Влияние начальных температур на экономичность цикла Ренкина

Параметры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t1, ОС	300 – 600
р1, МПа	5	10	15	20	25	10	15	20	25	15
р2, кПа	3,5	4,0	4,5	5,0	4,0	4,5	5,0	5,5	4,5	5,0

Задача 2. Определить расход пара и термический КПД паротурбинной электростанции мощностью 12 МВт с начальными параметрами пара р₀ = = 3,5 МПа; t₀ = 435 ^ОС; давление в конденсаторе р_К = 5кПа; внутренний относительный КПД турбины _Оi = 0,82; электромеханический КПД _ЭМ = = 0,92.

Решение. Расход пара в паровой турбине связан с мощностью

(3.1)

где N_Э – электрическая мощность турбогенератора, кВт; D – расход пара на турбину при работе без отборов, кг/с; h₀, h_KS – энтальпия пара в начальной точке (перед турбиной) и в конце изоэнтропного расширения (в конденсаторе), кДж/кг.

По заданным начальным и конечным параметрам р₀, t₀, р_К можно определить значения h₀ и h_KS по таблицам и диаграммам водяного пара. На рис. 3.1 показан процесс расширения пара в hs-диаграмме водяного пара.

а б

Рис. 3.1. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор; 4 – конденсатный насос

Точку 0 находят в поле диаграммы на пересечении начальной изобары р₀ и начальной изотермы t₀. В точке 0 определяют начальную энтальпию h₀ = = 3303 кДж/кг и энтропию s₀ = 6,9589 кДж/кг. От точки 0 строят изоэнтропийный процесс расширения пара в проточной части турбины (s₀ = const) до пересечения с конечной изобарой р_К. В точке пересечения определяют h_KS = = 2124 кДж/кг – энтальпию пара в конце расширения.

На рис. 3.1 также показан действительный процесс расширения пара с учетом потерь, характеризуемых _Оi. Для построения действительного процесса находят конечную энтальпию:

h_K = h₀ – (h₀ – h_KS) _Оi = 3303 – (3303 – 2124)0,82 = 2336 кДж/кг.

На пересечении изобары р_К и энтальпии h_К находят конечную точку процесса К и соединяют ее с начальной точкой 0. Зная энтальпию h₀, h_KS, по заданной мощности N_Э находят расход пара на турбогенератор, используя формулу (3.1):

Для определения термического КПД цикла без учета работы питательного насоса необходимо определить энтальпию конденсата на выходе из конденсатора паровой турбины h'_K. Если считать, что конденсат в конденсаторе не переохлаждается, то значение энтальпии жидкости h'_K = h_Ж находят по давлению в конденсаторе р_К, пользуясь таблицами свойств водяного пара: при 5 кПа h'_К = 137,8 кДж/кг.

Термический КПД цикла Ренкина

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход пара и термический КПД паротурбинной электростанции с начальными параметрами пара перед турбиной: р₀, t₀; давление пара за турбиной р_К; внутренний относительный КПД турбины _Оi = 0,82; электромеханический КПД _ЭМ = 0,92; мощность турбины N. Турбина работает с выключенной регенерацией. Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р0, МПа	12	13	14	15	16	17	18	19	20	15
t0, ОС	400	450	500	550	400	450	500	550	400	450
рК, кПа	6,0	7,0	8,0	5,0	6,0	7,0	8,0	5,0	6,0	7,0
NЭ, МВт	8	10	12	15	20	25	30	35	40	45

Задача 3. Как изменится расход пара на турбину (см. задачу 2), если будет применен регенеративный подогрев питательной воды паром из отбора турбины р_ОТБ = 0,1 МПа в смешивающем подогревателе до температуры t_ПВ = 100 ^ОС (рис. 3.2)? Определить, как изменится термический КПД цикла с введением регенеративного подогрева.

Решение. Расход пара на турбину с отбором при той же электрической мощности N_Э = 12 МВт находится по формуле В.И. Гриневецкого:

(3.2)

где y = (h_ОТБ – h_К)/(h₀ – h_К) – коэффициент недовыработки мощности паром турбины; D_ОТР – расход пара из отбора турбины на регенеративный подогрев конденсата.

