + 273)/(530 + 273) = 0,624

         ηкt =0,624

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Внутренний абсолютный к.п.д. цикла .

Вследствие необратимых потерь, внутренний относительный КПД турбины принимаем  ηoi_m = 0,8

Действительная энтальпия пара в конце процесса расширения в ЧВД:

h2д = h1 – (h1 – h2)∙ηoi_m = 3384 – (3384 - 2924)∙0,8 = 3016   кДж/кг

 

Действительная удельная работа пара в ЧВД турбины:

Действительная энтальпия пара в конце процесса расширения в ЧВД:

h4д = h3 – (h3 – h4)∙ηoi_m = 3525 – (3525 - 2206)∙0,8 = 2469   кДж/кг

 

Действительная удельная работа пара в ЧНД турбины:

Удельной работой затраченной в питательном насосе пренебрегаем вследствие ее малости.

Действительная работа цикла:

Внутренний относительный КПД цикла:

 

Внутренний абсолютный КПД цикла:

ηi_ц = ηoi_m ∙ ηк_t = 0,8∙0,624 = 0,5

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

 

1. Кириллин В.Л., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издат. дом МЭИ, 2008
2. Андрианова Т.Н., Дзампов Б.Ф., Зубарев В.Н., Ремизов С.А., - М: Издат. дом МЭИ, 2009
3. Мурзаков В.В. Основы технической термодинамики. М.: Энергия, 1973
4. Александров А.А., Григорьев Б.А., Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М: Изд-во МЭИ, 2006