2. . Расчёт паротурбинной установки

Определение параметров рабочего тела в основных точках цикла

Параметры рабочего тела в точке 1п определим по таблице по давлению

P_1п=8 МПа и по температуре t_1п=420 ºС:

h_1п=3192,876 кДж/кг, S_1п=6,4394кДж/(кг*К), v_1п=0,035434 м³/кг

Параметры в точке 2_пt определим по H-S диаграмме по давлению

P_2пt=Р_2п=0,004МПа и линии теоретического процесса :

h_2пt=1939,190 кДж/кг, S_2пt=6,4394 кДж/(кг*К), v_2пt=26,00244 м³/кг, х_2п =0,74735,

t_2пt=t_н(Р_2t) - по таблице, t_2пt=29ºС.

Параметры в точке 2_п:

Р_2п=0,004МПа ,t_2п=t_н(Р_2п)=29ºС.

h_2п=h_1п-(h_1п-h_2пt)*η_oi=2102,17 кДж/кг.

По hS – диаграмме: S_2п=6,97887кДж/(кг*К), v_2п=28,3337 м³/кг, x_2п=0,81436.

Параметры в точке 3 _\п:

Р_3п=0,004МПа ,t_3п=t_н(Р_3п)=29ºС - по таблице,

h_3п=h’(Р_3п)=121,41 кДж/кг, S_3п= S’(Р_3п)=0,4224 кДж/(кг*К), v_3п= v’(Р_3п)=0,001004 м³/кг, x_3п=0, α_3п=1.

5.Параметры в точке 4_пt:

P_4пt=P_1п=8 МПа, S_4пt= S_3п;

Найдем энтальпию, скорость и температуру с помощью интерполяции

(0,4224-0,2946)/(0,4340-0,2946)=( h_4пt -91,4)/(132,9-91,4)

h_4пt =129,45 кДж/кг

(0,4224-0,2946)/(0,4340-0,2946)=( v_4пt -0,0009981)/(0,0010008-0,0009981)

v_4пt =0,001 м³/кг

t_4пt =29,152 ºС

6.Параметры в точке 4 _п:

P_4п=P_1п=8 МПа

l_сжt= l_нt= V_ср*(p_4п –p_2п)= 0,001*(8*0,004)=0,008 кДж/кг

l_сж= V_ср*(p_4п –p_2п)/η_н =0,01 кДж/кг

η_oi^н= l_сжt/ l_сж=0,008/0,01=0,8

h_4п= h_3п+ (h_4пt - h_3п) /η_н

h_4п=121,41+(129,45-121,41)/0,8=131,46 кДж/кг

S_4п=0,42933 кДж/(кг*К),

v_4п=0,001 м³/кг

t_4п=29,6351 ºС

x_4п=0, α_4п=1

Таблица параметров

Часть установки	Характерная точка установки	P MПа	t ºС	T К	V м3/кг	h кДж/кг	S кДж/(кг*К)	X
Газовая часть	1	0.12	5	278	0.660	5,0225	-0,0341	-
	2	1,92	415,195	688,195	0,103	417,063	0,0799	-
	2t	1,92	341,56	614,36	0,092	342,896	-0,0341	-
	3	1,92	1300	1573	0,194	1305,85	0,91	-
	4	1,92	585,175	8583175	0,182	587,808	1,098	-
	4t	1,92	438,765	711,765	0,106	440,739	0,91	-
	5	1,92	70	343	0,0512	70,315	0,18	-
Паровая часть	1п	8	420	693	0,035434	3192,876	6,4394	1
	2п	0,004	29	302	28,3337	2102,17	6,97887	0,81436
	2пt	0,004	29	302	26,00244	1939,190	6,4394	0,74735
	3п	0,004	29	302	0,001004	121,41	0,4224	0
	4п	8	29,6351	302,6351	0,001	131,46	0,42933	0
	4пt	8	29,152	302,152	0,001	129,45	0,4224	0