Рис. 3.2. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор; 4 – конденсатный насос; 5 – регенеративный смешивающий подогреватель

Отбор D_ОТБ обычно выражают в долях расхода пара на турбину: D_ОТБ = aD_Т, где a – доля отбора для смешивающего подогревателя. Эта доля определяется по тепловому балансу подогревателя и составляет

Подставляя в (3.2) выражение для D_ОТБ, находим

Таким образом, расход пара на турбину с отбором находят через ранее известное значение расхода пара на турбину D и значения a и y.

Для определения y находят энтальпию пара в отборе h_ОТБ и конечную энтальпию пара h_К, пользуясь таким же методом построения процесса расширения пара, как и в задаче 2: h_ОТБ = 2653 кДж/кг; h_К = 2336 кДж/кг.

Определяют значения a и y по приведенным выше формулам, предварительно находя по таблицам воды и водяного пара = 413 кДж/кг при t_ПВ = 100 ^ОС, = 137,7 кДж/кг, t_К = 32,9 ^ОС:

По известным значениям a, y, D далее находят

кг/с;

кг/с.

Проверка правильности решения:

кг/с.

Термический КПД цикла с регенерацией

Относительный прирост КПД

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Как изменится расход пара на турбину (см. задачу 2), если будет применен регенеративный подогрев питательной воды паром из отбора турбины р_ОТБ в смешивающем подогревателе до температуры t_ПВ? Определить также, как изменится термический КПД цикла с введением регенеративного подогрева.

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р0, МПа	12	13	14	15	16	17	18	19	20	15
t0, ОС	400	450	500	550	400	450	500	550	400	450
рК, кПа	6,0	7,0	8,0	5,0	6,0	7,0	8,0	5,0	6,0	7,0
NЭ, МВт	8	10	12	15	20	25	30	35	40	45
рОТБ, МПа	0,11	0,12	0,13	0,11	0,12	0,13	0,11	0,12	0,13	0,12
tПВ, ОС	102	105	107	102	105	107	102	105	107	105

Задача 4. Определить расход пара и термический КПД паротурбинной установки с параметрами р₀ = 4 МПа; t₀ = 450 ^ОС; р_К = 4 кПа с регенеративным подогревом конденсата в трех смешивающих подогревателях (рис. 3.3) до температуры питательной воды t_ПВ = 150 ^ОС; _Оi = 0,85; _ЭМ = 0,93; N_Э = 25 МВт.

Рис. 3.3. Принципиальная схема паротурбинной установки с тремя регенеративными смешивающими подогревателями: 1 – паровой котел; 2 – турбогенератор; 3 – конденсатор; 4 – регенеративный смешивающий подогреватель; 5 – насосы

Решение. Задача решается таким же методом, что и задача 3. Предварительно определяют параметры и расход отборов пара на регенерацию D₁, D₂, D₃ в долях общего расхода пара на турбину D_T:

D₁ = a₁D_T; D₂ = a₂D_T;

D₃ = a₃D_T.

Параметры отборов р₁, р₂, р₃ и h₁, h₂ и h₃ определяют построением процесса расширения пара в hs-диаграмме (рис. 3.4). Давления в отборах определяют по температурам насыщения в смешивающих подогревателях при заданном равномерном распределении подогрева по ступеням. Интервал регенеративного подогрева определяют заданной t_ПВ = 150 ^ОС и t_К = 28,6 ^ОС при р_К = 4 кПа. Интервал подогрева

t = t_ПВ – t_К = 150 – 28,6 = 121,4 ^ОС.

На ступень подогрева будет приходиться

Рис. 3.4. Процесс расширения в диаграмме

Температура насыщения третьего регенеративного отбора

По таблицам при найденной температуре t_3Н = 69,1 ^ОС давление в третьем отборе составит р₃ = 30 кПа.

Аналогично находят t_2Н и р₂; t_1Н и р₁:

Так как t_ПВ = 150 ^ОС, подогрев в последней ступени следует принять равным 40,4 ^ОС. Тогда

и р₁ = 0,475 МПа.

