Задача 3. Определение состояния пара после расширения в турбине

1. Условия для решения задачи

Параметры пара перед паровой турбиной: р₁=90 бар, t₁=500 °С. Давление в конденсаторе р₂ =0,04 бара.

Определить состояние пара после расширения в турбине, если её относительный внутренний КПД η _oi = 0,84.

2. Пример решения задачи

Располагаемый адиабатный перепад теплоты h₀, кДж/кг, равен

h ₀ = h ₁ − h ₂ (7)

Действительный теплоперепад, h _i, кДж/кг, равен

h _i = h _o ^. η _oi (8)

Энтальпия пара за турбиной h _2∂, кДж/кг

h _2∂ = h ₁ − h _i (9)

Проведя в h-s диаграмме линию постоянной энтальпии h _2∂, находим в пересечении с изобарой p₂ точку 2∂, для которой степень сухости x.

Задача 4. Определение часового расхода топлива установки, работающей по циклу Ренкина

1. Условия для решения задачи

На заводской ТЭЦ установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью N=4000 кВт каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения.

Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара: p₁=35 бар, t₁=435 °С, р₂= 1,2 бар.

Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной η _К.У. = 0,84, а теплота сгорания топлива Q^р_н= 28500 кДж/кг.

1. Пример решения задачи

Удельный расход пара d₀, кг/(кВт ^. ч), равен

₍₁₀₎

где энтальпию h₁ и h₂ находим по h-s диаграмме.

Часовой расход пара, потребляемый турбинами, D₀, кг/ч

(11)

Количество теплоты, потребляемой производством, Q_ПР, кДж/ч

Q_ПР = D₀ ( h₂ − h′₂ ) (11)

где h′₂ – энтальпия питательной воды

h′₂ = C_Р t_Н (12)

t_Н = f (p­₂) (13)

Количество теплоты Q, кДж/ч ,сообщенного пару в котельной

Q = D_o (h₁ − h′₂) (14)

Часовой расход топлива В, кг/ч, равен

(14)

Задача 5. Определение коэффициента использования теплоты

1. Условия для решения задачи

Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и теплоты в котельной низкого давления.

Конечное давление пара в конденсационной установке принять р₂ =0,04 бар. КПД котельной низкого давления принять тот же, что для котельной высокого давления η _К.У. = 0,84.

Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.

2. Пример решения задачи

Удельный расход пара на турбину d₀, кг/(кВт^.ч)

(15)

где h₁, h₂ находим по h-s диаграмме.

Полный расход пара на турбину D₀, кг/ч

(16)

Количество теплоты, сообщенного пару в котельной Q, кДж/ч

Q = D₀(h₁ − h′₂) (17)

где h^’₂ – энтальпия питательной воды

h′₂= С_Р t_Н (18)

где C_Р – теплоемкость воды, C_Р=4,19 кДж/(кг^. К)

t_Н = f(p₂) =29 °С (19)

Расход топлива В₁ в котельной высокого давления, кг/ч

(20)

Количество теплоты, потребляемого производством Q_ПР (задача 4), следовательно, расход топлива в котельной низкого давления B₂ , кг/ч

(21)

Суммарный расход топлива в обеих котельных установках B₀, кг/ч

B₀ = B₁ + B₂ (22)

Экономия топлива на ТЭЦ в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты составит

(23)

Коэффициент использования теплоты определяется как отношение всей полезно использованной теплоты ко всей затраченной. Следовательно, в случае комбинированной выработки электроэнергии и теплоты

(24)

В случае раздельной выработки обоих видов энергии

(25)