1150
.pdf
ратурой 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. 2.6). В этом случае расход пара на турбину
DT DПД DP ,
где
DПД DВП DД .
Здесь DВП – отпуск пара внешнему потребителю; DП – расход пара на деаэратор; DР – расход пара из отбора в условном смешивающем регенеративном подогревателе.
DТ |
|
К |
NЭ |
Т |
|
|
DПД |
DР
РП |
|
DВП |
|
|
|
DХОВ |
DД |
|
|
П |
|
Д |
|
|
DПВ |
|
|
ПН |
DВК |
КН |
Рис. 2.6. К решению задачи 5: РП – регенеративный подогреватель смешивающего типа
Строим рабочий процесс в турбине в h s-диаграмме (рис. 2.7) и находим hК = 2930 кДж/кг.
На основе материального и теплового балансов оцениваем расход пара на деаэратор:
50
D |
|
D |
ХОВ |
(h' |
h' |
|
) D |
ВК |
(h' |
h' |
) |
|||
Д |
|
|
Д |
|
ХОВ |
h' |
Д |
ВК |
, |
|||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
Д |
|
|
|
|
|
где DВК – расход возвращаемого конденсата, т/ч. |
|
|||||||||||||
Расход химически очищенной воды |
|
|
|
|
||||||||||
|
D |
ХОВ |
(1 |
ВК |
)D |
ВП |
D D' . |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
УТ |
|
ПРОД |
|
||||
h, |
|
|
|
|
|
|
р0 = 12,74 МПа |
|
||||||
кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t0 = 560 OC |
||||
|
|
h0 = 3500 |
|
0 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рОТБ1 = 3,17 МПа |
||||
|
|
|
|
|
h1 = 3180 1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рОТБ2 = 1,98 МПа |
||
H0 = 675 |
|
|
|
h2 = 3070 |
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
Hi = 570 |
|
|
|
|
|
|
рРСР = 1,369 МПа |
||||
|
|
|
|
|
|
|
hРСР = 2920 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рК = 1,0 МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hК = 2930 |
|
|
|||
|
|
|
hKS = 2825 |
|
|
|
|
|
|
K |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
KS |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
Рис. 2.7. Процесс расширения пара в турбине Р-100-130/15 ЛМЗ |
||||||||||||||
в h s-диаграмме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Оцениваем DУТ + D'ПРОД ~ 15 т/ч. Тогда
DХОВ (1 0,85) 540 15 96 т/ч;
51
DД 96 (666,8 125,6) 459 (666,8 293) 98,77 т/ч. 2930 666,8
Предварительный расход пара из противодавления
DПД DВП DД 540 98,77 638,77 т/ч.
Задаемся температурой питательной воды tПВ = 230 ОС. Определяем параметры среднего условного регенеративного отбо-
ра пара. Температура питательной воды в смешивающем регенеративном подогревателе
CP |
|
tПВ tД |
|
230 158 |
|
О |
|
tP |
|
|
|
|
194 |
|
С. |
|
2 |
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
||
Давление в среднем регенеративном отборе |
|
|
|||||
|
рPCP f (tPCP ) 1,369 |
МПа. |
|
|
|||
|
|
|
hCP |
|
|
|
|
По h s-диаграмме находим |
P |
= 2990 кДж/кг. |
|
||||
Определяем расход пара в условном регенеративном подогревателе. Уравнение теплового баланса
DPCP (hPCP hПВ' ) ТА [DПД DУТ DПРОД ](hПВ' hД' ),
где ТА = 0,98 – КПД теплообменного аппарата; отсюда
|
|
(D |
ПД |
D D |
ПРОД |
)(h' |
h' |
) |
|
|
DPCP |
|
УТ |
ПВ |
Д |
|
|
||||
|
|
(hPCP hПВ' ) ТА |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(638,77 15) (990,3 |
666,8) |
107,92 т/ч. |
|||||||
|
|
|||||||||
|
|
(2990-990,3) 0,98 |
|
|
|
|
|
|||
Предварительный расход пара на турбину
DT DПД DРСР 638,77 107,92 746,69 ~ 746,7 т/ч.