По процессу расширения пара в hs-диаграмме с учетом _Oi находят h₀ = 3332 кДж/кг; h_К = 2281 кДж/кг; h₃ = 2508 кДж/кг; h₂ = 2718 кДкг; h₁ = 2908 кДж/кг. Затем по тем же формулам, что и в решении задачи 3, находят a₁, y₁, a₂, y₂, a₃, y₃:

где

где

где

Определяют расход пара на турбину с учетом регенеративных отборов:

Термический КПД цикла с регенерацией

Термический КПД цикла без регенерации (для этих же параметров)

Приращение КПД вследствие регенерации составит

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход пара и термический КПД паротурбинной установки с параметрами р₀; t₀; р_К с регенеративным подогревом конденсата в трех смешивающих подогревателях (рис. 3.4) до температуры питательной воды t_ПВ ; _Оi = 0,85; _ЭМ = 0,93; N_Э .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р0, МПа	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0
t0, ОС	460	440	420	400	460	440	420	400	460	420
рК, кПа	4,0	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	5,2	5,4	5,6	5,8
tПВ, ОС	155	150	145	155	150	145	155	150	145	155
NЭ, МВт	20	25	30	35	40	20	25	30	35	40

Задача 5. Рассчитать принципиальную схему станции с турбиной Р-100-13/15 (ЛМЗ) при следующих исходных данных [1]:

 начальные параметры пара перед турбиной р₀ = 12,74 МПа, t₀ = 560 ^ОС;

 давление за турбиной р_К = 1,0 МПа;

отпуск пара внешнему потребителю из противодавления D_ВП = 540 т/ч;

 внутренний относительный КПД турбины _Оi = 0,844;

 электромеханический КПД турбогенератора _ЭМ = 0,97;

 число отборов пара на регенерацию n = 3;

 доля возвращаемого конденсата _ВК = 0,85; t_ВК = 70 ^ОС;

 давление в деаэраторе р_Д = 0,588 МПа;

 температура химически очищенной воды t_ХОВ = 30 ^ОС;

 продувка котла a_ПРОД = 10 % D_Т;

 потеря пара и конденсата внутри станции a_УТ = 1,2 % D_Т (условно принято из деаэратора);

 продувочная вода котла после подогревателя химически очищенной воды сливается в канализацию с температурой t_СВ = 60 ^ОС.

Принципиальная схема турбоустановки представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Принципиальная схема турбоустановки Р-100-130/15: К – котел; Т – турбина; П – тепловой потребитель; Д – деаэратор; КН – конденсатный насос; ПН – питательный насос; ПВД – подогреватель высокого давления; С – сепаратор

Решение. Расчет принципиальной схемы противодавленческой турбины сводится к определению расхода пара на турбину и развиваемой ею электрической мощности. При наличии нерегулируемых отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды и возвращаемого конденсата с производства с незаданной наперед температурой питательной воды данная задача может быть решена лишь методом предварительной оценки расхода пара на турбину с последующим уточнением (метод последовательных приближений).

Для предварительной оценки расхода пара на турбину расчетную схему представим в ином виде, заменив регенеративную систему из трех поверхностных подогревателей одним условным смешивающим регенеративным подогревателем (рис. 3.6). В этом случае расход пара на турбину

где

Здесь D_ВП – отпуск пара внешнему потребителю; D_П – расход пара на деаэратор; D_Р – расход пара из отбора в условном смешивающем регенеративном подогревателе.

Рис. 3.6. К решению задачи 5: РП – регенеративный подогреватель смешивающего типа

Строим рабочий процесс в турбине в hs-диаграмме (рис. 3.7) и находим h_К = 2930 кДж/кг.

На основе материального и теплового балансов оцениваем расход пара на деаэратор:

где D_ВК – расход возвращаемого конденсата, т/ч.

Расход химически очищенной воды

Предположим D_УТ + D'_ПРОД ~ 15 т/ч. Тогда

Рис. 3.7. Процесс расширения пара в турбине Р-100-130/15 ЛМЗ в hs-диаграмме

Предварительный расход пара из противодавления

Задаемся температурой питательной воды t_ПВ = 230 ^ОС.

