Розв’язування

Температура живильної води, ^оС

t_жв = /C_p = 164,15/4,19 = 39.

Значення питомої ентропії конденсату і живильної води із додатка Д, кДж/(кгК)

= 0,5049; = 0,572.

Питомі ексергетичні втрати в турбіні та живильному насосі, кДж/кг

= Т_нс(S_кд – S_o) 293 (7,4 – 6,68)  211

= Т_нс(–) 293 (0,572 – 0,5049) = 19,66.

Питомі ексергетичні втрати в конденсаторі турбіни, кДж/кг

= q_кд (1 – Т_нс/Т_к)= 2129,35 (1 – 293/308) = 103,7.

Загальні ексергетичні втрати в турбінний установці, кДж/кг

 = + + = 211 + 19,66 + 103,7 = 334,36.

Питома ексергія, що підводиться до робочого тіла в парогенераторі, кДж/кг

= h_o - - T_зс (S_o – )= 3500 – 164,15 – 293 (6,68 – 0,572) = 1541,2.

Перевіряємо ексергетичний баланс турбоустановки, кДж/кг

e_хту=e_ц=Н_р–e_нд=_хпг–=1224–17,5=1206,5=1541,2 – 334,36 = =1206,84.

Отже, баланс складений вірно.

Ексергетичний ККД дійсного циклу

_едц = _ц/e_хпг = 1206,5/1541,2 = 0,7828.

Середньотермодинамічна температура робочого тіла в парогенераторі, К

Т_ср = (h_o – )/(S_o – )= = (3500 – 164,15)/(6,68 – 0,572) = 546.

Ексергетичний ККД парогенератора

_епг = _пг (1 – Т_зс/Т_ср)= 0,9 (1 – 293/546) = 0,417.

Ексергетичний ККД ПТУ

_епту = _едц _епг = 0,78280,417 = 0,326.

Задача 8.1.3. Підігрів охолодної води в конденсаторі парової турбіни дорівнює 20 К, а її витрата 3600 м³/год. Тиск в конденсаторі становить 0,005 МПа, а питомі втрати теплоти – 0,573 кВт год. В складі ПТУ є два змішувальних регенеративних підігрівника (РП), в яких температура конденсату рівномірно підвищується на 80^оС. Підігрівники заживлені парою з відборів турбіни з тиском 1,8 і 0,8 бара, відповідно (рис.8.2). Визначити витрату умовного палива і показники роботи ПТУ, яка працює за теоретичним циклом, якщо температура пари перед турбіною складає t_о = 480^оС.

Розв’язування

Із додатка Д визначаємо температуру конденсату t_к = 32,88  33^оС.

Ентальпія конденсату, кДж/кг

= С_р t_к = 4,187 33 = 138.

Ентальпія пари на вході в конденсатор, кДж/кг

h_к = + q_к= 138 + 0,573 3600 = 2200.

Рисунок 8.2 – Схема ПТУ і зображення робочого процесу пари в турбіні на h-s-діаграмі: ПГ – парогенератор; ПТ – парова турбіна;

ЕГ –електрогенератор; ЖН – живильний насос; ЦН – циркуляційний насос;

РП – регенеративні підігрівники

Кінцеву точку К на h-s-діаграмі визначаємо на перетині ізоентальпи h_к з ізобарою Р_к = 5 кПа. Початкову точку 0 визначаємо на перетині ізоентропи S_к = 7,2 кДж/(кг К) з ізотермою t_о = 480^оС. Ентальпія пари на вході в турбіну h_о = 3425 кДж/кг, а початковий тиск Р_о = 30 бар. Точки відборів пари з турбіни 1 і 2 визначаємо на перетині езоентропи S_к з ізобарами Р₁ і Р₂, відповідно. Ентальпії пари у відборах турбіни, кДж/кг:

h₁ = 2720; h₂ = 2575.

За допомогою додатка Д визначаємо температуру насичення у відборах, ^оС,

t_н1 = 117; t_н2 = 93,5.

Температура живильної води, ^оС

t_ж.в = t_к + t_ж.в = 33 + 80 = 113.

Ентальпія живильної води, кДж/кг

= С_р t_жв = 4,2 113 = 474,6.

Теплота, яку отримує вода в кожному РП в процесі підігріву, кДж/кг

q_в1  q_в2 = t_жвС_р/2 = 804,19/2 = 167,6.

Теплота, яку віддає пара в підігрівниках, кДж/кг

q_n1 = h₁ – C_p t_н1= 2720 – 4,2 117 = 2228,6

q_n2 = h₂ – С_р t _н2= 2575 – 4,19 93,5 = 2183,2.

Частки відборів пари з турбіни на РП

₁ = q_в1/(q_в1 +q_n1 )= 167,6/(167,6 + 2228,6) = 0,007

₂ = (1 - ₁)q_в1/ (q_в1 + q_n2)= (1 – 0,07)167,6/(167,6 + 2183,2) = 0,0663.

Частка пари, яка надходить в конденсатор

_к = 1 - ₁ - ₂ = 1 – 0,07 – 0,0663 = 0,8637.

Теоретичний теплоперепад в турбіні, кДж/кг

Н_о = h_o – h_к = 3425 – 2200 = 1225.

Коефіцієнти недовиробітку роботи в турбіні

у₁ = (h₁ – h_к)/ Н_о = (2720 - 2200)/1225 = 0,424

у₂ = (h₂ – h_к)/ Н_о = (2575 - 2200)/1225 = 0,306.

Теоретична робота в турбіні, кДж/кг

_то = Н_о(1 - ₁ у₁ - ₂ у₂) = 1225 (1 – 0,07 0,424 – 0,0663 0,306) = 1163,8.

Питома втрата теплоти в конденсаторі, кДж/кг

q_к = 0,573 3600 = 2062.

Витрата пари в конденсаторі турбіни з рівняння балансу конденсатора, кг/с

D_к = G_ов С_р t_ов/(3600 q_к) = 3600 4,187 20/(3600 2062) = 40,6.

Витрата пари на турбіну, кг/с

D_о = D_к /_к= 40,6/0,8637 = 47.

Потужність ПТУ, МВт

N = D_к_то = 47 1163,8 10^-3 = 54,7.

Термічний ККД циклу ПТУ

_t = _то/(h_o - ) = 1163,8/(3425 – 474,6) = 0,394.

Питома витрата умовного палива, кг/кВтгод

b_у = 0,123/_t = 0,123/0,394 = 0,312.

Загальна витрата умовного палива, кг/с

В_у = b_у N/3,6 = 0,312 54,7/3,6 = 4,74.

Задача 8.1.4. Тиск в конденсаторі турбіни потужністю 200 МВт складає 5 кПа, а допустима міра сухості пари х_к = 0,88. ПТУ працює з проміжним перегрівом пари, на який витрачається 0,135 кВтгод теплоти (рис.8.3). Визначити показники роботи теоретичного циклу ПТУ, витрати умовного палива і охолодної води в конденсаторі, якщо її підігрів дорівнює 17^оС, а тиск пари перед турбіною 12 МПа. Порівняти показники роботи заданої ПТУ з показниками роботи ПТУ, яка працює без проміжного перегріву пари