Библиографический список

1. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст]/ В.В. Нащокин. – М., 1985. – 469 с.

2. Алабовский, А.Н. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст]: учеб. пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. / А.Н. Алабовский, И.А. Недужий. – Киев: Выща шк., 1990. – 255 с.

3. Техническая термодинамика [Текст] / под ред. В.И. Крутова. – М.: Высшая школа, 1981. – 439 с.

4. Теплотехника [Текст] / под ред. В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.

5. Брдлик, П.М. Теплотехника и теплоснабжение предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности [Текст]: учебник для вузов/ П.М. Брдлик, А.В. Морозов, Ю.П. Семенов. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 456 с.

6. Теплотехника [Текст] / под ред. Л.В. Луканина. – М.: Высшая школа, 1999. – 453 с.

7. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст] / А.В. Арнольд [и др.]. – М.: Высшая школа, 1979. – 446 с.

8. Ривкин, С.Л. Теплофизические свойства воды и водяного пара [Текст] / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. – М.: Энергия, 1980. – 424 с.

9. СТП 3.4.204-01. Система вузовской учебной документации. Требования к оформлению текстовых документов. – Введ. 01.01.01. – СибГТУ, 2001. – 46 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(обязательное)

РАСЧЕТ ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Условие задания

1. Дано: паросиловая установка мощностью N работает по циклу Ренкина. Начальные параметры пара Р₁ и t₁ давление в конденсаторе P₂. Внутренний относительный КПД турбины η_oj.

Определить:

1. Параметры пара и воды в крайних точках цикла.

2. Термический и внутренний абсолютный КПД цикла.

3. Удельный и часовой расход пара.

4. Удельный и часовой расход тепла.

5. Эффективный абсолютный КПД: всей установки, если КПД котельного агрегата η_КА = 0,9; механический КПД турбины η_М. = 0,98; КПД электрогенератора η_Э. = 0,99; КПД, учитывающий потери тепла паропроводами η_nn. =0,99/

6. Расход охлаждающей воды через конденсатор, если вода нагревается на 10^˚С.

Данные для расчета принять согласно номеру задания.

Примечание. Расчет цикла паросиловой установки выполнить с использованием h-S диаграммы водяного пара и таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара. Результаты расчета параметров рабочего тела в различных точках цикла занести в таблицу вида:

Р МПа	t ^˚C	T K	V м^3/кг	h кДж/кг	S кДж/кг·к	x

и т.д.

Построение цикла паросиловой установки в p-V, T-S и h-S координатах выполнить на фоне пограничных кривых. Пограничные кривые построить по таблицам. Координаты точек, по которым будут построены пограничные кривые, привести в пояснительной записке.

Для наглядности вместо р-V координат применить полулогарифмическую систему координат (р-lg V).

Кривые процессов строить по промежуточным точкам, Все построения выполнить на миллиметровой бумаге форматом 210х297 мм.

При подготовке к выполнению и защите задания обратить внимание на вопросы:

I. Процесс парообразования. Линии насыщения. Влажный насыщенный пар. Степень сухости пара. Сухой насыщенный пар. Перегретый пар; р-V, Т-S и h-S диаграммы водяного пара.

2 Определение параметров водяного пара по h-S диаграмме и таблицам теплофизических свойств водяного пара.

3. Цикл Карно для паросиловой установки.

4. Схема паросиловой установки.

5. Цикл Ренкина. Изображение цикла Ренкина в р-V, T-S и h-S координатах.

6. Термический КПД цикла Ренкина, факторы, влияющие на его величину.

7. Внутренний абсолютный и внутренний относительный к.п.д. паросиловой установки.

