1150

Таблица 2.12

Варианты контрольных заданий

2.2. Расчет газотурбинных установок

Задача 15. Определить термический КПД цикла газовой турбины (рис. 2.18) с подводом теплоты по изобаре и температуру Т3 , если

даны р1 = 1 бар, Т1 = 273 К, р2 = 9 бар, степень сжатия 3/ 2 = 1,5, а рабочее вещество – 1 кг сухого воздуха.

Решение. Для адиабатного процесса 1-2 степень сжатия

Задача 16. Определить термический КПД цикла газовой турбины (рис. 2.19) с подводом теплоты по изохоре и температуру Т3 , если даны р1 = 1 бар, Т1 = 273 К, р2 = 9 бар, р3 = 13 бар, а рабочее вещество – 1 кг сухого воздуха.

70

Решение. Для адиабатного процесса 1-2 степень сжатия

Задача 17. Определить температуру газа за турбиной, работающей с начальными параметрами: рНТ = 0,8 МПа; tНТ = 750 ОС. Давление на выхлопе турбины рВТ = 0,125 МПа. Внутренний относительный КПД турбины Оi = 0,85. Рабочее вещество – воздух (к = 1,4).

Решение. Степень понижения давления в турбине

Т = рНТ / рВТ = 0,8 / 0,125 = 6,4.

В случае адиабатного расширения газа в турбине конечная температура на выхлопе

С учетом адиабатного КПД

TВТ ТНТ (ТНТ (ТВТ )а ) Оi 1023 (1023 602) 0,85 665,15 К.

71

Бланк задания к курсовой работе

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра городского строительства и хозяйства

Задание

к курсовой работе по дисциплине «Генераторы теплоты и автономные системы теплоснабжения»

Студент _______________________

1.Тема работы «Расчет принципиальной схемы тепловой электрической станции».

2.Срок сдачи студентом законченной работы _________________.

3.Исходные данные к работе:

Рассчитать принципиальную схему станции с турбиной при следующих исходных данных:

начальные параметры пара перед турбиной р0 = 11 МПа, t0 = 520 ОС; давление за турбиной рК = 0,9 МПа;

отпуск пара внешнему потребителю из противодавления DВП = 500 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 = 0,80; tВК = 60 ОС; давление в деаэраторе рД = 0,588 МПа;

температура химически очищенной воды tХОВ = 25 ОС; продувка котла aПРОД = 6 % DТ;

потеря пара и конденсата внутри станции aУТ = 0,6 % DТ (условно принято из деаэратора);

продувочная вода котла после подогревателя химически очищенной воды сливается в канализацию с температурой tСВ = 50 ОС.

Принципиальная схема турбоустановки представлена на рис. 2.5.

4. Дата выдачи задания ______________ 201 г.

Руководитель: _____________________

(подпись)

Задание принял к исполнению ______ _______________ 201 г. (подпись студента)

72

Таблица 2.13

Варианты задание к курсовой работе

Контрольные задачи

1. В воздухоподогреватель котельной установки поступает 5 м3/с воздуха при температуре t1 = 25 ОС и избыточном давлении 500 мм вод. ст. Определить скорость воздуха после воздухоподогревателя, если площадь поперечного сечения воздуховода F = 4 м2. Температура подогретого воздуха t2 = 200 ОС. Барометрическое давление В =

=750 мм рт. ст. (задачу решить в единицах СИ).

2.В резервуаре находится 100 кг влажного пара при степени сухости х = 0,8 и температуре t = 250 ОС. Определить объем резервуара.

73

3.В сосуде объемом V = 1 л находится в равновесии смесь сухого

насыщенного пара и кипящей воды. Найти степень сухости смеси, если ее масса m = 0,1 кг, а температура t = 300 ОС.

4.В барабане котельного агрегата находится кипящая вода и над

ней насыщенный пар. Определить массу пара, если объем барабана V = 8 м3, абсолютное давление р = 1,5 МПа и масса воды mВ = 6000 кг. Принять пар, находящийся над водой, сухим насыщенным.

5.Барабан парового котла объемом V = 15 м3 заполнили на 50 % сухим насыщенным паром и на 50 % кипящей водой. Определить энтальпию образовавшегося в барабане влажного пара, если давление его р = 10 МПа.

