- •8. Вологі гази і повітря
- •Контрольні запитання
- •9. Цикли теплових двигунів
- •9.1. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання (двз)
- •Термічний коефіцієнт корисної дії циклу
- •9.2. Цикли холодильних машин
- •9.2.1. Цикл парової компресорної холодильної машини
- •9.2.2. Цикл газової холодильної машини
- •9.2.3. Цикл абсорбційної холодильної машини
- •9.2.4. Цикл теплової помпи
- •Контрольні запитання
- •10. Цикли паросилових установок
- •10.1. Термодинамічні основи теплофікації
- •10.2. Когенераційний бінарний цикл
- •Контрольні запитання
- •Розв’язання
- •11. Завдання на контрольну роботу. Тести для контролю знань
- •Задача №2
- •Задача №8
- •Література
Контрольні запитання
Зобразити цикл Ренкіна у діаграмах P-υ, T-S, і-S. Пояснити призначення окремих термодинамічних процесів – складових циклу.
Як визначається корисна робота циклу Ренкіна?
Призначення конденсатора у циклі Ренкіна. Із яких міркувань призначається тиск у конденсаторі?
Як визначається ККД циклу Ренкіна? Способи підвищення ККД паросилового циклу.
Чим обмежене підвищення тиску пари до турбіни і зниження тиску у конденсаторі при підвищенні термічного ККД циклу Ренкіна?
Які теплові електростанції називаються ТЕЦ? Навести схему ТЕЦ, пояснити призначення окремих елементів.
Що таке турбіна, яка працює з протитиском?
У якому співвідношенні знаходяться термічний ККД паросилової установки і коефіцієнт використання теплоти у теплофікаційному циклі?
Основні умови економічної роботи ТЕЦ.
Із яких міркувань у теплосилових циклах застосовують два робочих тіла? Що таке бінарний цикл?
У чому причина підвищення ККД у бінарному когенераційному циклі?
Зобразити у діаграмі T-S цикл бінарної установки.
Як визначається коефіцієнт використання теплоти у бінарному когенераційному циклі?
У чому полягають переваги і недоліки водяної пари як робочого тіла.
Записати залежності для визначення наступних характеристик паросилових циклів і циклів комбінованого вироблення теплоти й електроенергії:
роботи розширення на лопатках турбіни;
теплоти, що утворюється при конденсації пари в теплофікаційному теплообміннику;
витрат роботи на стискування конденсату в помпах;
теплоти, що виділяється в регенеративному теплообміннику;
теплоти, яку необхідно підвести до циклу для пароутворення у паровому котлі.
Задачі
№1. Паросилова установка працює за циклом Ренкіна. Початковий стан водяної пари до турбіни Р1=2,0 МПа, t1=300°C. Тиск у конденсаторі Р2=4кПа. Визначити термічний ККД.
Розв’язання
Виконуємо побудову процесу 1–2 адіабатного розширення пари на лопатках турбіни на і - S – діаграмі водяної пари за відомими параметрами точок 1 і 2 (рис. 25). За допомогою діаграми (додаток К) визначаємо ентальпію пари у початковому стані, і1 = 3019 кДж/кг, ентальпію пари на виході з турбіни (т.2), і2 = 2036 кДж/кг і ентальпію конденсату на виході з конденсатора, і3 = 121,4кДж/кг. Величину і3 можна також визначити за таблицями водяної пари або згідно із залежністю (17)
і3 = ск·tз = ск·tн = 4,2·28,98 = 121,4 кДж/кг,
де tн – температура насичення водяної пари при тиску Р2 = 4 кПа у конденсаторі, згідно з таблицями водяної пари tн = 28,98°С.
Термічний ККД циклу Ренкіна визначається за формулою (137)
.
№2. На заводській ТЕЦ установлені дві парові турбіни з протитиском потужністю електричної енергії Nел = 4000 кВт кожна. Уся пара із турбіни направляється на технологічні потреби заводу, звідкіля вона повертається у котельню у вигляді конденсату при температурі насичення. Установка працює за циклом Ренкіна. Параметри пари до турбіни: Р1=35 ата, t1= 435°С; тиск пари після турбіни Р2 =1,2 ата. Термічний ККД парового котла становить ηк=84%, теплота згорання палива QнР=28470 кДж/кг.
Визначити витрати палива на ТЕЦ.
Розв’язання
Із і–S - діаграми знаходимо ентальпії робочого тіла з характерних точок циклу, зображеного на рис .25:
до турбіни і1 = 3302 кДж/кг;
після турбіни і2 = 2538 кДж/кг;
після конденсатора і3 = 439,4 кДж/кг.
Питомі витрати пари на 1 кВт·год виробленої електроенергії визначаємо за залежністю (138)
.
Годинні витрати пари, що споживаються турбінами, визначаємо за формулою
Д0 = Nел ·d = 4000·2·4,71 = 37680 кг/год.
Установлюємо кількість корисної теплоти, яка буде використовуватись на технологічні потреби заводу з парою, що відбирається після турбіни. Оскільки вся пара з параметрами точки 2 після турбіни направляється на технологічні потреби, а повертається в котельню у вигляді конденсату в т.3, то кількість корисної теплоти визначається як різниця ентальпій у точках 2 і 3 (відповідно до і після ізобарного процесу конденсації пари)
Q = Д0· ( і2 – і3 ) = 37680·(2538 – 439,4) = 79,075·106 кДж/год.
Кількість теплоти, яку необхідно передати від продуктів згорання палива до конденсату для генерації пари у котлі, визначається як для ізобарного процесу 4-1 ( рис. 27)
QТЕЦ = Д0· ( і1 – і3) = 37680 · (3302 – 439,4) = 107,9 · 106 кДж/год.
Витрати палива у котельні ТЕЦ обчислюються за залежністю (11)
.
№3. Для умов попередньої задачі визначити витрати палива при окремому виробленні: електроенергії – на конденсаційній електростанції, що працює за циклом Ренкіна, а теплоти – в паровій котельні.
Кінцевий тиск у конденсаторі прийняти Р2 = 4 кПа.Установити коефіцієнт використання теплоти палива при комбінованому і нарізному виробленні теплової та електричної енергії.