Задача №5.

Расчёт геотермальной электрической станции.

Двухконтурная геотермальная электрическая станция с электрической мощностью получает теплоту от воды из геотермальной скважины с температурой . Геотермальная вода охлаждается в парогенерирующей установке на 20°С. КПД парогенератора . Сухой насыщенный пар хладона R21 на выходе из парогенератора имеет температуру на 10°С ниже, чем температура геотермальной воды на входе в парогенератор. Пары хладона расширяются в турбине и поступают в конденсатор, где охлаждаются водой из реки с температурой . Нагрев воды в конденсаторе равен 10°С, а недогрев до температуры насыщения 5°С, относительный внутренний КПД турбины , электромеханический КПД генератора .

Определить:

8. Термический КПД цикла .

9. КПД геотермальной электрической станции

10. Расход хладона, геотермальной воды и воды через конденсатор , ,

11. Удельный расход тепла на турбоустановку .

Исходные данные:

_{Хладон – R21}

Решение:

Рис.1. Принципиальная схема двухконтурной геотермальной электростанции:

1

2

3

4

5

6

7

1 – скважина 4 – питательный насос

2 – парогенератор 5 – конденсатор

3 – турбина 6 – насос

7 – генератор

8. Термический кпд цикла.

5. Построим процесс расширения и определим энтальпии:

• Точку 0 определим при температуре

• Точку kt определим из условия адиабатного расширения паров хладона в турбине на пересечении изотермы и адиабаты

• Точку k’ находим на линии насыщения (х=0) при температуре

Рис. 2. Термодинамическая диаграмма i-lgP хладагента R21

0

kt

k’

Энтальпии: , ,

Давления: ,

6. Повышение энтальпии на насосе:

7. Термический КПД цикла:

9. Кпд геотермальной электрической станции.

КПД ГеоТЭС в данном случае допустимо определять по следующей формуле:

10. Расходы хладона, геотермальной воды и воды через конденсатор.

1. Расход хладона определим по формуле:

2. Расход геотермальной воды может быть вычислен:

3. Расход воды из реки:

11. Удельный расход тепла на турбоустановку.

Задача №6.

Расчёт тепловой схемы геотермальной электрической станции

бинарного типа.

Геотермальная электростанция состоит из двух турбин:

• первая – работает насыщенном водяном паре, полученном в расширителе. Электрическая мощность -

• Вторая – работает на насыщенном паре хладона – R11, который испаряется за счёт тепла воды, отводимой из расширителя. Электрическая мощность - .

Вода из геотермальных скважин с давлением , температурой и расходом поступает в расширитель. В расширителе образуется сухой насыщенный пар. Этот пар направляется в паровую турбину. Оставшаяся вода из расширителя идёт в испаритель, где охлаждается на и закачивается обратно в скважину. Температурный напор в испарительной установке . Рабочие тела расширяются в турбинах и поступают в конденсаторы, где охлаждаются водой из реки с температурой . Нагрев воды в конденсаторе , а недогрев до температуры насыщения .

Относительные внутренние КПД турбин . Электромеханический КПД турбогенераторов .

Определить:

1. Оптимальное давление геотермальной воды в расширителе из условия получения максимальной мощности пароводяной турбины.

2. Расходы рабочих тел на обе турбины.

3. Электрические мощности турбин и суммарную мощность ГеоТЭС с учетом затрат энергии на насос, закачивающий геотермальную воду в скважину.

4. КПД ГеоТЭС.