Пту5

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт энергетики

Высшая школа атомной и тепловой энергетики

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА №5

Вариант 1

по дисциплине: «Паротурбинные установки»

Выполнили студент гр. 3231401/20101	А.С. Школьников
Преподаватель	Д.Л. Колбанцева

Санкт-Петербург

2024

Задача 5

Дано:

Параметры цикла ПТУ одноконтурной схемы АЭС:

- давление и степень сухости пара перед турбиной Р_о = 6,4 МПа, х_о= 0,995;

- степень сухости пара после сепаратора х_с = 0,995;

- давление промежуточного перегрева Р_пп = 0,6 МПа;

- недогрев в пароперегревателе ΔТ_пп = 20 ⁰С

- давление в конденсаторе Р_к = 10 кПа.

- относительный внутренний КПД ЧВД η_oi^чвд = 0,85;

- относительный внутренний КПД ЧНД η_oi^чнд = 0,9.

Определить:

- термический КПД ПТУ;

- абсолютный внутренний КПД ПТУ.

Решение:

1. Термический КПД ПТУ АЭС.

1.1. Параметры идеального цикла Ренкина.

Параметры пара перед турбиной:

Р0 = Р1 = 6,4МПа хо = 0,995

→

h1 = 2772,3 кДж/кг s1 = 5,8451 кДж/(кг*К) Т1 = 279,83 0С

Параметры пара перед сепаратором:

Рчвд = 0,6 МПа Sчвдt = s1 = 5,8451 кДж/(кг*К)

→

hчвдt = 2361,3 кДж/кг хчвдt = 0,81068 кДж/кг

Параметры пара после сепаратора:

Рс = Рчвд = 0,6 МПа хс = 0,995

→

hс = 2745,7 кДж/кг sс = 6,735 кДж/(кг*К)

Параметры пара после ПП:

Рчнд = Рс = 0,6 МПа Тчнд = Т1 - ΔТпп = 279,83-20=259,83 оС

→

hчнд = 2978,3 кДж/кг sчнд = 7,2225 кДж/(кг*К)

Параметры пара перед конденсатором:

Рк = Р2 = 10 кПа s2t = sчнд = 7,2225 кДж/(кг*К)

→

h2t = 2288,4 кДж/кг Т2 = 45,808 оС

Параметры пара за конденсатором:

Т2 = Т3 = 45,808 оС

→

h3 = 191,81 кДж/кг

1.2. Определение относительных расходов пара и конденсата.

Относительный расход свежего пара на турбину:

Относительный расход свежего пара от реактора:

Относительный расход пара ЧВД на сепаратор:

Относительный расход пара ЧВД на пароперегреватель:

Относительный расход пара на ЧНД турбины:

Относительный расход пара в конденсатор:

Относительный расход конденсата, греющего пара после пароперегревателя:

Относительный расход питательной воды перед реактором:

Относительный расход влаги, удаляемой из сепаратора:

Уравнение теплового баланса пароперегревателя:

Параметры греющего пара перед пароперегревателем:

Р0 = Рпп = 6,4 МПа хо = хпп = 0,995

→

hпп = 2772,3 кДж/кг

Параметры конденсата греющего пара после пароперегревателя:

Рн пп = Рпп = 6,4 МПа

→

hкпп = 1235,8 кДж/кг

Уравнение теплового баланса регенеративного подогревателя:

Параметры пара в отборе:

Р1отб = Рчвд = 0,6 МПа S1отбt = sчвдt = 5,8451 кДж/(кг*К)

→

h1отбt = 2361,3 кДж/кг

Параметры конденсата сепаратора:

Рн с = Рс = 0,6 МПа

→

hкс = 670,5 кДж/кг

Параметры питательной воды после регенеративного подогревателя:

Рн рп = Рc = 0,6 МПа

→

hпв = 670,5 кДж/кг

Относительные расходы конденсата сепаратора (α_к^с), греющего пара пароперегревателя (α_пп) и пара в отбор регенеративного подогревателя (α_1отб) находятся путем решения системы уравнений:

α_к^с = 0,156

α_пп = 0,104

α_1отб = 0,156

1.3. Термический КПД ПТУ АЭС (η_t).

