ZADAChA_9 НИЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

________________________________________________________________________________

Наименование института ЭНИН

Наименование специальности Теплоэнергетика и теплотехника

Наименование выпускающей АТЭС

кафедры

Индивидуальное домашнее задание №9

Расчет тепловой схемы геотермальной

электростанции бинарного типа

Вариант 10

Исполнители, студент группы 5Б1В ________ ________ Опарин А.О.

Руководитель ________ ________ Матвеева А.А.

подпись дата

Томск – 2014

Тема: Расчет тепловой схемы геотермальной

электростанции бинарного типа

Геотермальная электростанция состоит из двух турбин:

• первая – работает насыщенном водяном паре, полученном в расширителе. Электрическая мощность – .

• вторая – работает на насыщенном паре хладона – R11, который испаряется за счёт тепла воды, отводимой из расширителя. Электрическая мощность – .

Вода из геотермальных скважин с давлением температурой и расходом поступает в расширитель. В расширителе образуется сухой насыщенный пар. Этот пар направляется в паровую турбину. Оставшаяся вода из расширителя идёт в испаритель, где охлаждается на и закачивается обратно в скважину. Температурный напор в испарительной установке ºС. Рабочие тела расширяются в турбинах и поступают в конденсаторы, где охлаждаются водой из реки с температурой . Нагрев воды в конденсаторе  ºС, а недогрев до температуры насыщения  ºС.

Относительные внутренние КПД турбин . Электромеханический КПД турбогенераторов .

Определить:

• оптимальное давление геотермальной воды в расширителе из условия получения максимальной мощности пароводяной турбины;

• электрические мощности турбин и суммарную мощность ГеоТЭС с учетом затрат энергии на насос, закачивающий геотермальную воду в скважину;

• расходы рабочих тел на обе турбины;

• КПД ГеоТЭС.

Таблица 1 - Исходные данные для задачи

Вариант
10	195	16	150	55	5

1 – скважина 5 – питательный насос

2 – расширитель 6 – испаритель

3 – турбина 7 – насос

4 – конденсатор 8 – генератор

Рисунок 1 – Принципиальная схема геотермальной электростанции бинарного типа

1. Оптимальное давление геотермальной воды в расширителе .

1. Построим процесс расширения и определим энтальпии для паровой турбины:

Рис. 2. Процесс расширения пара в h-s диаграмме.

Температура определится, как:

_{По температуре определим конечное давление:}

_{Зададимся некоторым давлением воды в расширителе :}

Определим параметры:

_{Энтальпия воды из скважины:}

2. Уравнения теплового и материального баланса для расширителя.

Где - расход пара на паровую турбину, - расход в испаритель.

3. Определим мощность паровой турбины:

4. Для нахождения оптимального давления в расширителе из условия максимальной мощности паровой турбины проведем аналогичные расчеты пунктов с 1 по 3 для пяти точек из следующего диапазона давлений:

_от до

Результаты вычислений в таблице 1:

Таблица 1. Результаты вариантных расчетов:

, МПа	0,002	0,20	0,25	0,35	0,47
, кДж/кг
, кДж/кг
, кДж/кг
, кг/с
, кВт

По полученным значениям построить график зависимости мощности паровой турбины от выбранного давления в расширителе:

N_Э, МПа

Р_р, МПа

Рис. 3. График зависимости мощности паровой турбины от давления Р_Р.

Из графика определяем, что при .

2. Расходы рабочих тел.

1. Определим параметры:

• Температура на входе в испаритель:

(при h^р вых)

• Температура воды на выходе из испарителя:

• Энтальпия на выходе из испарителя:

2. Построим процесс расширения в хладоновой турбине и определим энтальпии:

• Точку 0 определим при температуре

• Точку kt определим из условия адиабатного расширения паров хладона в турбине на пересечении изотермы и адиабаты

• Точку k’ находим на линии насыщения (х=0) при температуре

Рис. 4. Термодинамическая диаграмма i-lgP хладагента R11

Энтальпии:

_{Давления:}

3) Запишем уравнение теплового баланса для испарителя.

Где - расход пара на хладоновую турбину , - расход в испаритель.

2. Электрические мощности турбин и мощность ГеоТЭС.

1. Мощность паровой турбины:

2. Мощность хладоновой турбины:

3. Потеря мощности на насосе, закачивающим воду обратно в скважину:

, принять кпд насоса

_{Удельный объем определятся по таблицам свойств воды и водяного пара, как объем кипящей воды при давлении в расширителе:}

4. Мощность ГеоТЭС:

2. КПД ГеоТЭС.

Коэффициент использования геотермальной энергии запишется, как:

Вывод по решению.