При номинальной нагрузке и при конечном давлении рК = 1,47 МПа турбина Р-100-130 согласно заводским данным имеет следующую характеристику: DТ0 = 760 т/ч; давления и температуры в отбо-
рах: pОТБ0 |
1 = 3,4 МПа; tОТБ0 |
1 = 385 ОС; pОТБ0 |
2 = 2,28 МПа; tОТБ0 |
2 = 335 ОС; |
pОТБ0 3 = 1,47 МПа; tОТБ0 3 = 284 ОС.
52
Используя формулу Флюгеля, определяем давление в первом отборе при расходе пара на турбину DТ = 746,7 т/ч и конечном давлении
рК = 1,0 МПа:
|
|
|
|
|
|
DT |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
0 |
|
2 |
0 |
2 |
|
|
pОТБ1 |
|
pK |
|
[(pОТБ1) |
|
(рК ) |
|
] |
||||||
D0 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
746,7 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
[3,4 |
|
1,47 |
|
] 3,17 |
МПа. |
||||
|
760 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На h s-диаграмме находим hОТБ1 = 3180 кДж/кг (см. рис. 2.7); t1'' = = 236,9 ОС.
Принимаем недогрев = 4,9 ОС, тогда температура питательной воды на входе в котел tПВ = 232 ОС.
Расход питательной воды
DПВ DТ DПРОД 1,01DТ 1,01 746,7 754,167 т/ч.
Расход продувочной воды DПРОД 7,467 т/ч. Расчет сепаратора непрерывной продувки
|
D |
ПРОД |
(h' |
|
h' |
) |
|
dСЕП |
|
ПРОД |
СЕП |
|
(см. задачу 14 на с. 68). |
||
|
h" |
h' |
|
|
|||
|
|
|
СЕП |
СЕП |
|
|
|
где hПРОД' = 1565 кДж/кг (при рКУ = 13,8 МПа); hСЕП'' = 2755,5 кДж/кг; hСЕП' = 666,8 кДж/кг.
dСЕП 7,467 (1565 666,8) 3,21 т/ч. 2755,5 666,8
Количество продувочной воды, сливаемой в дренаж,
DПРОД' DПРОД dСЕП 7,467 3,21 4,257 т/ч.
Температура добавочной химически очищенной воды после охладителя продувки
t |
ДОБ |
t |
ХОВ |
|
DПРОД |
(t |
СЕП |
t |
СЛ |
) 30 |
|
4,257 |
(158 60) 34,63 |
О |
С. |
DДОБ |
81 0,012 747,7 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53 |
|
|
|
|
|
Определяем интервал подогрева питательной воды в регенеративных подогревателях
tПВ tПВ tД 232 158 74 О С.
При трехступенчатом равномерном подогреве питательной воды в каждой ступени
tПВД 74:3 ~ 25 ОС.
Температура питательной воды перед ПВД
t1' tПВ tПВД 232 25 207 О С.
Расход пара на ПВД1
D |
|
D |
ПВ |
(h' |
|
h' |
) |
|
|
754,167 (999,7 884,1) |
41,24 т/ч. |
||
|
ПВ |
|
1 |
|
|
|
|
||||||
(h |
|
h' |
|
) |
|
|
(3180 1023) 0,98 |
||||||
ОТБ1 |
|
|
|
ТА |
|
|
|
||||||
|
|
ОТБ1 |
ОТБ1 |
|
|
|
|
|
|
||||
Температура насыщения пара второго отбора |
|
||||||||||||
|
|
|
|
tОТБН |
2 |
tПВД' |
1 Θ 207 5 212 О С; |
|
|||||
давление отбора рОТБ2 = 1,985 МПа.
Проверка давления в камере второго отбора по формуле Флюгеля:
|
|
|
|
|
2 |
|
|
' |
|
|
2 |
|
0 |
2 |
|
|
|
0 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
DОТС |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
pОТБ2 |
pK |
|
|
|
|
|
|
[(pОТБ2 ) |
|
(р |
К ) |
|
] |
||||||||
D0 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ОТС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
746,7 41,24 |
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2,28 |
|
1,47 |
|
) 1,981 МПа. |
||||||||
|
|
760 41,24 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С помощью h s-диаграммы определяем энтальпию пара во втором отборе: hОТБ2 = 3070 кДж/кг; h'ОТБ2 = 908 кДж/кг. Температура воды перед подогревателем ПВД2 t'2 = tBОТБ3 = 180 – 4 = 176 ОС.