Удельный подвод теплоты к рабочему телу в идеальной ПТУ на насыщенном паре с сепарацией и промперегревом (в данном случае, см. рис. 1, подвод тепла осуществляется в 1 этап – в реакторе):

Приведенный теплоперепад иначе работа, совершаемая 1 кг пара, в идеальной ПТУ на насыщенном паре с сепарацией, ПП и РППВ, может быть определена как сумма произведений, располагаемых теплоперепадов на относительные расходы пара через каждый отсек турбины (в данном случае, см. рис. 1, в турбине 2 отсека):

Термический КПД ПТУ на насыщенном паре с сепарацией, ПП и РППВ:

2. Абсолютный внутренний КПД ПТУ АЭС.

2.1. Параметры реального цикла Ренкина.

Параметры пара перед турбиной:

Р0 = Р1 = 6,4 МПа хо = 0,995

→

h1 = 2772,3 кДж/кг s1 = 5,8451 кДж/(кг*К) Т1 = 279,83 0С

Параметры пара перед сепаратором:

Рчвд = 0,6 МПа Sчвдt = s1 = 5,8451 кДж/(кг*К)

→

hчвдt = 2361,3 кДж/кг

Рчвд = 0,6 МПа hчвд = 2422,95 кДж/кг

→

Sчвд = 5,9879 кДж/(кг*К) хчвд = 0,84025

Параметры пара после сепаратора:

Рс = Рчвд = 0,6 МПа хс = 0,995

→

hс = 2745,7 кДж/кг sс = 6,735 кДж/(кг*К)

Параметры пара после ПП:

Рчнд = Рс = 0,6 МПа Тчнд = Т1 - ΔТпп = 259,83 оС

→

hчнд = 2978,3 кДж/кг sчнд = 7,2225 кДж/(кг*К)

Параметры пара перед конденсатором:

Рк = Р2 = 10 кПа s2t = sчнд = 7,2225 кДж/(кг*К)

→

h2t = 2288,4 кДж/кг Т2 = 45,808 оС

Р2 = 10 кПа h2 = 2391,89 кДж/кг

→

S2 = 7,5469 кДж/(кг*К) Х2 = 0,91974

Параметры пара за конденсатором:

Т2 = Т3 = 45,808 оС

→

h3 = 191,81 кДж/кг

2.2. Определение относительных расходов пара и конденсата.

Относительный расход свежего пара на турбину:

Относительный расход свежего пара от реактора:

Относительный расход пара ЧВД на сепаратор:

Относительный расход пара ЧВД на пароперегреватель:

Относительный расход пара на ЧНД турбины:

Относительный расход пара в конденсатор:

Относительный расход конденсата, греющего пара после пароперегревателя:

Относительный расход питательной воды перед котлом:

Относительный расход для сепаратора:

Уравнение теплового баланса пароперегревателя:

Параметры греющего пара перед пароперегревателем:

Р0 = Рпп = 6,4 МПа хо = хпп = 0,995

→

hпп = 2772,3 кДж/кг

Параметры конденсата греющего пара после пароперегревателя:

Рн пп = Рпп = 6,4 МПа

→

hкпп = 1235,8 кДж/кг

Уравнение теплового баланса регенеративного подогревателя:

Параметры пара в отборе:

Р1отб = Рчвд = 0,6 МПа S1отб = sчвд = 5,9879 кДж/(кг*К)

→

h1отб = 2423 кДж/кг

Параметры конденсата сепаратора:

Рн с = Рс = 0,6 МПа

→

hкс = 670,5 кДж/кг

Параметры питательной воды после регенеративного подогревателя:

Рн рп = Рс = 0,6 МПа

→

hпв = 670,5 кДж/кг

Относительные расходы конденсата сепаратора (α_к^с), греющего пара пароперегревателя (α_пп) и пара в отбор регенеративного подогревателя (α_1отб) находятся путем решения системы уравнений:

α_к^с = 0,131

α_пп = 0,107

α_1отб = 0,159

2.3. Абсолютный внутренний КПД ПТУ АЭС (η_i).

Удельный подвод теплоты к рабочему телу в реальной ПТУ на насыщенном паре с сепарацией и промперегревом (в данном случае, см. рис. 1, подвод тепла осуществляется в 1 этап – в реакторе):

Приведенный теплоперепад иначе работа, совершаемая 1 кг пара, в реальной ПТУ на насыщенном паре с сепарацией, ПП и РППВ, может быть определена как сумма произведений, используемых теплоперепадов на относительные расходы пара через каждый отсек турбины (в данном случае, см. рис. 1, в турбине 2 отсека):

Термический КПД ПТУ на насыщенном паре с сепарацией, ПП и РППВ:

η_i = 32,9%.