Тепловой режим земной коры и источники геотермального тепла

Задача 1.  Решение:

1. Найдем экономические показатели работы турбины без подогрева питательной воды.

 Рис. 1 Условная схема паросиловой  установки.

1. Термический к.п.д. цикла Ренкина – отношение полезно использованной теплоты ко всей затраченной, т.е.    

ηt   = l0 : q1 = (h0 – h2) : (h0 – h'2),

где h0 и h2 – начальное и конечное значения энтальпии пара в адиабатном процессе расширения его в турбине;

h'2 – энтальпия конденсата при давлении  Р2.

Для чего, пользуясь диаграммой h-s и таблицей «Насыщенный водяной пар» (по давлению), находим значения:

h0 =3100 кДж/кг;                      h'2= 251,4 кДж/кг;

h2= 1973 кДж/кг.                      h''2= 2609 кДж/кг.

Найдем  расчетное   h2(х) = х · h''2 + (1-х) · h'2,

где   х – степень сухости ( по h-s диаграмме х = 0,73).

h2(х) = 0,73 · 2609 + (1-0,73) · 251,4 = 1972,5 кДж/кг

=>    ηt   = (3100-1972,5) : (3100-251,4) = 1127,5 : 2848,6 = 0,396

1.2. Удельный расход пара и теплоты определяется:

d0 = 3600 : (h0 - h2) = 3600:1127,5 = 3,19 кг/кВтч

q0 = d0 · (h0 – h'2)  =3,19 · 2848,6 = 9087 кДж/кВтч

1.3. Найдем расход пара паровой турбиной из формулы:    Nэ = l0 · D,

где    D – расход пара паровой турбиной;

         l0 – работа, совершаемая турбиной.

•   D = Nэ : l0 = 2000 · 10³ : 1127,5 = 1,774 · 10³ кг/с

1.4. Количество теплоты, подведенной к пару, равно

D(h0 – h'2)  = Вт ·Qн.р. ηк.у.     

=>      расход топлива составит:      Вт = [D(h0 – h'2) ]  : [Qн.р. ηк.у. ]        

Вт = (2848,6 ·1,774 ·10³) : (6600 · 4,19 · 0,8) = 0,228 ·10³ кг/с

2. Найдем экономические показатели работы турбины с регенеративным подогревом питательной воды.

Рис. 2 Условная схема паросиловой установки  с регенеративным подогревом питательной  воды.

1. Найдем по  h-s диаграмме:

h1отб. = 2930 кДж/кг  (по значению Р1 отб. = 0,5 · Р0= 0,5 ·180 = 90 бар);

h2отб. = 2760 кДж/кг  (по значению Р2 отб. = 0,2 · Р0= 0,5 ·180 = 36 бар);

2. Расчет пароперегревателя начинаем со второго подогревателя.

   

3. Значение α1 определяют из уравнения баланса теплоты для второго подогревателя.

h'1отб. = α1 · h1отб. + (1- α1) · h'2отб.

=>      α1. = (h'1отб. - h'2отб.) : (h1отб. - h'2отб.),

где  h1отб. – энтальпия пара в первом отборе;

h'1отб. – энтальпия конденсата при давлении пара первого отбора;

h'2отб. – энтальпия конденсата при давлении пара второго отбора.

4. Найдем по таблице «Насыщенный водяной пар» (по давлениям) следующие значения:

h'1отб. = 1363,7 кДж/кг            ts1отб. = 303,32 °С

h'2отб. = 1057,3 кДж/кг             ts2отб. = 244,16 °С

=>      α1 = (1363,7-1057,3) : (2930-1057,3) = 0,164

2.5. Значение α2 определяют из уравнения баланса теплоты для первого подогревателя.

(1- α1) · h'2отб. = (α2 · h2отб.) + (1- α1- α2) · h'2отб.

=>      α2 = [ (1- α1) (h'2отб. - h'2) ] : (h2отб. - h'2) = [ (1- 0,164) (1057,3-251,4) ] : (2760-251,4) = 0,269

2.6. Термический к.п.д. регенеративного цикла с двумя отборами

ηt р   = l0р : q1 = [ h0 – h2 - α1 (h1отб. - h2) - α2(h2отб. - h2) ] : (h0 – h'1 отб.) = [ 3100-1972,5 -0,164 (2930-1972,5) – 0,269(2760-1972,5) ] : (3100-1363,7) = 758,63 : 1736,3 = 0,437

7. Удельный расход пара и тепла в регенеративном цикле

d 0 р   = 3600 : [ h0 – h2 - α1 (h1отб. - h2) - α2(h2отб. - h2) ] = 3600 : 758,63 = 4,75 кг/кВтч

q 0 р   = d 0 р   ·  q1 р. = 4,75· 1736,3 = 8247 кДж/ кВтч

8. Найдем расход пара паровой турбиной :

•   Dр. = Nэ : l0 р. = 2000 · 10³ : 758,63  = 2,636 · 10³ кг/с

9. Расход топлива составит:      Вт р. = [Dр. · q1р. ]  : [Qн.р. ηк.у. ]        

Вт р. = (1736,3· 2,636 ·10³) : (6600 · 4,19 · 0,8) = 0,207 ·10³ кг/с

3. Определим годовую экономию топлива на электростанции.

Вт = 0,228 ·10³ кг/с

Вт р. = 0,207 ·10³ кг/с

=>  [(Вт - В т р.) · 100% ] : Вт = [(0,228 · 10³ - 0,207 ·10³) · 100% ] : 0,228 · 10³ = 9,21%

Ответ:

1. Экономические  показатели работы турбины без  подогрева питательной воды:

d0 = 3,19 кг/кВтч

q0 = 9087 кДж/кВтч

ηt   = 0,396

2. Экономические показатели работы турбины в случае с регенеративным подогревом:

d 0 р   = 4,75 кг/кВтч

q 0 р   = 8247 кДж/ кВтч

ηt р   = 0,437

3. Экономия топлива за год от применения регенеративного цикла составит 9,21%.

 

Задача 2. Решение:

I. Определим годовую экономию топлива на электростанции с промежуточным перегревом пара, для чего:

1.1. Найдем по h-s диаграмме по параметрам Рпе = 0,4 Р0 = 0,4 ·180 = 72 бар и

tпе = t0 = 450°С:

h А= 2880 кДж/кг

hВ = 3280 кДж/кг                           h2 п.п.= 2170 кДж/кг

Рис. 3 Условная схема паросиловой установки  с регенеративным подогревом питательной  воды.