Вопросы для самопроверки
Вопрос	Ответы (из данных ответов выбрать правильные)
I
I. Энтальпия пара при Р =3,0 МПа, t = 400°С равна:	а) 0,1кДж/кг; б) 3230 кДж/кг; в) 6,5 кДк/кг.
2. Температура пара при Р =0,2 МПа, Х =0,95 равна:	а) 119°C; б) 150°С; в) 50°С
3 При одном и том же давлении между температурой кипящей воды tн, сухого насыщенного пара • tсn и влажного насыщенного пара tsn имеет место соотношение:	а) tм <tcn = tвn; б) tм=tcn = tвn; в) tм <tвn = tcn
В точках 1, 2, 3, 4, 5 рабочее тело представляет собой:	а) воду при t<tH б) воду при t=tм в) сухой насыщенный пар, г) влажный насыщенный пар, д) перегретый пар.
5. В цикле ПСУ подвод тепла к рабочему телу осуществляется в: 6. Преобразование внутренней энергии в работу осуществляется в:	а) паровом котле; б) турбине; в) конденсаторе; г) питательном насосе.
7. Величина располагаемого теплоперепада равна: 8.Величина действительно использованного теплоперепада равна; 9.Количество тепла, отводимого от рабочего тела равно:	а) h1- h4; б) h1 -h2; в) h1 - h2g ; г) h2 -h4 .
10. Количество затраченного тепла в цикле ПСУ с увеличением температуры пара на выходе из котла (при прочих одинаковых условиях)	а) увеличится, б) уменьшится; в) останется без изменения

Пример расчета цикла

Дано: N = 1000 кВт; Р₁ = 5,0Мпа; t₁ = 500°С; Р₂ = 0,002Мпа; η_oi = 0,85.

Решение:

а) Определение параметров пара в крайних тачках цикла и изображение в координатах p-V, T-S и h-S.

Параметры пара в крайних точках цикла паросиловой установки определяются по диаграмме h-S водяного пара и по таблицам.

Вначале находят параметры пара перед двигателем. Поскольку известны значения давления и температуры пара перед турбиной, то положение точки 1 на диаграмме h-S находится на пересечении изобары P₁ = 5,0 МПа и изотермы t₁ =300°С, Определив местонахождение точки I на диаграмме h-S находим значение энтальпии, энтропии и удельного объема пара.

В идеальном цикле паросиловой установки расширение пара в турбине происходит без потерь энергии пара на трение и без теплообмена с внешней средой (т.е. адиабатически). Так как при адиабатическом процессе энтропия рабочего тела остается постоянной, то положение в h-S диаграмме точки 2, характеризующей состояние отработанного пара при идеальном его расширении в турбине, определится на пересечении изобары P₂ = 0,002Мпа и линии постоянной энтропии S₁ = 6,96 кДж/кг К

Определив местонахождение точки 2 на диаграмме h-S, находим значение энтальпии, удельного объема, степени сухости и температуры пара после его адиабатического расширения в турбине. Температура влажного насыщенного пара в h-S диаграмме определяется следующим образом: из данной точки проводится изобара до пересечения с верхней пограничной кривой и определяется температура сухого насыщенного пара, которая равна температуре влажного насыщенного пара независимо от степени сухости и. температуре насыщения воды при том же давлении.

При реальном расширении пара в турбине часть располагаемого теплоперепада расходуется на преодоление различных аэродинамических сопротивлений при течении пара через проточную часть турбины. Эти потери оцениваются внутренним относительным КПД турбины:

где h=h₁ - h₂ - располагаемый теплоперепад,

n_g = h₁ - h_2g. - действительно используемый теплоперепад,

h_2g - энтальпия отработавшего пара при реальном расширении

пара в турбине.

Из соотношения η_оi определяется энтальпия пара в точке 2g

h_2g = h₁ - (h₁ - h₂) · η_oi

3432 - (3432-2030) • 0,85 = 2240,3 кДж/кг.

Местонахождение в диаграмме h-S точки 2 g, характеризующей состояние отработанного пара при реальном его расширении в турбине (с учетом потерь на трение), определяется на пересечении изобары P₂ и линии постоянной энтальпии h_2g,. Найдя точку 2 g на диаграмме h-S, определяем все параметры пара в этой точке.

Конденсация отработавшего пара в конденсаторе (процесс 2-3) осуществляется при постоянном давлении, параметры конденсата в точке 3 определяются по таблицам по давлении в конденсаторе Р₂ = 0,002 МПа для воды в состоянии насыщения.

