Министерство образования Российской федерации

Саратовский государственный технический университет

Кафедра: Теплоэнергетика

Расчётно-графическая работа

по термодинамике

Выполнил: ст-т гр. Б4ТНЭН21

Долгов Р.А.

Проверил: Осипов В.Н.

Саратов 2013 г.

РЕФЕРАТ

Объектом работы является паротурбинная установка с регенерацией и без неё ,газотурбинная установка, работающая по открытому циклу и паротурбинная установка бинарного типа.

Целью работы является определение показателей эффективности паротурбинной установки, определение оптимальной степени повышения давления в газотурбинной установке, рассчитать термический и абсолютный внутренний КПД цикла ПГУ, а также отдельно циклов ГТУ и ПТУ.

В результате работы произведен расчет показателей эффективности работы паротурбинной установки. Определена оптимальная степень повышения давления в газотурбинной установке, при ней найдены показатели эффективности работы установки, рассчитаны термический и абсолютный внутренний КПД цикла ПГУ и в отдельности циклов ГТУ и ПТУ. Построены соответствующие графики.

В пояснительной записке проведены расчёты цикла ПТУ с регенерацией и без неё, расчёт оптимальной степени повышения давления в ГТУ, а также расчет КПД ПГУ, ГТУ И ПТУ.

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат...............................................................................................................................2

Введение………………………………………………………………………………….4

Задание……………………………………………………………………………………5

1. Расчёт паротурбинной установки ……………………………………………………6

1.1. Определение параметров рабочего тела в основных точках цикла……………...7

1.2. Расчет подогревателей………………………………………..…………………….8

1.3. Расходы топлива…………………………………………………………………….13

1.4. Показатели эффективности работы установки с регенерацией и без нее……...15

1.5. Таблица параметров рабочего тела ПТУ………………………………………......16

2. Расчёт газотурбинной установки…………………………………………………….14

2.1. Определение оптимальной степени повышения давления в компрессоре……...14

2.2. Построение цикла ГТУ в диаграмме Т-S…………………………………………16

2.3. Построение цикла ГТУ в Р-V диаграмме………………………………………….17

3.Расчет парогазовой установки………………………………………………………...24 3.1.Расчет газотурбинной установки…………………………………………………...25 3.2.Расчет паротурбинной установки…………………………………………………..27 3.3.Показатели эффективности работы установок…………………………………….28

Заключение ……………………………………………………………………………….30

Список использованных источников…………………………………………………...31

ВВЕДЕНИЕ

В современной энергетике ведущее место занимают тепловые электрические станции, основным типом двигателей которых являются паротурбинные установки. Паровые турбины являются главным силовым агрегатом также и на атомных электростанциях. В ближайшее время не ожидается замена мощных паровых турбин другими типами двигателей. Поэтому можно сказать, что паровые установки еще долго будут оставаться главным типом двигателей тепловых и атомных станций.

Все паротурбинные тепловые электростанции делятся на два типа: теплофикационные и конденсационные. На конденсационной электростанции (КЭС) вырабатывается только электроэнергия, а теплота отработавшего пара отдаётся охлаждающей воде в конденсаторе и выбрасывается в окружающую среду. В теплофикационных установках теплота частично отработавшего пара или его определённая часть отдаётся тепловым потребителям.

Газотурбинные установки в настоящее время широко применяют в качестве пиковых энергетических установок для кратковременной выработки электроэнергии в часы максимума электрической нагрузки, в авиации, в газовой промышленности, где в ходе производства получается горячие газы высокого давления. Утилизация энергии таких газов в газовой турбине является весьма экономичной. Газотурбинные установки являются относительно молодым типом двигателей и направление их развития еще окончательно не определилось.

Задание:

1. Для всех характерных точек установки определить параметры: давление

р; температуру t; удельный объем v; удельные энтальпию h и энтропию s,

степень сухости х, полный расход рабочего тела.

2. Определить теоретический и действительный относительные расходы

пара в КУ, а также действительные мощности ГТУ, ПТУ, ПГУ.

3. Рассчитать термический и абсолютный внутренний КПД цикла ПГУ, а

также отдельно циклов ГТУ и ПТУ.

4. Полученные значения КПД сравнить и сделать выводы.

5. Изобразить термодинамический цикл бинарной ПГУ в T-s – координа-

тах.

Примечание: термодинамический цикл ПГУ в T-s – координатах

выполнить в масштабе.

1. Расчёт паротурбинной установки

Паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Ренкина, работает по следующему принципу.

В котел поступает вода. За счет сгорания в топке котла топлива (уголь, мазут, природный газ и т.д.) к воде подводится теплота. В начале вода в котле нагревается до кипения, а затем, по достижении температуры кипения, происходит процесс парообразования. Далее в специальном элементе котла пароперегревателе, пар нагревается до температуры, превышающей температуру насыщения при данном давлении.