Определяем параметры среднего условного регенеративного отбора пара. Температура питательной воды в смешивающем регенеративном подогревателе

Давление в среднем регенеративном отборе

По hs-диаграмме находим = 2990 кДж/кг.

Определяем расход пара в условном регенеративном подогревателе. Уравнение теплового баланса

где _ТА = 0,98 – КПД теплообменного аппарата; отсюда

Предварительный расход пара на турбину

При номинальной нагрузке и при конечном давлении р_К = 1,47 МПа турбина Р-100-130 согласно заводским данным имеет следующую характеристику: = 760 т/ч; давления и температуры в отборах: = 3,4 МПа; = 385 ^ОС; = 2,28 МПа; = 335 ^ОС; = 1,47 МПа; = = 284 ^ОС.

Используя формулу Флюгеля, определяем давление в первом отборе при расходе пара на турбину D_Т = 746,7 т/ч и конечном давлении р_К = 1,0 МПа:

На hs-диаграмме находим h_ОТБ1 = 3180 кДж/кг (см. рис. 2.7); = = 236,9 ^ОС.

Принимаем недогрев  = 4,9 ^ОС, тогда температура питательной воды на входе в котел t_ПВ = 232 ^ОС.

Расход питательной воды

Расход продувочной воды

Расчет сепаратора непрерывной продувки

(см. задачу 14).

где = 1565 кДж/кг (при р_КУ = 13,8 МПа); = 2755,5 кДж/кг; = = 666,8 кДж/кг.

Количество продувочной воды, сливаемой в дренаж,

Температура добавочной химически очищенной воды после охладителя продувки

Определяем интервал подогрева питательной воды в регенеративных подогревателях

При трехступенчатом равномерном подогреве питательной воды в каждой ступени

Температура питательной воды перед ПВД

Расход пара на ПВД1

Температура насыщения пара второго отбора

давление отбора р_ОТБ2 = 1,985 МПа.

Проверка давления в камере второго отбора по формуле Флюгеля:

С помощью hs-диаграммы определяем энтальпию пара во втором отборе: h_ОТБ2 = 3070 кДж/кг; h'_ОТБ2 = 908 кДж/кг. Температура воды перед подогревателем ПВД2 t'₂ = t^B_ОТБ3   = 180 – 4 = 176 ^ОС.

Уравнение теплового баланса ПВД2

Отсюда

Температура насыщения пара третьего отбора t^Н_ОТБ3 = 180 ^ОС (р_ОТБ3 = 1,0 МПа). Энтальпия пара третьего отбора h_ОТБ3 = 2930 кДж/кг; h'_ОТБ3 = 764,2 кДж/кг.

Расход пара из третьего отбора

где h'_ПВ = h'_Д + h_ПН – энтальпия питательной воды за питательным насосом;

h'_ПВ = 666,8 + 25 = 692 кДж/кг.

Тепловой баланс деаэратора

D_Д h_K _Д + d_СЕП h"_СЕП + (D_ОТБ1 + D_ОТБ2 + D_ОТБ3) h'_ОТБ3 +

+ D_ВК h'_ВК + D_ДОБ h'_ДОБ = (D_ПВ + D_УТ) h'_Д;

Полный расход пара в турбине

D_Т = D_ОТБ1 + D_ОТБ2 + D_ОТБ3 + D_Д + D_ВП =

= 41,24 + 50,15 + 11,26 + 95,57 + 540 = 738,22 т/ч.

По сравнению с первоначально принятым расходом пара расхождение составляет

Дальнейшей корректировки расхода пара не делаем (расхождение допускается до 2 %).

Электрическая мощность турбины

Перегрузка турбины вызвана завышенным расходом пара внешним потребителем при пониженном (против расчетного) противодавлении.

Задача 6. Определить расход пара на турбину номинальной электрической мощностью N_Э = 60 МВт, отпускающей из отбора пар в количестве D_ОТБ = 120 т/ч (рис. 3.8). Давление в отборе р_П = 1,0 МПа; начальные параметры пара перед турбиной р₀ = 12,7 МПа, t₀ = 540 ^ОС. Давление в конденсаторе турбины р_К = 4 кПа. Средний внутренний относительный КПД турбины _Oi = 0,85; электромеханический КПД турбогенератора _ЭМ = 0,98.