Уравнение теплового баланса ПВД2
DПВ (h1' h2' ) [DОТБ2 (hОТБ2 hОТБ' 2 ) DОТБ1(hОТБ' 1 hОТБ' 2 )] ТА.
Отсюда
54
DОТБ2 DПВ (h1' h2' ) DОТБ1' (hОТБ' 1 hОТБ' 2 ) ТА
(hОТБ2 hОТБ2 ) ТА
754,167 (884,1 737) 41,24 (1023 908) 0,98 50,15 т/ч. (3070 908) 0,98
Температура |
|
насыщения пара третьего отбора tНОТБ3 |
= 180 ОС |
|||||||||||||||
(рОТБ3 = 1,0 МПа). |
Энтальпия |
пара |
|
третьего |
отбора hОТБ3 = |
|||||||||||||
= 2930 кДж/кг; |
h'ОТБ3 = 764,2 кДж/кг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Расход пара из третьего отбора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
D |
|
D |
ПВ |
(h' |
h' |
) |
ТО |
[(D |
|
D |
|
)(h' |
h' |
)] |
||||
|
|
|
2 |
ПВ |
|
|
ОТБ1 |
|
ОТБ2 |
ОТБ2 |
ОТБ3 |
|
, |
|||||
ОТБ3 |
|
|
|
|
|
|
(h |
|
h' |
|
) |
ТА |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ОТБ3 |
|
ОТБ3 |
|
|
|
|
|
|||
где h'ПВ = h'Д + hПН – энтальпия питательной воды за питательным насосом;
hПН |
|
р |
ПН |
|
CP |
|
(15,0 0,588) 106 0,0013 |
~ 25 кДж/кг; |
|
ПН |
|
0,75 103 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
h'ПВ = 666,8 + 25 = 692 кДж/кг.
DОТБ3 754,167 (737 692) 0,98 (41,24 50,15) (908 764,2) 11,260 т/ч.
(2930 764,2) 0,98
Тепловой баланс деаэратора
DД hK Д + dСЕП h"СЕП + (DОТБ1 + DОТБ2 + DОТБ3) h'ОТБ3 + + DВК h'ВК + DДОБ h'ДОБ = (DПВ + DУТ) h'Д;
DД |
(DПВ DУТ )hД' |
DОТБПВД hОТБ' |
3 dСЕП hСЕП" |
DДОБ hДОБ' |
DВК hВК' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hК Д |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
(754,167 8,96) 666,8 102,65 764,2 3,21 2755,5 89,96 145 459 293 2930 0,98
95,57 т/ч.
Полный расход пара в турбине
DТ = DОТБ1 + DОТБ2 + DОТБ3 + DД + DВП =
= 41,24 + 50,15 + 11,26 + 95,57 + 540 = 738,22 т/ч.
55
По сравнению с первоначально принятым расходом пара расхождение составляет
DT 746,7 738,22 100 1,1 %. 746,7
Дальнейшей корректировки расхода пара не делаем (расхождение допускается до 2 %).
Электрическая мощность турбины
NЭ Di hi ЭМ [DОТБ1 h1 DОТБ2 h2 DОТБ3 h3 (DД DВП )Hi ] ЭМ
[41,24 320 50,15 430 11,26 570 (95,57 540) 570]
0,971000 108,7 МВт. 3600
Перегрузка турбины вызвана завышенным расходом пара внешним потребителем при пониженном (против расчетного) противодавлении.
Задача 6. Определить расход пара на турбину номинальной электрической мощностью NЭ = 60 МВт, отпускающей из отбора пар в количестве DОТБ = 120 т/ч (рис. 2.8). Давление в отборе рП = 1,0 МПа; начальные параметры пара перед турбиной р0 = 12,7 МПа, t0 = 540 ОС. Давление в конденсаторе турбины рК = 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 рК = = 4 кПа находим энтальпию пара в конце изоэнтропного расширения hКS = 1980 кДж/кг.
Располагаемый теплоперепад пара на турбину составляет
hS = h0 – hKS = 3440 – 1980 = 1460 кДж/кг.