В результате повышения давления конденсата питательным насосом (процесс 3-4) давление конденсата становится равным давлению в котле Р₁ = 5,0 МПа, остальные параметры в этом процессе остаются без изменения, в том числе и удельный объем в силу несжимаемости жидкости.

Процессы нагрева конденсата до температуры кипения (процесс 4-5), парообразование до получения сухого насыщенного пара (процесс 5-6) и перегрев пара в пароперегревателе (процесс 6-1) осуществляется при постоянном давлении Р₁ - 5,0 МПа

Параметры воды и пара в точках 5 и 6 определяются по таблицам по давлению Р₁ - 5,0 МПа для воды и пара в состоянии насыщения.

Построение цикла в Р-V,. T-S и h-S координатах производится по найденный значениям соответствующих параметров в крайних точках цикла. Процессы 1-2 и 1-2g в P-V диаграмме, 6-1 и 1-2g в h-S и Т-S диаграммах изображаются кривыми линиями и строятся по промежуточным точкам. Промежуточные точки на линиях 1-2 и 6-1 выбираются произвольно, параметры в этих точках определяются по h-S диаграмме. Промежуточные точки на линии 1-2g в h- S диаграмме определяются по такой же методике, как и точка 2g; значение η_oi принять постоянным по длине проточной части турбины (например, в точке ''г" принимаем Р = 10,0 МПа, тогда

После построения цикла паросиловой установки в Р-V, T-S и h-S диаграмме необходимо провести на этих диаграммах верхнюю и нижний пограничную кривые. Данные для построения этих кривых берутся из таблиц. Пограничные кривые строить по 7-8 промежуточным точкам.

Графики цикла в Р-V, Т-S и h-S координатах представлены на риc.З, 4, 5.

б) Термический КПД цикла, определяемый как отношение тепла, полезно использованного в цикле, ко всему теплу, подведенному к рабочему телу определяется из выражения;

Внутренний абсолютный КПД цикла, определяемый как отношение действительно использованного теплоперепада ко всему теплу, подведенному к рабочему телу, определяется из выражения.

Таблица 1 - Параметры состояния в крайних точках цикла паросиловой установки

номера точек цикла	Р МПа	t ˚C	T К	V м^3/кг	h кДж/кг	S кДж/кг·К	х
	5,00			0,069		6,96	Перегр. пар
	0,002	17,5	290,5	52,0		6,96	0,794
2g	0,002	17,5	290,5	59,0	2240,3	7,72	0,882
	0,002	17,5	290,5	0,001	73,52	0,2609	0,
	5,00	17,5	290,5	0,001	73,52	0,2609
	5,00	263,9	536,9	0,00128	1154,4	2,921
	5,00	263,9	536,9	0,0394		5,973
Процесс 1-2	а	1,00			0,24		6,96	Перегр. пар
б	0,14			1,2		6,96	0,92
в	0,012	49,5	322,5	10,0		6,96	0,851
Процесс Процесс 6-1 1-2	г	1,0			0,25		7,1	Перегр. пар
д	0,14					7,34	Перегр. пар
е	0,012		322,5	11,5		7,55	0,928
ж	5,0			0,051		6,46	Перегр. пар

в) Удельный расход пара (расход пара, необходимый для выработки I кВт/ч электроэнергии):

Часовой расход пара

г) Удельный расход тепла:

Часовой расход тепла;

д) Эффективный абсолютный КПД установки;

е) Расход охлаждающей воды, необходимой для конденсации пара, определяется из уравнения теплового баланса конденсатора:

где D(h_2g - h₃) - количество тепла, отводимое от пара охлаждающей водой до его

полной конденсации;

G_вC_в ∆t_l - количество тепла, переданного паром охлаждающей воде;

П Р И Л О Ж Е Н И Е A

(справочное)

Теплоемкость газов по С.Л.Ривкину

Водяной пар Н₂О Окись углерода СО

µ = 18,014 µ = 28,009

t	Cp	Cv	к =	t	Cp	Cv	к =
°C	кДж/кг ∙ К	°C	кДж/кг ∙ К

Дата добавления: 2015-05-09