Решение. По известным значениям р₀ и t₀ и hs-диаграмме определяем энтальпию h₀ = 3440 кДж/кг.

На пересечении линии s₀ = const и давления в конденсаторе р_К = 4 кПа находим энтальпию пара в конце изоэнтропного расширения h_КS = 1980 кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад пара на турбину составляет

h_S = h₀ – h_KS = 3440 – 1980 = 1460 кДж/кг.

Действительный теплоперепад пара на турбине

h = h_S _Oi = 14600,85 = 1241 кДж/кг.

Рис. 3.8. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор

Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения (в конденсаторе)

h_K = h₀ – h = 3440 – 1241 = 2200 кДж/кг.

Параметры пара в конце действительного процесса определяются точкой К, которая лежит на пересечении линий h_К и р_К .

Процесс 0-К – действительный процесс расширения пара в турбине.

Действительная энтальпия газа в отборе определяется пересечением линии процесса 0-К и давлением пара р_П = 1,0 МПа. Энтальпия h_ОТД = 2962 кДж/кг.

Коэффициент недовыработки мощности отборным паром

Расход пара на турбину

Задача 7. Определить расход греющего пара G_П атмосферного смешивающего деаэратора (рис. 3.9) (давление р_П = 2·10⁵ Па, температура t_П = 130 ⁰С), если конечная температура деаэрированной воды 100 ^ОС и в деаэраторе нагревается:

 поток турбинного конденсата G_WТК = 6 кг/с с температурой t_ТК = 30 ^ОС и р_ТК = 3·10⁵ Па;

 поток химически очищенной воды G_WХО = 7 кг/с, температурой t_ХО = 40 ^ОС и р_ХО = 5·10⁵ Па.

Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .

Рис. 3.9. Деаэратор

Решение. Тепловой расчет деаэратора основывается на составлении и решении уравнений материального и теплового балансов.

1. Энтальпию греющего пара определяем по р_П, t_П и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (ТСВВП) – h_П = 2727,5 кДж/кг.

2. Энтальпию турбинного конденсата определяем по р_ТК, t_ТК и таблицам ТСВВП – h_ТК = 125,9 кДж/кг.

3. Энтальпию химически очищенной воды определяем по р_ХО, t_ХО и таблицам ТСВВП – h_ХО = 167,8 кДж/кг.

4. Энтальпию деаэрированной воды определяем по давлению р_В = 1·10⁵ Па, t_В = 100 ⁰С и таблицам ТСВВП – h_В = 419 кДж/кг.

5. Тепловой баланс деаэратора составит

(G_П h_П + G_WTK h_TK + G_WХО h_ХО)  = (G_П + G_WTK + G_WХО) h_В

или

(G_П  2727,5 + 6  125,9 + 7  167,8)  0,95 = (G_П + 6 + 7)  419.

Откуда G_П = 1,59 кг/с.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход греющего пара G_П атмосферного смешивающего деаэратора (давление р_П, температура t_П), если конечная температура деаэрированной воды 100 ^ОС и в деаэраторе нагревается:

 поток турбинного конденсата G_WТК с температурой t_ТК и р_ТК;

 поток химически очищенной воды G_WХО с температурой t_ХО и р_ХО.

Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
рП, МПа	0,2	0,2	0,2	0,2	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
tП, ОС	125	130	135	140	130	135	140	145	135	140
рТК, МПа	0,3	0,3	0,3	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35
tТК, ОС	40	45	30	35	40	45	30	35	40	45
рХО, МПа	0,45	0,45	0,45	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,45
tХО, ОС	30	35	40	30	35	40	30	35	40	45
GWТК, кг/с	6	4	5	5	6	4	4	5	6	4
GWХО, кг/с	7	5	6	6	7	5	5	6	7	5

Задача 8. Для подачи потребителю пара в сухом насыщенном состоянии давлением р₃ = 6·10⁵ Па используется пар, вырабатываемый котлами при р₁ = 40·10⁵ Па и t₁ = 350 ⁰С (рис. 3.10). После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждение при неизменном давлении. Сколько теплоты за 1 сек отводится от пара в охладителе, если расход его составляет G = 1,4 кг/с.