6.Водяной пар, имея абсолютное давление р = 5 МПа и степень сухости х = 0,88, течет по трубе со скоростью 20 м/с. Определить диаметр трубы, если расход пара D = 1,5 кг/с.

7.Для получения 4,5 кг/с воды с температурой 90 ОС имеется

влажный пар при абсолютном давлении р = 0,15 МПа и степени сухости 0,9 и вода с температурой 12 ОС. Определить секундный расход пара и воды.

8.Водяной пар при абсолютном давлении р = 1,5 МПа имеет энтальпию h = 2450 Дж/кг. Определить параметры пара и его состояние.

9. Водяной пар при температуре t = 300 ОС имеет энтропию 7 кДж/(кг К). Определить параметры пара и его состояние.

10.В барабане парового котла находится влажный пар при абсолютном давлении р = 20 МПа и степени сухости х = 0,4. Определить

массу влажного пара, а также объемы воды и сухого насыщенного пара, если объем парового котла V = 12 м3.

11.Определить объем 120 кг влажного пара при абсолютном давлении р = 10 МПа и степени сухости х = 0,8. Насколько увеличится объем пара, если довести его степень сухости до единицы при том же давлении?

12.Один кг водяного пара, имея начальные параметры р1 = 1,4

МПа (абсолютных) и 1 = 0,12 м3/кг, нагревается при постоянном давлении до температуры t2 = 270 ОС. Определить конечный объем пара, изменение внутренней энергии, подведенную теплоту и совершенную паром работу. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

13. Один кг сухого насыщенного водяного пара находится в закрытом сосуде при абсолютном давлении р1 = 0,8 МПа. Пар охлаждается до температуры t2 = 150 ОС. Определить конечное давление, сте-

74

пень сухости и количество отведенной теплоты. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

14. Четыре кг влажного водяного пара, находящегося в закрытом сосуде при абсолютном давлении р1 = 0,1 МПа и степени сухости х1 = 0,83, нагревается до температуры, соответствующей увеличению давления на 20 %. Определить конечную температуру, степень сухости, количество подведенной теплоты. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

15. В паровом котле находится 8000 кг пароводяной смеси, степень сухости которой х1 = 0,002, абсолютное давление р1 = 0,5 МПа. Определить время, необходимое для достижение давления смеси р2 = 1 МПа при закрытых вентилях, если смеси сообщается 20 МДж/мин теплоты. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

16.Начальное состояние водяного пара характеризуется абсолютным давлением р1 = 0.4 МПа и температурой t1 = 250 ОС. В результате впрыскивания кипящей воды того же давления пар становится насыщенным, давление смеси при этом остается постоянным. Определить количество впрыскиваемой воды на 1 кг пара и работу, совершенную

вэтом процессе. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

17.Четыре кг водяного пара, имеющие начальное абсолютное дав-

ление р1 = 0,9 МПа, расширяется при постоянной температуре от объема V1 = 0,2 м3 до объема V2 = 0,4 м3. Определить работу расширения

и количество подведенной теплоты. Изобразить процесс в Т s- и h s- диаграммах.

18. Один кг пар, имея абсолютное давление р1 = 0,2 МПа, температуру t1 = 200 ОC, сжимается при постоянной температуре до объема V2 = 0,12 м3/кг. Определить конечные параметры пара и количество отведенной теплоты. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

19.Сухой насыщенный водяной пар расширяется без теплообмена

сокружающей средой от температуры t1 = 180 ОС до t2 = 50 ОС. Определить состояние и параметры пара в конце расширения, а также изменение энтальпии и работу расширения, отнесенные к 1 кг пара.

Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

20. Один кг водяного пара расширяется адиабатно. При этом абсолютное давление его меняется от р1 = 9 МПа до р2 = 4 МПа. Определить параметры пара, работу расширения и изменение внутренней энергии, если начальная температура пара t1 = 400 ОС. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

75

21.Два кг водяного пара, имея начальные параметры t1 = 100 ОС и

х= 0,95, сжимаются без теплообмена с окружающей средой, при этом объем пара уменьшается в 8 раз. Определить параметры и состояние пара в конце расширения, а также изменение энтальпии и работу сжа-

тия. Изобразить процесс в Т s- и h s-диаграммах.

