2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ И ОБЩЕЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Методические указания

к практическим занятиям по дисциплине

«Технология централизованного производства

электрической энергии и теплоты»

ч.1., 6 семестр

Казань 2011

УДК 621.311.22

ББК 31, 37

П 48

П 48	Низамова А.Ш. Показатели тепловой и общей экономичности тепловых электрических станций
	Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Технология централизованного производства электрической энергии и теплоты» /Сост: А.Ш. Низамова – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. – 23 с.
	Методические указания содержат описания практических занятий проводимых, для студентов III курса, приступающих к изучению специальных дисциплин. Предназначено для студентов специальности «Тепловые электрические станции» и может быть также полезно для студентов, обучающихся по другим теплоэнергетическим специальностям и соответствующим направлениям бакалавриата 140100,

УДК 621.311.22

ББК 31,37

П 48

© Казанский государственный энергетический университет, 2011

Практическое занятие №1

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ УСТАНОВОК КОНДЕНСАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИИ

Цель работы

Целью работы является теоретическое ознакомление с процессами работы турбоустановки и получения численных значений энергетических показателей турбоустановки.

Предварительное задание

Перед выполнением практической работы необходимо каждому студенту ознакомиться с описанием методических указаний и изучить литературу [1], разд 5.

Рабочее задание

В ходе выполнения практикума каждому студенту необходимо:

1) изучить таблицы и диаграммы водяных паров;

2) записать исходные данные к задаче:

– давление;

– температуру;

– расходы;

– КПД;

3) произвести расчет по приведенной ниже методике.

Описание таблиц и диаграмм водяных паров

Таблицы сухого насыщенного пара

Для нахождения параметров сухого пара и прочих практически пользуются специальными таблицами, в которых приводятся готовые значения этих параметров, вычисленные на основании опытов и теоретических исследований.

Таких таблиц было предложено несколько. В настоящее время широкой известностью пользуются таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, составленные А.А. Александровым и Б.А. Григорьевым [2].

В издании приведены 3 таблицы табл. I, табл. II и табл. III. В табл. I приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по температурам). В первой колонке таблицы указаны температуры пара, расположенные в порядке возрастания от 0 ^оС до 374 ^оС; в остальных колонках приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара. В табл. II приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям). В первой колонке таблицы указаны абсолютные давления пара, расположенные также в порядке их возрастания, начиная от 1,00 ∙ Па и до 2,21∙ Па, а в остальных колонках приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара.

В тех случаях, когда требуется найти значение какого-либо из приведенных в таблицах параметров для промежуточных значений температур и давлений, прибегают к интерполированию. Из таблиц I и II видно, что с увеличением температуры и, следовательно, давления удельный объем жидкости увеличивается (весьма незначительно), а удельный объем сухого пара уменьшается. При критическом значении температуры = 374,15 ^оС оба эти объема становятся одинаковыми.

Таблицы перегретого пара

В табл. III приведены термодинамические свойства воды и перегретого пара. По этим таблицам для заданных давлений и температур можно найти удельный объем, энтальпию и энтропию перегретого пара.

В первой вертикальной колонке указаны температуры перегретого пара, расположенные в порядке их возрастания, начиная от 0 ^оС до 800 ^оС. Для каждой температуры даются значения v, i и s, расположенные в последующих колонках при различных давлениях перегретого пара. В колонках по горизонтали указаны давления начиная от 1 кПа до 100 МПа. Таким образом, эта таблица дает возможность непосредственно или интерполяцией найти значения указанных в ней параметров, не прибегая к вычислениям.

is-диаграмма

В теплотехнических расчетах часто пользуются is-диаграммой, в которой по оси ординат отложены величины энтальпии, а по оси абсцисс – изменение энтропии. Для того чтобы найти величину энтальпии по такой диаграмме, а следовательно, и количество теплоты, необходимо измерить лишь длину соответствующего отрезка по оси ординат. На is-диаграмме имеются линии постоянных давлений (изобары) и линии постоянных температур (изотермы) (рис. 1).

Рис. 1. is-диаграмма

Задача № 1

Заданы параметры острого пара: давление , температура . Расход острого пара на входе в турбину = 670 т/ч. Давление в конденсаторе , относительный внутренний КПД турбины , механический КПД турбины = 0,98, КПД электрического генератора = 0,99. Определить параметры пара на выходе из турбины: энтальпию , энтропию , удельный объем ; определить располагаемый и действительный теплоперепады турбины; определить внутреннюю эффективную и электрическую мощность турбогенератора. Для решения задачи использовать is-диаграмму.

Методика решения задачи

Электрическая мощность турбогенератора определяется из условия энергетического баланса (рис. 2).

а б

Рис.2. а – простейшая принципиальная схема конденсационной

турбоустановки; б – идеальный и действительный процессы расширения пара в конденсационной турбине

Уравнение энергетического баланса запишется:

или

.

кпд отдельных установок электростанции:

1. Относительный внутренний КПД учитывает потери трения, потери от парциальности, потери от перетечек в ступени, потери от влажности:

.

2. Механический КПД турбины учитывает потери от трения в подшипниках, затрату энергии на системы регулирования и смазки:

,

где – , а – механические потери в турбине.

3. КПД электрического генератора:

.

Следовательно, ;

– располагаемая мощность пара;

– внутренняя мощность турбины;

– эффективная мощность турбины на муфте;

– электрическая мощность турбогенератора.

Энтальпию , энтропию , удельный объем , располагаемый Н₀ и действительный Н_i теплоперепады турбины можно определить по is-диаграмме (рис. 2, б).

Контрольные вопросы

1. Какие потери учитывают относительный внутренний КПД турбины, механический КПД турбины и КПД электрического генератора?

2. Что есть внутренняя мощность турбины, эффективная мощность турбины, электрическая мощность турбогенератора?

Практическое занятие № 2

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ УСТАНОВОК КОНДЕНСАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИИ

Цель работы

Целью работы является теоретическое ознакомление с процессами работы турбоустановки и получения численных значений энергетических показателей работы турбоустановки.

Предварительное задание

Перед выполнением практической работы необходимо каждому студенту ознакомиться с описанием и изучить литературу [1], разд 5.

Рабочее задание

В ходе выполнения практикума каждому студенту необходимо:

1) изучить таблицы и диаграммы водяных паров (см. выше)

2) записать исходные данные к задаче:

– давление;

– температуру;

– расходы;

– КПД;

3) произвести расчет по приведенной ниже методике.

Задача № 2

Определить термический КПД цикла Ренкина , КПД турбоустановки и КПД энергоблока , если известны начальные параметры пара перед турбиной = 23,5 МПа, = 560 ^оС; параметры питательной воды на входе в парогенератор = 30 МПа, = 270 ^о С; конечное давление = 5 кПа относительный внутренний КПД турбины = 0,85, КПД парогенератора = 0,92, КПД транспорта тепла = 0,99. Для решения задачи использовать is-диаграмму и таблицы воды и водяного пара [2].