Решение. Начальное состояние пара, вырабатываемого котлами, определяется точкой 1, после дросселирования – точкой 2 и направляемого потребителю – точкой 3 (рис. 3.11).

Поскольку охлаждение пара в поверхностном охладителе происходит при р = const, то отводится теплота, равная

Q = G (h₂ – h₃) = 1,4 (3088 – 2760) = 460 кДж/кг.

Рис. 3.10. Поверхностный пароохладитель	Рис. 3.11. Процессы обработки пара

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Для подачи потребителю пара в сухом насыщенном состоянии давлением р₃ используется пар, вырабатываемый котлами при р₁ и t₁. После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждение при неизменном давлении. Сколько теплоты за 1 сек отводится от пара в охладителе, если расход его составляет G?

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р3, МПа	0,5	0,55	0,6	0,65	0,65	0,6	0,55	0,5	0,7	0,75
р1, МПа	4,0	4,0	4,0	4,0	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,0
t1, ОС	300	350	400	450	300	350	400	450	350	400
G, кг/с	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8

Задача 9. В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) имеются пиковые (рис. 3.12, а) и основные (3.12, б) подогреватели. Первые обогреваются паром, имеющим давление р₁ = 510⁵ Па и температуру 250 ^ОС, а вторые – паром р₂ = 1,210⁵ Па и температурой 130 ^ОС. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1) массовый расход воды, которую следует подогреть, G_W = 8 кг/с;

вода в установке подогревается с t₃ = 60 ^ОС до t₅ = 110 ^ОС;

2) разность между температурой воды, выходящей из основных подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара t = 8 ^ОС;

3) КПД подогревателей  = 98 %.

Рис. 3.12. Подогреватели сетевой воды: а  пиковый; б  основной

Решение. Температура насыщения пара при р₂ = 1,210⁵ Па, t₂" = 104,81 ^ОC, следовательно, при входе в пиковые подогреватели сетевая вода будет иметь температуру

t₄ = t₂"  t = 104,81 – 8 = 96,81 ^ОС.

Энтальпия пара при р₁ = 510⁵ Па и температуре 250 ^ОС равна h₁ = = 2958 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р₁ = 510⁵ Па  h₁' = 640,1 кДж/кг.

Уравнение теплового баланса пикового подогревателя

G_W (t₅ – t₄) c_W = G₁  (h₁ – h₁'),

где с_W = 4,1868 кДж/(кгК) – теплоемкость воды.

Расход пара на пиковые подогреватели составляет

Энтальпия пара при р₂ = 1,210⁵ Па и температуре 130 ^ОС равна h₂ = = 2735 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р₂ = 1,210⁵ Па  h₂' = 439,4 кДж/кг.

Суммарный теплосъем с основных подогревателей равен

q_ОП = G_W (t₄ – t₃) c_W = 8·(96,81 – 60)4,1868 = 1234 кДж/кг,

из которых на конденсат пиковых подогревателей приходится

q' =  G₁ (h₁' – h₂') = 0,950,195(640 – 439,4) = 38,2 кДж/с

и на пар при р₂ = 1,210⁵ Па

q_ОП – q' = 1234 – 38,2 = 1195,8 кДж/с.

Расход пара на основные подогреватели

кг/с.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) (рис. 3.12) имеются пиковые (а) и основные (б) подогреватели. Первые обогреваются паром, имеющим давление р₁ и температуру t₁, а вторые – паром р₂ и температурой t₂. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1) массовый расход воды, которую следует подогреть, G_W;

вода в установке подогревается с t₃ до t₅;

2) разность между температурой воды, выходящей из основных подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара t = 8 ^ОС;

3) КПД подогревателей  .

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.8.