22. Определить скорость истечения водяного пара через сужи-

= 0,1 МПа. Потерями, теплообменом со стенками и скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

23. Определить диаметры минимального и выходного сечений сопла Ловаля обдувочного аппарата парового котла с расходом сухого насыщенного пара М = 0,3 кг/с, если начальное давление пара р1 = = 2 МПа, а конечное р2 = 0,1 МПа. Скоростью пара на входе в сопло, потерями и теплообменом со стенками пренебречь.

24. Перегретый пар с начальными параметрами р1 = 1,6 МПа и t1 = = 300 ОС вытекает через суживающееся сопло в атмосферу (р2 = = 0,1 МПа). Определить скорость истечения, если скоростной коэффициент сопла = 0,90. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

25. Влажный пар с начальными параметрами р1 = 1,6 МПа и х1 = = 0,98 вытекает через суживающееся сопло с площадью выходного сечения f = 40 мм2 в атмосферу (р2 = 0,1 МПа). Определить секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла = 0,2. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

26.Влажный пар с параметрами р1 = 1 МПа и х1 = 0,9 дросселируется в редукционном клапане до р2 = 0,12 МПа. Пренебрегая изменением скорости пара в трубопроводе, определить состояние и параметры пара после дросселирования, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе.

27.Перегретый пар с параметрами р1 = 2 МПа и t1 = 350 ОС дрос-

селируется в регулирующем клапане паровой турбины до р2 = = 1,5 МПа, а затем адиабатно расширяется в ней до р2 = 0,004 МПа. Определить потерю располагаемой работы вследствие дросселирования.

28.В клапанах турбины перегретый пар с параметрами р1 = 6 МПа

иt1 = 400 ОС дросселируется до р2 = 5 МПа, а затем расширяется в турбине до р2 = 0,004 МПа. Определить потерю теоретической мощности турбины вследствие дросселирования, если расход пара

D = 10 кг/с.

76

29.Определить до какого давления нужно дросселировать влажный пар с параметрами р1 = 1 МПа и х1 = 0,95, чтобы он стал сухим насыщенным. Определить также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе. Изменением скорости пара при дросселировании пренебречь.

30.Перегретый пар с параметрами р1 = 5 МПа и t1 = 350 ОС дросселируется до р2 = 2 МПа. Определить состояние и параметры пара после дросселирования, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе. Скоростью пара и изменением ее при дросселировании пренебречь.

31.Параметры влажного пара в магистральном паропроводе р1 =

=1,4 МПа и х1 = 0,98. Часть пара перепускается через дроссельный вентиль в паропровод низкого давления, в котором р2 = 0,12 МПа. Пренебрегая изменением скорости при дросселировании, определить состояние и параметры пара в паропроводе низкого давления, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара при дросселировании.

32.Электрическая мощность турбогенератора паросиловой уста-

новки NЭ = 25000 кВт. Определить расход пара на турбину, если параметры пара перед ней р1 = 3,5 МПа и t1 = 400 ОС, давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа, относительный эффективный КПД турби-

ны ОЭ = 0,8 и КПД генератора = 0,95, считать, что установка работает по циклу Ренкина, работой насоса пренебречь.

33.Паросиловая установка работает по регенеративному циклу с

отборами при давлении 1 и 0,16 МПа, параметры пара перед турбиной р1 = 9 МПа и t1 = 500 ОС, а давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Определить термический КПД регенеративного цикла и сравнить его

стермическим КПД цикла Ренкина, осуществляемого при тех же начальных параметрах и том же конечном давлении пара.

34.Определить термический КПД и конечную влажность пара для идеального цикла паросиловой установки с промежуточным перегревом пара, если в турбину поступает пар с параметрами р1 = 12 МПа и

t1 = 550 ОС, вторичный перегрев осуществляется при давлении р = = 2,4 МПа до температуры t1 = 550 ОС, давление в конденсаторе р2 = = 0,004 МПа. Определить также, какое изменение термического КПД и конечной влажности пара дает вторичный перегрев по сравнению с циклом Ренкина для тех же начальных параметров и конечного давления пара.