Работа расширения 1 кг газа в газовой части парогазового цикла

l_рас.t.г= h₃- h_4t =1305.85-440.739=865.11 кДж/кг

l_рас.г= h₃- h₄ =1305.85-587.808=718.042 кДж/кг

Работа сжатия 1 кг газа в газовой части парогазового цикла

l_cж.t.г= h_2t- h₁ =342.896-5.0225=337,873 кДж/кг

l_сж.г= h₂- h₁ =417,063-5,0225=412,045 кДж/кг

Удельная работа газовой части (без учета расхода топлива) парога-

зового цикла

l_ц.t.г= l_рас.t.г- l_cж.t.г=865,11-337,8935=527,2175 кДж/кг

l_ц.г= l_рас.г- l_сж.г =718.042-412,045=305,997кДж/кг

Подведенная удельная теплота в газовой части парогазового цикла

q_1tг = h₃- h_2t=1305,85-342,896=962,954 кДж/кг

q_1г = h₃- h₂=1305,85-417,063=888,787 кДж/кг

Термический КПД газовой части парогазового цикла

η_tг = l_ц.t.г/q_1tг =527,2175/962,954=0,5475

Абсолютный внутренний КПД газовой части парогазового цикла

η_iг = l_ц.г/q_1г =300.9815/888.787=0.344

Работа расширения 1 кг пара паровой части парогазового цикла

l_рас.t.п= h_1п- h_2пt =3192,876-1939,190=1253,686 кДж/кг

l_рас.п= h_1п- h_2п =3192,876-2102,17=7090,706 кДж/кг

Работа сжатия 1 кг воды паровой части парогазового цикла

l_cж.t.п= h_4пt- h_3п =129,45-121,41 кДж/кг

l_cж.п= h_4п- h_3п =131,46-121,41=10,05 кДж/кг

Удельная работа паровой части парогазового цикла

l_ц.t.п= l_рас.t.п- l_cж.t.п=1253,686-8,04=1245,646 кДж/кг

l_ц.п= l_рас.п- l_сж.п =1090,706-10,05=1080,656 кДж/кг

Подведенная удельная теплота в паровой части парогазового цикла

q_1tп = h_1п- h_4пt=3192,876-129,45=3063,426 кДж/кг

q_1п = h_1п- h_4п=3192,876-131,46=3061,416 кДж/кг

Термический КПД паровой части парогазового цикла

η_tп = l_ц.t.п/q_1tп =1245,646/3063,426=0,41

η_iп = l_ц.п/q_1п =1080.656/3061.416=0.35

Теоретический и действительный относительные расходы пара на-

ходятся из теплового баланса КУ

d_t=D_t/G=( h_4t- h₅ )/(h_1п- h_4пt)=(440.739-70.315)/(3194.228-122.4196)=0.120

d=D_t/G=( h₄- h₅ )/(h_1п- h_4п)=(587.808-70.315)/(3194.228-122.762)=0.168

Действительные электрические мощности газовой и паровой частей

N _э.г=G* l_ц.г* η_мг =120*305,997*0,98=35,985 кВт

N _э.п=D* l_ц.п* η_мг =20,16*1080,656*0,98=21,350 кВт

Действительная мощность парогазовой установки

N _э.пгу= N _э.г+ N _э.п=35,985+21,412=57,397 кВт

Термический КПД парогазового цикла

η_t.пгу =( l_ц.t.г + d_t*l_ц.t.п)/ q_1tг =(527,2175+0,120*1245,646)/962,954=0,703

η_i.пгу = (l_ц.г+ d*l_ц.п)/ q_1г =(305,997+0,168*1080,656)/888,787=0,548

Величина	Размерность	Газовая часть ПГУ	Паровая часть ПГУ	ПГУ в целом
Действ. электрч. мощность, N э	кВт	35,985	21,35	57,397
Термический КПД цикла, ηt	%	0,5475	0,41	0,703
Абсолют. Внутр. КПД цикла, ηi	%	0,344	0,35	0,548

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе проведены расчёты паротурбинной установки с регенерацией и без нее. Получены следующие показатели эффективности работы установки: термического и внутреннего КПД, электрического КПД паротурбинной установки с регенерацией и без неё.

_i = 33%, _iрег = 39%; _t = 37%, ^т_рег = 39%; _э = 25%, _{э рег} = 27%

Из полученных результатов видно, что установка с регенерацией намного выгодней и эффективней и снижает расход топлива: В_рег = 5,6 кг/с; В = 6 кг/с.

Проведён расчёт газотурбинной установки с целью нахождения оптимальной степени повышения давления для достижения наивысшего КПД.

Оптимальный внутренний КПД _i = 0,55533 при степени повышения давления  = 71 Построены графики зависимостей параметров цикла в P-V и T-S диаграммах состояния .

Также рассчитаны действительные мощности ГТУ, ПТУ и ПГУ: N _э.г=35,985 кВт, N _э.п=21,350 кВт, N _э.пгу=57,397 кВт; откуда видно, что мощность установки бинарного типа больше мощности установок по отдельности.

Проведен расчет термического и абсолютного внутреннего КПД цикла ПГУ, а

также отдельно циклов ГТУ и ПТУ:

η_tг = 0,5475, η_iг =0.339, η_tп = 0,41,η_iп = 0.35, η_t.пгу =0,703,η_i.пгу = 0,543.

По полученным значения можно сделать вывод, что КПД как термический, так и внутренний, больше у ПГУ, чем у отдельных циклов ГТУ и ПТУ.

список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ривкин С.Л. Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара, М. Энергия, 1980

2. Андрющенко А.И. Основы термодинамических циклов теплоэнергетических установок, М. Высшая школа, 1985

3. Прумов В.И. Исаев С.И. и др. Техническая термодинамика, М. Высшая школа, 1991

32