Тепловий баланс паротурбинної установки

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Кафедра технічної теплофізики

Курсова робота

з курсу

«Теплотехнічні процеси і установки»

Завдання

Для конденсаційної парової турбіни, яка працює без регенерації тепла, визначити погодинну витрату пари D, кг/год і питому витрату палива в кг/(кВт*год) з теплотою згорання , якщо відома електрична потужність турбогенератора , параметри «гострої» пари перед турбіною і , температуру живильної води та внутрішній відносний ККД турбіни . Тиск пари в конденсаторі взяти , механічний ККД турбогенератора , ККД парогенератора ,ККД паропроводу

, а ККД електрогенератора . Визначити також паровміст в кінці теоретичного і дійсного розширення в турбіні і ефективний ККД турбогенератора. Потужність привода живильної помпи знехтувати. Вихідні дані приведені в таблиці №1.

Зобразити схему паросилової установки та її цикл в і координатах (теоретичний і дійсний). Як зміниться ефективний ККД турбогенератора, якщо врахувати потужність живильної помпи, яка має коефіцієнт потужності ?

Визначити також ефективний ККД і ефективну потужність установки, якщо після пароперегрівника пара дроселюється до тиску при незмінній витраті пари D. Визначити витрату пари D і питому витрату палива в регенеративному циклі якщо частка пари, що відбирається , для регенерації дорівнює . Як зміниться величина і для установки, якщо застосувати проміжний перегрів пари до початкової температури, щоб паровміси на виході з турбіни дорівнював . Укласти тепловий баланс теплосилової паротурбінної установки, яка працює за циклом Ренкіна.

Таблиця№1 - Вихідні дані

МВт			МПа
80	0,78	0,16	10,0	540

Рисунок 1 - Цикл конденсаційної паросилової установки в Т-S координатах

Ентальпія пари на виході з турбіни при дійсному адіабатному розширенні (з тертям) знаходимо з виразу для внутрішнього відносного ККД турбіни

ентальпія пари перед турбіною при =10 МПа та =540 по i-s діаграмі .

;

ентальпія при .

,

.

Ентальпія води після помпи при дійсному процесі стиснення:

.

- при .

Робота помпи:

.

.

Дійсна робота турбіни:

.

Дійсна робота циклу

.

Термічний ККД циклу:

де кількість підведеного тепла.

при Р=10Мпа та .

.

Внутрішній відносний ККД циклу:

,

де внутрішня корисна робота в теоретичному циклі Ренкіна,

Внутрішній абсолютний ККД циклу

.

Питома робота, яку турбіна передає електрогенератору:

.

Абсолютний ефективний ККД турбоустановки:

Абсолютний електричний ККД турбогенераторної установки:

ККД електрогенератора.

робота (електроенергія), яку генератор віддає в мережу споживачам.

Витрату пари визначаємо з рівняння енергобалансу турбогенераторної установки:

Абсолютний ефективний ККД усієї паросилової установки визначимо по формулі:

Повний тепловий потік в топці парогенератора:

Кількість палива, яке потрібно спалити в топці для отримання теплового потоку :

.

Питома витрата палива (кількість палива, яке треба витратити для отримання 1 кВт*год електроенергії):

.

Тепловий баланс паротурбінної установки, яка працює за циклом Ренкіна, має вигляд:

,

де тепло, яке передається холодному джерелу в циклі (тобто віддається в конденсаторі):

;

механічні та електричні втрати в генераторі:

;

механічні втрати в турбіні:

;

втрати тепла в трубопроводах:



;

втрати тепла в парогенераторі:

.

.

Після проміжного перегріву пара дроселюється до тиску

В процесі дроселювання і=const.

.

.

.

Дійсна робота турбіни:

Дійсна робота циклу:

.

Питома робота, яку турбіна передає електрогенератору:

.

Абсолютний ефективний ККД турбоустановки:

.

Абсолютний електричний ККД турбогенераторної установки:

.

Абсолютний ефективний ККД усієї паросилової установки:

.

Абсолютний ефективний ККД усієї паросилової установки зменшиться на

Ефективна потужність зменшиться на 0,125%.

Розглянемо схему з регенеративним циклом.

Рисунок - Схема ПСУ з регенерацією

Рівняння теплового балансу для регенеративного циклу:

кількість відібраної пари для регенерації на 1 кг пари, яка надходить до турбіни.

Перетин адіабати розширення 1 - 2 з ізобарою відбору дає точку, яка характеризує стан пари у відборі.

Тиск пари підбираємо так, щоб отримане за формулою значення .

.

- при тиску 0,28 МПа.

.

Термічний ККД для регенеративного циклу:

.

Робота турбіни:

.

Питома кількість тепла , яка підводиться в цикл:

.

Робота циклу без врахування потужності помпи:

Питома витрата пари:

Питома витрата тепла:

.

Повна годинна витрата пари на турбіну:

.

З цієї кількості на відбір витрачається:

.

В конденсатор надходить

.

Повний тепловий потік в топці парогенератора:

.

Кількість палива, яке потрібно спалити в топці для отримання теплового потоку :

.

Питома витрата палива:

.

Термічний ККД:

; ; .

Введемо проміжний перегрів при , .

; ; ; ; .

Робота 1 кг пари в турбіні високого тиску (до проміжного перегріву):

.

Робота 1 кг пари в турбіні низького тиску (після проміжного перегріву):

.

Сумарна робота 1 кг пари:

.

Підведене в циклі тепло:

- в паровому котлі: ;

- при проміжному перегріві: .

Кількість тепла затрачена в циклі:

.

Термічний ККД циклу з проміжним перегрівом:

.

Таким чином із введенням проміжного перегріву ККД підвищився на

.

Питома витрата пари:

.

Годинна витрата пари:

.

Повний тепловий потік в топці парогенератора:

.

Кількість палива, яке потрібно спалити в топці для отримання теплового потоку :

.

Питома витрата палива:

.