Тема № 4. «Циклы энергетических установок»



 

Пример 1. Паровая турбина мощностью N = 12000 кВт работает при начальных параметрах = 80 бар и t1= 450 оC. Давление в конденсаторе = 0,04 бара. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания
 = 25 МДж/кг. КПД котельной установки равен  = 0,8. Температура питательной воды = 90 оС.

Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условии, что она работает по циклу Ренкина.

Решение:

     Удельный расход пара турбины , кг/(кВт·ч).

Энтальпию  и  находим по h-s диаграмме.

Расход пара паровой турбиной D: , кг/ч.

Часовой расход топлива В равен , кг/ч, где энтальпия питательной воды =

 

Пример 2.Параметры пара перед паровой турбиной:
= 90 бар, t1  = 500 оC. Давление в конденсаторе  = 0,04 бара.

Определить состояние пара после расширения в турбине, если её относительный внутренний КПД .

Решение:

     Располагаемый адиабатный перепад теплоты равен , кДж/кг.

Действительный теплоперепад ,  кДж/кг.

Энтальпия пара за турбиной : = , кДж/кг.

Проведя в h-s диаграмме линию постоянной энтальпии , находим в пересечении с изобарой  точку 2 , для которой степень сухости x.

 

Пример 3. В паросиловой установке, работающей при параметрах р1 = 11 МПа и t1 = 500 оС; р2 = 4 кПа, введен вторичный перегрев пара при р' = 3 МПа до начальной температуры
t' = 500 оС.

     Определить термический КПД цикла с вторичным перегревом.

 

Решение:

     Изображаем заданный цикл в h-s диаграмме (рис. 3).

     По h-s диаграмме (приложение) находим энтальпии h:

Работа 1 кг пара в цилиндре высокого давления (до вторичного перегрева) h1h3 = 3360 – 2996 = 364 кДж/кг.

     Работа 1 кг пара в цилиндре низкого давления (после вторичного перегрева) h4h2 = 3456 – 2176 = 1280 кДж/кг.

     Суммарная работа 1 кг пара ho = (h1h3) + (h4h2) = 364 + 1280 = 1644 кДж/кг.

 

  h1 = 3360 кДж/кг h3 = 2996 кДж/кг h4 = 3456 кДж/кг   h2 = 2176 кДж/кг  

Рис. 3. h-s диаграмма

 

     Подведенная в цикле теплота в паровом котле  кДж/кг, а при вторичном перегреве h4h3 = 3456 – 2996 = 460 кДж/кг.

     Количество теплоты, затраченной в цикле
q1 =  кДж/кг.

     Термический КПД цикла с вторичным перегревом

 

Пример 4. Для условий предыдущей задачи определить термический КПД установки при отсутствии вторичного перегрева и влияние введения вторичного перегрева на термический КПД.

Решение:

     По диаграмме h-s получаем h5 = 1972 кДж/кг.

     Термический КПД при отсутствии вторичного перегрева

     Повышение КПД от вторичного перегрева  %.

     При этом, как видно из рис. 2.1, на выходе из турбины повышается степень сухости пара (х2 > х5).

 

Пример 5. Турбина мощностью 6000 кВт работает при параметрах пара: р1 = 3,5 МПа, t1 = 435 оС; р2 = 4 кПа.

     Для подогрева питательной воды из турбины отбирается пар при рот = 0,12 МПа (рис. 4). Определить показатели экономичности установки.

 

Решение:

     По h-s диаграмме находим: h1 = 3302 кДж/кг;
hот = 2538 кДж/кг; h2 = 2092 кДж/кг;  121,4 кДж/кг;
tн.от = 104,8 оС, t2 = 29 оС.

     Определяем долю отбора α, считая, что конденсат нагревается в смешивающем подогревателе до температуры насыщения, соответствующего давлению в отборе, т.е. до 104,8 оС;  кДж/кг.

    Рис. 4. h-s диаграмма Находим α по уравнению Полезная работа 1 кг пара определелится по формуле lор = h1h2α(hот – h2) = 3302 – 2092 – 0,13(2538 – 2092) = 1152 Дж/кг. Удельный расход пара составляет  кг/кВт·ч. Удельный расход теплоты qор = dор(h1 ) = 3,12(3302 – 439,4) = 8938 кДж/кВт·ч.