Сухой насыщенный пар, получаемый в котле, поступает в турбину. При расширении в турбине поток пара приобретает значительную кинетическую энергию. На лопатках рабочего колеса турбины эта энергия превращается в кинетическую энергию вращения рабочего колеса и затем в электроэнергию с помощью электрогенератора, вращаемого турбиной.

Отработанный влажный пар поступает в конденсатор, где полностью конденсируется. Затем вода сжимается наосом и под давлением подается в котел, и цикл замыкается.

Для повышения термического КПД цикла в паротурбинных теплосиловых установках применяется регенерация теплоты. Она осуществляется с помощью регенеративных, поверхностных или смешивающих теплообменников, в каждый из которых поступает пар из промежуточных ступеней турбины (так называемой регенеративный отбор).

Пар конденсируется в регенеративных теплообменниках, нагревая питательную воду, поступающую в котел. Конденсат греющего пара так же поступает в котел или смешивается с основным потоком питательной воды.

1

2

КА

пп

_{отб 1}

_{отб 3}

_{отб 2}

к

рп 3 рп 2 рп 1

пв

пв₁₁

пв₂₁

4

3

н

др₂

др₃

др₁

Рис. 1- Принципиальная схема паротурбинной установки с регенерацией и основными точками процесса.

КА – котельный агрегат; ПТ – паровая турбина; К – конденсатор; Н – насос; РП 1, 2 ,3 – регенеративные подогреватели поверхностного типа; ПП – пароперегреватель; Отб. 1, 2, 3 – отборы пара; Др 1, 2, 3 – дренажи; ПВ – питательная вода.

Исходные данные для расчета:

5	420	0.009	0.9	0.7	20	0.98	40	500	0.85	0.93	180

1.1.Определение параметров рабочего тела в основных точках цикла

1.Параметры рабочего тела в точке 1 определим по таблице по давлению P₁=5 МПа и по температуре t₁=420 ºС:

h₁=3245,4 кДж/кг, S₁=6,7196кДж/(кг*К), v₁=0,06002 м³/кг

2.Параметры в точке 2_t определим по H-S диаграмме по давлению P_2t=Р₂=0,009МПа и линии теоретического процесса :

h_2t=2115,441 кДж/кг, S_2t=6,7196 кДж/(кг*К), v_2t=13,0606 м³/кг, х=0,8059,

t_2t=t_н(Р_2t) - по таблице, t_2t=43,8ºС.

3.Параметры в точке 2: Р₂=0,009МПа ,t₂=t_н(Р₂)=43,8ºС.

h₂=h₁-(h₁-h_2t)*η_oi=3245,4-(3245,4-2115,441)*0,9=2228.4 кДж/кг.

По hS – диаграмме: S₂=7,0753кДж/(кг*К), v₂=13,82386 м³/кг, x₂=0,8530.

4.Параметры в точке 3: Р₃=0,009 МПа ,t₃=t_н(Р₃)=43,8ºС - по таблице,

h₃=h’(Р₃)=183,28 кДж/кг, S₃= S’(Р₃)=0,6224 кДж/(кг*К), v₃= v’(Р₃)=0,001009 м³/кг, x₃=0, α₃=1.

5.Параметры в точке 4_t: P_4t=P₁=5 МПа, S_4t= S₃;

Найдем энтальпию, скорость и температуру с помощью интерполяции

h_4t =188,5 кДж/кг.

v_4t =0,0010073 м³/кг

t_4t =43,984ºС

6.Параметры в точке 4: P₄=P₁=5 МПа

h₄= h₃+ (h_4t - h₃) /η_н

h₄=183,28 +(188,5-183,28)/0,7=190,73

S₄=0,6253 кДж/(кг*К)

v₄=0,0010075 м³/кг

t₄=44,515ºС

x₄=0, α₄=1

7. Работа цикла теоретическая и действительная: l_расt= h₁- h_2t=3245,4-2115,4=1130 кДж/кг

l_сжt = h_4t- h₃ =188,52-183,28=5,22 кДж/кг

l_рас= h₁- h₂ =3245,4-2228,4=1017 кДж/кг

l_сж = h₄- h₃ =190,73-183,28=7,45 кДж/кг

l_цt = l_расt - l_сжt =1130-5,22=1124,78 кДж/кг

l_ц= l_рас - l_сж =1017-7,45=1009,55 кДж/кг

q_1t = h₁- h_4t=3245,4-188,5=3056,9 кДж/кг

q₁= h₁- h₄=3245,4-190,73=3054,67 кДж/кг

η_t = l_цt / q_1t =1124,78/3056,9=0,3679

η_i =l_ц / q₁=1009,55/3054,67=0,3304

ψ= q₁ / q_1t =3054,67/3056,9=0,9992

φ_сж = l_сжt/ q_1t =5,12/3056,9=0,0017

8.Общий нагрев питательной воды в подогревателях:

∆t_пв = t_пв- t₄ =180-44,51=135,48 ºС

9.Нагрев питательной воды в каждом подогревателе:

∆t_п = ∆t_пв/3= 135,48/3= 45,16 ºС ≈ 45 ºС

Параметры дренажей и отборов найдем из расчета подогревателей.