Таблица 3.8

Параметры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р1, МПа	0,5	0,55	0,6	0,5	0,55	0,6	0,5	0,55	0,65	0,7
t1, ОС	300	300	300	350	350	350	350	350	400	400
р2, МПа	0,12	0,13	0,14	0,15	0,12	0,13	0,14	0,15	0,13	0,15
t2, ОС	120	125	130	135	120	130	130	135	125	135
GW, кг/с	4	5	6	7	8	4	5	6	7	8
t3, ОС	60	70	80	50	60	70	80	60	70	80
t5, ОС	110	120	130	100	110	120	130	110	120	130
, %	96	97	98	96	97	98	96	97	98	96

Задача 10. В поверхностном подогревателе (рис. 3.13) производится регенеративный подогрев питательной воды греющим паром, отобранным из турбины при р_П = 0,66 МПа и степени сухости х_П = 0,94. Конденсат выходит с температурой на t = 2,0 ^ОС ниже, чем температура насыщения при р_П. Питательная вода, подаваемая насосом при р_В2 = 10 МПа, имеет на входе t_В1 = 110 ^ОС и на выходе t_В2 = 155 ^ОС. Определить количество пара, необходимое для подогрева 1 кг питательной воды.

Рис. 3.13. Поверхностный подогреватель

Решение. Теплота, отданная паром, Q_П равна теплоте, принятой водой, Q_В:

Q_П = Q_В;

Q_П = m_П h = m_П (h_П –h_К);

Q_В = m_В с_РВ t_В = m_В с_РВ (t_В2 –t_В1).

Из последних уравнений

По р_П, х_П и hs-диаграмме определяем энтальпию пара h_П = 2620 кДж/кг.

По таблицам ТСВВП и давлению пара р_П определяем температуру насыщения t' = 162,6 ^ОС.

Температура конденсата t_К на 2 ^ОС ниже t', t_К = 160,6 ^ОС.

По таблицам ТСВВП и t_К =160,6 ^ОС находим энтальпию насыщенной жидкости h_К = 677 кДж/кг.

Массовую изобарную теплоемкость воды определяем по таблицам ТСВВП. При р = 10 МПа и t_СР = 130 ^ОС с_РВ = 4,238 кДж/(кгК).

кг/кг.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

В поверхностном подогревателе (рис. 3.13) производится регенеративный подогрев питательной воды греющим паром, отобранным из турбины при р_П и степени сухости х_П. Конденсат выходит с температурой на t = 2,0 ^ОС ниже, чем температура насыщения при р_П. Питательная вода, подаваемая насосом при р_В2, имеет на входе t_В1 и на выходе t_В2. Определить количество пара, необходимое для подогрева 1 кг питательной воды.

Варианты контрольных заданий приведены в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Пара- метры	Варианты заданий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
рП, МПа	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70
х	0,90	0,92	0,94	0,90	0,92	0,94	0,96	0,90	0,92	0,96
рВ2, МПа	0,8	0,9	1,0	1,1	0,8	0,9	1,0	1,1	0,8	0,9
tВ1, ОС	100	110	120	105	115	100	110	105	115	110
tВ2, ОС	145	155	165	150	160	145	155	150	160	155

Задача 11. Во избежание больших потерь конденсата пара из отбора турбины на электростанции установлен паропреобразователь (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Паропреобразователь

Параметры пара, направляемого на производство из паропреобразовате-ля, р₁ = 4·10⁵ Па, степень сухости пара х = 0,98. Греющий пар имеет давление р₂ = 6·10⁵ Па и температуру t₂ = 220 ^ОС. Питательная вода поступает в паропреобразователь с давлением р₃ = 5·10⁵ Па и температурой t₃ = 60 ^ОС. Масса пара, направляемая на производство G₁ = 5,5 кг/с. Определить массовый расход греющего пара G₂ и его испарительную способность при условиях, что в паропреобразователе не должно происходить переохлаждение конденсата, а потери в окружающую среду составляют 3 %.

Решение. По таблицам ТСВВП и давлении р₁ = 4·10⁵ Па находим энтальпию жидкости h' = 604,7 кДж/кг и теплоту парообразования r = 2134 кДж/кг.