 

     Термический КПД регенеративного цикла

При отсутствии регенерации термический КПД

Удельный расход пара и теплоты составляет  кг/(кВт·ч), qо = dо(h1 ) = 2,98 (3302 – 121,4) = 9452 кДж/кВт·ч.

     Таким образом, удельный расход пара без регенерации меньше, чем при регенеративном подогреве, но эта величина не характеризует экономичности процесса. Показателем последней является или термический КПД, или удельный расход теплоты, который при регенерации всегда меньше, чем при конденсационном режиме без регенерации.

     Вследствие регенерации увеличение КПД составляет  %.

Тема № 5. «Технология производства электроэнергии
и эффективность электростанций»

 

Пример 1.Паровая турбина мощностью N = 12000 кВт работает при начальных параметрах = 80 бар и t1= 450 оC. Давление в конденсаторе = 0,04 бара. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания  = 25 МДж/кг. КПД котельной установки равен  = 0,8. Температура питательной воды = 90 оС.

Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условии, что она работает по циклу Ренкина.

Решение:

     Удельный расход пара турбины , кг/(кВт·ч).

Энтальпию  и  находим по h-s диаграмме.

Расход пара паровой турбиной D: , кг/ч.

Часовой расход топлива В равен , кг/ч, где энтальпия питательной воды = .

 

Пример 2. На заводской ТЭЦ установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью N = 4000 кВт каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения.

Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара:  = 35 бар, t1 = 435 оC,  = 1,2 бара.

Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной  0,84, а теплота сгорания топлива  28500 кДж/кг.

Решение:

Удельный расход пара do равен , кг/(кВт·ч), где энтальпию  и  находим по h-s диаграмме.

Часовой расход пара, потребляемый турбинами , г/ч.

Количество теплоты, потребляемой производством , кДж/ч, где = , а = f( ).

Количество теплоты, сообщенное пару в котельной, , кДж/ч.

Часовой расход топлива В равен , кг/ч.

 

Пример 3.Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и теплоты в котельной низкого давления.

Конечное давление пара в конденсационной установке принять  = 0,04 бара. КПД котельной низкого давления принять тот же, что для котельной высокого давления, .

Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.

Решение:

Удельный расход пара на турбину , кг/(кВт·ч), где ,  находим по h-s диаграмме.

Полный расход пара на турбину , кг/ч.

Количество теплоты, сообщенной пару в котельной, , кДж/ч, где = , = f( ) = 29 оС,  =    
4,19 кДж/(кг·К).

Расход топлива  в котельной высокого давления , кг/ч.

Количество теплоты, потребляемого производством  (задача 3-4), следовательно, расход топлива в котельной низкого давления , кг/ч.

Суммарный расход топлива в обеих котельных установках , кг/ч.

Экономия топлива на ТЭЦ в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты составит %.

Коэффициент использования теплоты определяется как отношение всей полезно использованной теплоты ко всей затраченной. Следовательно, в случае комбинированной выработки электроэнергии и теплоты .

В случае раздельной выработки обоих видов энергии , .

 

Пример 4.Определить удельный расход теплоты на выработку 1 МДж электроэнергии (для условного топлива) для КЭС с тремя турбогенераторами мощностью кВт каждый и с коэффициентом использования установленной мощности , если станция израсходовала кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания  кДж/кг.

Решение:

Установленная мощность КЭС , кВт.

Количество выработанной энергии за год , кДж/год.

КПД КЭС брутто .

Удельный расход теплоты на выработку одного МДж электроэнергии (для условного топлива) , МДж/МДж.

 

Пример 5. Теплоэлектроцентраль израсходовала кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания кДж/кг, выработав при этом электроэнергии кДж/год и отпустив теплоты внешним потребителям кДж/год.

Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и теплоты, если расход электроэнергии на собственные нужды 6 % от выработанной энергии, КПД котельной установки  и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд B кг/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии и 1 МДж теплоты.

Решение:

Расход топлива на выработку отпущенной теплоты , кг/год.

Расход топлива на выработку электроэнергии , кг/год.

КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии .

КПД ТЭЦ брутто по выработке теплоты .

Количество отпущенной электроэнергии ; , кДж/год.

КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии .

КПД ТЭЦ нетто по отпуску теплоты .

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии , кг/МДж.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты , кг/МДж.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 814; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