Действительный теплоперепад пара на турбине
h = hS Oi = 1460 0,85 = 1241 кДж/кг.
56
p0, t0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
h |
0 |
p0 |
t0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
DТ |
2 |
|
h0 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
hОТБ |
|
|
ОТБ pОТБ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
DОТБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pK |
||
|
pK |
D |
|
hK |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
рОТБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h'ПВ |
tПВ |
|
K |
|
3 |
|
|
||||||||||||
hОТБ |
|
|
|
|||||||||||
|
hKS |
KS |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
p’K |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
h'K |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
б) |
s |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
Рис. 2.8. Паротурбинная установка: а – схема; б – процесс расширения в диаграмме; 1 – турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор
Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения (в конденсаторе)
hK = h0 – h = 3440 – 1241 = 2200 кДж/кг.
Параметры пара в конце действительного процесса определяются точкой К, которая лежит на пересечении линий hК и рК .
Процесс 0-К – действительный процесс расширения пара в турби-
не.
Действительная энтальпия газа в отборе определяется пересечением линии процесса 0-К и давлением пара рП = 1,0 МПа. Энтальпия hОТД = 2962 кДж/кг.
Коэффициент недовыработки мощности отборным паром
|
|
|
|
|
|
|
y |
hОТБ hK |
|
2962 |
2200 |
0,614. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
h0 hK |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3440 |
2200 |
|||||
Расход пара на турбину |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
N |
Э |
3600 |
|
|
|
|
|
60 103 3600 |
||||
D |
|
|
|
|
|
|
yD |
|
|
|
|
|
0,614 120 103 |
||
h |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Т |
|
|
|
|
ОТБ |
|
(3340 1980) 0,85 0,98 |
||||||||
|
|
0 |
|
KS |
Oi |
ЭМ |
|
|
|
|
|
|
|||
251,28 103кг/ч 251,28 т/ч.
57
Задача 7. Определить расход греющего пара GП атмосферного смешивающего деаэратора (рис. 2.9) (давление рП = 2·105 Па, температура tП = 130 0С), если конечная температура деаэрированной воды 100 ОС и в деаэраторе нагревается:
поток турбинного конденсата GWТК = 6 кг/с с температурой tТК = 30 ОС и рТК = 3·105 Па;
поток химически очищенной воды GWХО = 7 кг/с, температурой tХО = 40 ОС и рХО = 5·105 Па.
Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .
Выпар
Турбинный
Вода конденсат очищенная
GWTK
GWХО
Греющий
пар
GП
GВ, hB
Рис. 2.9. Деаэратор
Решение. Тепловой расчет деаэратора основывается на составлении и решении уравнений материального и теплового балансов.
1.Энтальпию греющего пара определяем по рП, tП и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара
(ТСВВП) – hП = 2727,5
кДж/кг.
2.Энтальпию турбинного конденсата оп-
ределяем по рТК, tТК и таблицам ТСВВП – hТК =
=125,9 кДж/кг.
3.Энтальпию химически очищенной воды определяем по рХО, tХО и таблицам ТСВВП – hХО = 167,8 кДж/кг.
4. Энтальпию деаэрированной воды определяем по давлению рВ = 1·105 Па, tВ = 100 0С и таблицам ТСВВП – hВ = 419 кДж/кг.
5. Тепловой баланс деаэратора составит
(GП hП + GWTK hTK + GWХО hХО) = (GП + GWTK + GWХО) hВ
или
(GП 2727,5 + 6 125,9 + 7 167,8) 0,95 = (GП + 6 + 7) 419.
Откуда GП = 1,59 кг/с.
58
Контрольная задача для самостоятельного решения.
Определить расход греющего пара GП атмосферного смешивающего деаэратора (давление рП, температура tП), если конечная температура деаэрированной воды 100 ОС и в деаэраторе нагревается:
поток турбинного конденсата GWТК с температурой tТК и рТК;
поток химически очищенной воды GWХО с температурой tХО и рХО. Потеря теплоты деаэратором в окружающую среду 5 % .
Таблица 2.5
Варианты контрольных заданий
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. 2.10). 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. 2.11).
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.
59