ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет	Теплоэнергетический
Кафедра	АТЭС

Индивидуальное задание №1.

Расчёт солнечной электростанции башенного типа.

Вариант №13

Томск – 2010

Задача №1.

Расчет солнечной электростанции башенного типа

На солнечной электростанции башенного типа установлено гелиостатов, каждый из которых имеет площадь поверхности . Коэффициент отражения гелиостата . Максимальная облученность зеркала гелиостата .

Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетическая освещенность . Коэффициент поглощения приемника . Степень черноты приемника .

В приемнике нагревается и испаряется вода с температурой . Давление рабочего тела составляет . Полученный перегретый пар направляется в турбину мощностью , работающую по циклу Ренкина. Давление пара за турбиной – . Относительный внутренний КПД турбины . Механический КПД и КПД электрогенератора соответственно: . Работой сжатия в насосе, потерями тепла, собственными нуждами пренебречь.

Определить:

1. расход пара на турбину,

2. площадь поверхности приемника и тепловые потери в нем (конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения);

3. энергию, полученную приемником от солнца через гелиостаты (кВт);

4. количество гелиостатов -

5. как изменится мощность станции, если вместо ПТУ применить кремниевые преобразователи с КПД , занимающие ту же площадь, что и зеркала гелиостатов?

Исходные данные:

Решение:

Рис.1. Схема солнечной электростанции башенного типа:

1 – солнечная башня, 2 – приемник, 3 – гелиостаты, 4 – паровая турбина

5 – электрогенератор, 6 – конденсатор, 7 – питательный насос

1. Расход пара на турбину:

Пользуясь таблицей термодинамических свойств воды и водяного пара, определим следующие параметры:

Рис.2.Процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме

Определим располагаемый теплоперепад на турбину:

Определим действительный теплоперепад:

Расход пара на турбину:

2. Площадь поверхности приемника и тепловые потери в нем:

Количество тепла, полученное приемником от солнца посредством гелиостатов:

Расход тепла на турбоустановку:

Тепловые потери приемника:

Учитывая, что конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения, запишем:

,

Удельные потери тепла с поверхности приемника за счет излучения рассчитываются по формуле:

_,

Произведем итерационный расчет, задаваясь значением площади приемника от 1 до 7 м² и вычислим

_{Погрешность:}

_{Погрешность не превышает допускаемого значения.}

3. Энергия, полученная приемником от солнца через гелиостаты:

Из предыдущих вычислений (см. п.2, ):

4. Количество гелиостатов:

_{Количество тепла, получаемое приемником через гелиостаты:}

_{Подсчитаем количество гелиостатов:}

_{Округляем до целого числа:}

5. Как изменится мощность станции, если вместо пту применить кремниевые преобразователи, занимающие ту же площадь, что и зеркала гелиостатов?

Для случая, когда вместо ПТУ применены кремниевые фотоэлементы, занимающие ту же площадь, что и зеркала гелиостатов, мощность солнечной электростанции рассчитывается по формуле:

КПД кремниевого преобразователя:

Очевидно, что при использовании кремниевых фотоэлементов мощность станции снижается почти в два раза, что обуславливается низким КПД преобразователей.

Вывод:

Расчеты показали, что использование ПТУ позволяет получить большую мощность СЭС, по сравнению с кремниевыми преобразователями, что обуславливается низким КПД последних.