Задание № 2 Способы повышения кпд паротурбинных установок

Такими способами являются: применение промежуточного перегрева пара (задача № 1), регенерации тепла (задача № 2), а также совместная выработка электроэнергии и тепла на теплофикационных паротурбинных установках (задача № 3). При решении данных задач представляется возможность разобраться с системой КПД для оценки эффективности реальных циклов паротурбинных установок.

Решение данных задач не обязательно, но желательно в целях повышения уровня знаний по дисциплине.

Рис.5 Рис 6

На рис. 5. и 6. представлены схема и цикл паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара.

Дано: параметры пара перед СВД: р₁ = 100 бар, t₁=550 ^оС; параметры пара на входе в СНД: p₃=30 бар, t₃=t₁; давление пара в конденсаторе p₄=0,04 бар; КПД парового котла η_пк=0,9, внутренний относительный КПД обеих ступеней турбины одинаков η_oi^τ=0,85, механический КПД η_м=0,98, КПД электрического генератора η_r=0,99.

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, ПП – промежуточный пароперегреватель, СВД, СНД – ступени высокого и низкого давлений турбины, К – конденсатор, ЭГ – электрический генератор, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам действительного цикла (рис. 2.6.).

Рассчитать:

- значения энтальпий (h) в узловых точках обратимого и действительного циклов;

- термический КПД обратимого цикла (η_t), внутренний КПД действительного цикла (η_i), электрический КПД (η_э) турбогенераторной установки;

- потери тепла в паровом котле (q_пот^пк), в конденсаторе (q_пот^к );

- механические потери в ступенях турбины (l ^τ_{пот.мех});

- потери в генераторе электрического тока (l ^τ_пот).

Записать уравнение теплового баланса и проверить тождество.

Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Задача № 2

На рис. 7 и 8 представлены схема и регенеративный цикл паротурбинной установки с одним отбором пара в смешивающий подогреватель.

Рис.7 Рис.8

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, Т – паровая турбина, ЭГ – электрогенератор, К – конденсатор, ПВ – подогреватель воды, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в T-s- диаграмме.

Дано: параметры пара перед турбиной: р₁ = 140 бар, t₁=550 ^оС; давление пара в конденсаторе p₃=0,04 бар; давление отбора пара из турбины р₂=р₅=6 бар.

Рассчитать: подводимую теплоту (q₁), отводимую теплоту (q₂), термический КПД обратимого регенеративного цикла (η_t^рег).

Рассчитать термический КПД (η_t) цикла без регенерации (1-3-4). Сравнить с термическим КПД регенеративного цикла (η_t^рег).

Задача № 3

На рис. 9 и 10 представлены схема и цикл теплофикационной паротурбинной установки с регулируемым отбором пара.

Рис. 9 Рис. 10

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, Т – паровая турбина, ЭГ – электрогенератор, ПТ – потребитель тепла, К – конденсатор, ПБ– питательный бак, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в T-s- диаграмме.

Дано: параметры пара перед турбиной: р₁ = 180 бар, t₁=550 ^оС; давление отбора пара p₂=9 бар; давление пара в конденсаторе р₃=0,04 бар; расход пара, поступающего на турбину, G=280 кг/с; расход пара, направляемого потребителю G_отб=160 кг/с; температура возвращаемого потребителем конденсата t_к=100 ^оC при давлении p₂=9 бар.

Рассчитать:

- значения энтальпий в узловых точках цикла;

- теоретическую мощность обратимого цикла (N_t, кВт);

- теплоту, переданную потребителю (Q_потр, кВт);

- подводимую теплоту в обратимом цикле (Q₁, кВт);

- коэффициент использования тепла (К) обратимого цикла теплофикационной паротурбинной установки;

- термический КПД обратимого цикла без теплофикационного отбора пара (η_t).

Рассчитать:

- значения энтальпий в узловых точках цикла;

- теоретическую мощность обратимого цикла (N_t, кВт);

- теплоту, переданную потребителю (Q_потр, кВт);

- подводимую теплоту в обратимом цикле (Q₁, кВт);

- коэффициент использования тепла (К) обратимого цикла теплофикационной паротурбинной установки;

- термический КПД обратимого цикла без теплофикационного отбора пара (η_t).

Сравнить коэффициент использования тепла (К) теплофикационного цикла с термическим КПД (η_t) цикла без теплофикационного отбора пара и сделать выводы.