77

35.Давление пара перед турбиной р1 = 3 МПа, а в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Относительный внутренний КПД турбины oi = 0,82. Определить какова должна быть температура перед турбиной, чтобы влажность пара при выходе из турбины была равна 12 %. Задачу решить графическим методом.

36.Сравнить термический КПД циклов Ренкина, осуществленных

при одинаковых начальных и конечных давлениях р1 = 2 МПа, и р2 = 0,02 МПа, если в одном случае пар влажный со степенью сухости х1 = 0,9, а в другом – пар сухой насыщенный, а в третьем перегретый

–с температурой t1 = 300 ОС.

37.Сравнить теоретические расходы пара для случаев комбиниро-

ванной и раздельной выработки электроэнергии и теплоты. В обоих случаях параметры пара перед турбиной р1 = 4 МПа и t1 = 450 ОС, а давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа, электрическая мощность установки N = 50 МВт, тепловая мощность установки Q = 36 МВт. В первом случае пар к тепловому потребителю направляется из отбора турбины при давлении 0,3 МПа, во втором случае из парогенератора через редукционный клапан. Температура возвращаемого конденсата в обоих случаях соответствует насыщению при давлении 0,3 МПа.

38.Параметры пара перед теплофикационной турбиной р1 = 5 МПа и t1 = 400 ОС. При давлении р = 0,3 МПа часть пара отбирается на производство, откуда возвращается конденсат с температурой t = = 60 ОC. Определить теоретическую мощность турбины, если расход пара на нее составляет 30 кг/с, а отпуск теплоты на производство –

35 МДж/с.

39. Параметры пара перед теплофикационной турбиной р1 = = 8 МПа и t1 = 450 ОС. При давлении р = 0,6 МПа часть пара отбирается на производство, откуда возвращается конденсат с температурой t = 50 ОC. Остальной пар расширяется в турбине до давления р1 = = 0,12 МПа и направляется в теплофикационную сеть, откуда возвращается конденсат с температурой t = 30 ОC. Определить теоретическую мощность турбины, если расход теплоты на производство составляет 14 МВт, а на отопление – 37 МВт.

40. Определить термический КПД цикла паросиловой установки с регенеративным отбором при давлении 0,3 МПа, если в турбину поступает пар с параметрами р1 = 6 МПа и t1 = 450 ОС, давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Определить также относительное количество пара, расходуемое на регенерацию и термический КПД цикла Ренкина при тех же начальных параметрах и конечном давлении пара.

78

41. Сравнить термический КПД цикла Ренкина, регенеративного цикла с отбором при давлении пара 2,6 МПа и регенеративного цикла с двумя отборами при давлении пара 2,6 и 0,12 МПа. Для всех трех случаев начальные параметры пара р1 = 18 МПа и t1 = 550 ОС, давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа.

Список рекомендуемой литературы

1.Баженов М.И. Сборник задач по курсу «Промышленные тепловые электростанции» : учеб. пособие для вузов / М.И. Баженов, А.С. Богородский. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 128 с.

2.Галдин В.Д. Основы теории и расчет теплохладоэнергетических агрегатов : учеб. пособие / В.Д. Галдин, В.И. Гриценко. – Омск : Изд-во СибАДИ, 2008. – 166 с.

3.Галдин В.Д. Паровые и водогрейные котлы : учеб. пособие / В.Д. Галдин. – Омск : СибАДИ, 2011. – 48 с.

4.Иллюстрационный материал по дисциплине «Теплогенерирующие установки» / сост. В.Д. Галдин. – Омск : СибАДИ, 2010. – 98 с.

5.Расчет тепловых схем теплогенерирующих установок : метод. указания к курсовой работе / сост.: В.Д. Галдин, А.Н. Хуторной. – Омск : СибАДИ, 2010. – 40 с.

6.Делягин Г. Н. Теплогенерирующие установки/ Г. Н. Делягин, В.И. Лебедев, Б. А. Пермяков. – М.: Стройиздат, 1986. – 559 с.

7.Ривкин С.Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара : справ. / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 80 с.

8.Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация/ Б.А. Соколов. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 432 с.

9.Сидельковский Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий/ Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528 с.

10.Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция / К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко. – М.: ООО «БАСТЕТ», 2007. – 480 с.

79