РАСЧЕТ ЦИКЛА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Для паротурбинной установки, работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчетом определить:

v  параметры воды и пара в характерных точках;

v  количество тепла, подведенного в цикле;

v  работу, произведенную паром в турбине;

v  работу, затраченную на привод питательного насоса;

v  работу, совершенную в цикле;

v  термический КПД цикла;

v  теоретические расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.

1.     У работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1=15 МПа, P2=5 КПа

Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос;

ПГ – парогенератор.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.

1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева;

5-1 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе.

Параметры рабочего тела в характерных точках цикла приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Параметры точек 1,3,5 беру из таблицы [1].

Параметры точки 4 рассчитываю:

Δh3-4=V3(P1-P2)=0.0010052(15000-5)=15.037

h4=h3+ Δh3-4=137.77+15.037=152.843 кДж/кг*к

t4=h4/Cp=152.843/4.19=36.48 0C

Параметры точки 2 рассчитываю:

X=(S2-S`)/(S``-S`)=(5.3122-0.4762)/(8.396-0.4493)=0.611

V2=X2*V``=0.611*38.196=17.685 м3/кг

h2=h`+X2(h``-h`)=137.77+0.611(2557.65-137.77)=1619.428 кДж/кг

Теплоту q1,подведенную в процессах 4-5-1 определю по изменению энтальпии:

q1=h1-h4=2611.6 – 152.843=2458.7 кДж/кг

Отвод теплоты в конденсаторе:

q2=h2-h3=1619.4 – 137.77=1481.65 кДж/кг

Работа, совершенная паром в турбине при адиабатном расширении определяется величиной располагаемого теплового перепада:

lт=Hp=h1-h2=2611.6-1619.4=992.17 кДж/кг

Работа, затраченная на сжатие в насосе:

lH=V`*(P1-P2)= 0.0010052(15000-5)=15.07 кДж/кг

Полученная работа в цикле:

lц=lт-lh=992.17-15.07=997.099 кДж/кг

Термический КПД цикла Ренкина:

η=lц/q1=997.099/2458.75=0.397

Теоретический удельный расход пара, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

d0=3600/Hp=3600/992.17=3.628 кг/кВтч

Теоретический удельный расход тепла, необходимый для выработки 1 кВтч электроэнергии:

q0=d0*q1=3.628*2458.75=8921.4 кДж/кВтч

2. ПТУ работает на перегретом паре до температуры t1=550 0С при давлении P1=15 МПа

Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос;

ПГ – парогенератор;

ПП – пароперегреватель.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. ............